Természetes és mesterséges hűtés
A hűtés folyamata során egy adott közegből hőt vonunk el. Ha a hűtendő közeg hőmérséklete nagyobb, mint a környezeté, akkor a hűtéshez a környezetben jelen lévő vizet vagy levegőt is használhatjuk. Ebben az esetben természetes hűtésről beszélünk.
Ha viszont a természetes hűtőközegeknél alacsonyabb hőmérsékletűre szeretnénk hűteni valamit, akkor mesterséges hűtést kell alkalmazni, azaz valamilyen hűtéstechnikát.
Hűtés a történelem során
A környezet hőmérsékletének szabályozására való igény tulajdonképpen egyidős az emberiséggel.
A forró égövi egyiptomi civilizációban már Kr.e. 2500 körül felfedezték a ma is széles körben alkalmazott párologtató hűtés technikáját. Észrevették ugyanis, hogy a zománctalan agyagkorsókba töltött víz átszivárog az edény falán, majd a külső felületen elpárologva lehűti a tároló tartalmát is.
A hűsítő hatás további növelésére legyezőkkel keltettek légmozgást, ami tulajdonképpen a ma használatos ventilátoros hőcserélés elődje volt.
A római birodalom előkelői sem vetették meg a hűtött ételeket és italokat, akik emellett klimatizálták is egyes lakóépületeiket. De honnan származott mindezekhez a megfelelő mennyiségű jég és hó?
Természetesen a magasabban fekvő vagy északi vidékekről. A jég és a hó kereskedelme évszázadokon keresztül biztosította a természetes hűtést. Ezeket az anyagokat a kitermelést követően hőszigetelten elvermelték, így folyamatosan biztosítani tudták az ellátást.
A szállítás során bekövetkező óriási anyagveszteség miatt viszont a trópusi területeken már megoldásokat is igénybe vettek. Igen korán felismerték például, hogy a folyadékok sózásával csökkenthető azok hőmérséklete is.
Ezt a technológiát a középkorban tovább finomították, és a szalmiáksó vizes oldatát használták hűtés céljából. Bár Fahrenheit a XVIII. században még ezt alkalmazta kísérleteiben, hamar bebizonyosodott, hogy léteznek ennél hatékonyabb eljárások, így a fejlődés a párologtató hűtés irányába mozdult el.
Mesterséges hűtés fejlődése
A 19. századtól az ipari fejlődés és az azzal járó fellendülés már megkövetelte, hogy folyamatosan rendelkezésre álljon egy gazdaságos hűtési eljárás. Ennek biztosítására kezdték alkalmazni az ún. hűtőközegeket, elsőként az ammóniát. Ezzel megszülettek az első kompresszoros hűtőberendezések, melyekben az elpárologtatott hűtőközeget csőrendszer segítségével visszavezetik egy kompresszorba, majd ott újra cseppfolyósítják.
A XX. század végére a leggyakrabban használt hűtőközegek a freongázok lettek, azonban ezek környezetkárosító hatása mára bebizonyosodott, használatuk így egyre inkább visszaszorul.
Modern ipari hűtőrendszerek
A ma használt ipari hűtőrendszerek többségükben a korábban tárgyalt párologtató vagy evaporatív elven működnek. Ezekben a rendszerekben egy ventilátor szívóhatása miatt a környezetből származó forró, száraz levegő vízzel átnedvesített speciális cellulóz alapú anyaggal találkozik.
A nedves felületen áthaladó forró levegő elpárologtatja a vizet, a párolgás viszont elvonja a levegő hőjét, így akár 20 °C-kal is csökkentheti a hőmérsékletet. A módszer energia- és költséghatékony, vízigénye nem jelentős, ráadásul itt nincsen károsanyag kibocsátás sem.
Most, hogy megismerkedtünk a hűtőrendszerek fejlődésével, vegyük át dióhéjban a hőmérséklet-érzékelés módszertanát!
Ellenállás-változáson alapuló mérés
Fizikai törvényszerűség, hogy az anyagok ellenállása hőmérséklettől függően változik. Fémek esetében ez a változás azt jeleni, hogy a hőmérsékelt növelésével egyenesen arányosan nő az ellenállás is.
Az ellenállás-változáson alapuló hőmérséklet-érzékelők vagy termisztorok készülhetnek fémből (ez legtöbbször nikkel vagy platina) vagy félvezető anyagból. A félvezetőből készült termisztorok három csoportra oszthatók, ezek alapján megkülönböztetünk NTC, PTC, illetve szilícium alapú ellenállás-hőmérőket.
NTC (Negative Temperature Coefficient) ellenállás esetén a hőmérsékletváltozás hatására a félvezető ellenállása nemlineárisan változik, méghozzá ellentétes irányban. Ez azt jelenti, hogy ha csökkentjük a hőmérsékletet, az anyag ellenállása jelentős mértékben megnő.
Ezzel szemben a PTC (Positive Temperature Coefficient) ellenállás a hőmérsékletváltozásnak megfelelően, de exponenciálisan nő egy szűk értéktartományon belül.
Az eltérő ellenállás-változás szemléltetésére szolgál az alábbi ábra.
Selec CH403A-1-NTC-CE hűtés-szabályozó
A CH403A egy olyan kompakt hőmérséklet szabályozó eszköz, amelyre NTC- termisztor köthető.
Az eszköz 2,5 digites, 7 szegmenses LED-kijelzővel rendelkezik, melyen Fahrenheit vagy Celsius- értékben követhető a mért hőmérséklet.
Felhasználható ipari hűtőrendszerek szabályozására, és alkalmas a hűtési folyamatot akadályozó jelenségek jelzésére is. Képes arra is, hogy jelezze, ha a nyitva hagyott ajtó miatt megemelkedik a hűtőkamra vagy egyéb helyiség hőmérséklete, illetve az érzékelőt érintő esetleges szakadásról is azonnali tájékoztatást ad.
Szeretnél még több érdekességet olvasni?
Iratkozz fel hírlevelünkre, ne maradj le az újdonságokról!
