ما هو مبدأ عمل الثلاجة بالتفصيل

ربما يسهل تصور كيف تعمل المدفأة أو بالأحرى تصور كيف يمكن للإنسان توليد الحرارة، لكن ماذا عن التبريد؟ هل تعلم كيف تعمل الثلاجة؟

4 إجابات

للثلاجة دور كبير في تطوير نوع غذائنا وتنوعه، فقد أتاحت لأغلب الناس الاحتفاظ بالطعام بشكل جيد دون أن يفسد، وذلك لعدة أيام سواء صيفًا أو شتاءً، فدرجة الحرارة الباردة داخل الثلاجة لها دور بالحفاظ على جودة الطعام بحيث تمنع تطور البكتريا وتكاثرها.

يعتمد عمل الثلاجة على:

  • المبدأ الأول: كلما اتسع الحيز الذي يشغله كمية من الغاز كلما انخفضت درجة حرارة الغاز.
  • المبدأ الثاني: يعتمد على فكرة تلامس جسمين فإن كل جسم يمنح الآخر حرارته.
  • المبدأ الثالث: يعتمد على انخفاض الضغط كلما انخفض درجة  حرارة الغليان وبالعكس.

تتكون الثلاجة من عدد من المعدات أساسية تشكل دارة التبريد في الثلاجة:

  • المضخة الكهربائية وتعرف بالضاغط: مهمتها ضخ سائل التبريد في الأنابيب.
  • غاز التبريد: وهو الغاز المستخدم ضمن أنابيب تعرف بدورة التبريد، ويوجد أنواع من الغازات منها الكلوروفلوروكربون ولم يعد يستخدم بسبب ضرره البيئي، وغاز رباعي فلوروالإيثان.
  • الصمام التحكم: وهو الجهاز الذي يفصل بين وشائع المكثف الموجودة خارج الثلاجة ووشائع المبخر الموجودة داخل الثلاجة.
  • وشائع المكثف: وهي وشائع معدنية التي توجد خلف الثلاجة، أما وشائع المبخر فهي الوشائع التي تساعد على امتصاص حرارة الطعام وموجودة داخل الثلاجة

وبالنسبة إلى مبدأ عمل الثلاجة فهو كالتالي: يتم ضغط سائل التبريد أو  الغاز ضغطًا عاليًا مما يؤدي لارتفاع درجة حرارته، بحيث يندفع هذا الغاز إلى وشائع المكثف التي ذكرناها والتي تقع خارج الثلاجة، فيما بعد عندما يلتقي الغاز الساخن في أنابيب المكثف، يصطدم بدرجة حرارة الهواء البارد الموجود في الغرفة، وبالتالي تبدأ درجة حرارة الغاز بالانخفاض ويتكثف ليصبح سائلًا لكن بدرجة ضغط عالية، عندها يصطدم بصمام التحكم، حيث يسمح له الصمام بالمرور إلى الوشائع المعدنية الموجودة داخل الثلاجة، والتي تكون بضغط منخفض مما يؤدي لتمدد السائل وهنا تحدث عملية التعديل الحراري الجديد، التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة السائل ضمن هذا الضغط المنخفض، عندها يتحول إلى بخار ويبدأ بامتصاص حرارة الطعام الموجودة داخل الثلاجة.

أكمل القراءة

لا شكّ أن كل منزل من منازلنا يحوي على ثلاجة، فقد أدى اختراع الثلاجة إلى حل مشاكل عديدة في الجوانب الصناعية والصحية، حيث أصبح الإنسان قادرًا على حفظ الطعام لمدة ٍطويلةٍ،  ولكن هل تساءلت يومًا كيف تعمل الثلاجة لإبقاء الأشياء باردة؟

تستخدم الثلاجة مبدأ تكثيف وضغط وتبخير السوائل ضمن حجرةٍ مغلقةٍ، بهدف تخفيض درجة الحرارة داخل مجسم الثلاجة، ويطلق على السائل اسم المُبرد، وتظهر الصورة كيف يتم تحريكه ضمن دائرة لتبريد مساحة داخل الثلاجة.

مبدأ عمل الثلاجة

وتتكون أيضًا من ضاغطٍ، حيث يدخل الغاز عند الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المنخفضة، وهناك ينضغط ويتكثف وترتفع درجة حرارته باستخدام الكهرباء.

ويوجد المكثف حيث يتم نقل الغاز ذو درجة الحرارة العالية، إلى المكثف الذي يخفض الحرارة وتبدأ عملية تكاثف الغاز إلى سائل. كما توجد زعانف التهوية، التي تُطلق الحرارة إلى الجزء الخلفي من مجسم الثلاجة.

أما صمام التمدد، فيمر عبره السائل بعد هذه العمليات، وهناك ينخفض ضغطه فجأةً، ليتحول بذلك قسمٌ كبير من السائل إلى بخارٍ وهذا التغيير له تأثيرٌ مباشرٌ بالتبريد.

وأخيرًا المبخر: الذي يمتص السائل البارد من الهواء الدافئ داخل مجسم الثلاجة ويتحول إلى غازٍ بدرجة حرارةٍ منخفضةٍ، وبعدها يعود ويبدأ رحلته من خلال الضاغط.

أكمل القراءة

أدّى اختراع الثلاجة عام 1876 إلى حل مشكلات عديدة في الجوانب الصناعيّة والصحيّة، فأصبح الجميع قادراً على حفظ الطعام لمدّة كبيرة سواء في البيوت أو المخازن، وقبل معرفة كيف تعمل الثلّاجة فأولّاً يتوجب شرح مكوناتها، والتي تتمثّل بما يلي:

  • جهاز صغير يتحكّم بتدفق سائل التبريد إلى المُبخّر يُسمّى صمام التمدد، ويتميّز بحساسيّة عالية لتغيّرات حرارة السائل.
  • ضاغط يضغط السائل في أسطوانة لإنتاج غاز ساخن بضغط عالي.
  • أنابيب تبادل حراري داخليّة معدنيّة ناقلة حرارياً تبّرد الأطعمة في الثلاجة عن طريق سحب الحرارة منها وتحويل السائل المبرد إلى بخار.
  • أنابيب تبادل حراري خارجيّة تمتص حرارة الغاز المبرد وتسييله في الوسط الخارجي.
  • غاز مبرد  كغاز الأمونيا أو غاز الكلوروفلوروكربون سابقاً أو رباعي فلور الإيثان.

آليّة عمل الثلّاجة:

يتحوّل سائل المادة المبردة المضغوط إلى غاز بارد بعد مروره بصمّام التمدد، ويدخل إلى أنابيب التبادل الداخليّة لامتصاص حرارة الأطعمة الموجودة في الثّلاجة ويتحول حينها إلى بخار يُضغط ليصبح غاز ساخن بواسطة الضاغط. ويدخل هذا الغاز إلى أنابيب التبادل الخارجيّة الموجودة خلف الثلاجة ليتحول إلى غاز بارد مُكثّف على هيئة سائل، لذلك يُلاحظ بسخونة في الأنابيب، وبعمليّة دوريّة ينتقل سائل غاز المادة المبردة مجدداً إلى صمام التمدد وتُعاد دورة التبريد.

أكمل القراءة

تعتمد الثلاجة في عملها على القانون الثاني للترموديناميك، والذي ينصّ على انتقال الحرارة من الوسط الأكثر سخونة إلى الأقل، فالمبدأ الأساسي لعملها هو ارتفاع درجة حرارة الغازات تحت تأثير الضغط، وانخفاضها عند تقليل الضغط المطبق، لانتشار الحرارة على مساحة أكبر، فتتألف الثلاجة من المكونات التالية:

  • الضاغط: المزوّد بمحرّك يعمل على سحب مادة التبريد من المبخر، وتحويله إلى غاز بضغطه ضمن اسطوانة.
  • المكثف: عبارة عن مجموعة أنابيب ذات زعانف ومن معدن جيد الناقلية للحرارة، في الجدار الخلفي الخارجي للثلاجة، يساعد في تبادل الحرارة مع الوسط الخارجي.
  • المبخر: مجموعة الأنابيب داخل الثلاجة والتي تساعد في نقل درجة الحرارة من داخل الثلاجة إلى مادة التبريد.
  • صمام التوسع: جهاز يتحكم بدرجة حرارة مادة التبريد وتدفقها.
  • مادة التبريد: المادة المستخدمة في نظام التبريد، والتي تتناوب بين الحالة السائلة والغازية.

وعليه يُستخدم نوعٌ خاصٌّ من الغازات لنقل الحرارة من داخل الثلاجة إلى خارجها، ضمن ما يسمى بدورة التبريد، ووفق المراحل التالية:

  1. تبدأ دورة التبريد من الضاغط الذي يرفع درجة حرارة مادة التبريد وهي الحالة الغازية (البخار) بضغطها، ثم دفع البخار عبر أنابيب المكثف خلف الثلاجة.
  2. خلال حركة بخار مادة التبريد وهي بالحالة الغازية عبر أنابيب المكثف يحدث تبادل للحرارة مع الهواء البارد في المطبخ وفقًا للقانون الثاني في الترموديناميك، فيتكاثف البخار ويفقد حرارته متحوّلًا إلى الحالة السائلة.
  3. يأتي الآن دور الصمام في تنظيم تدفق السائل المضغوط إلى أنابيب التبخير في الثلاجة، فيبرد السائل عند دخوله إلى الثلاجة.
  4. يعمل السائل البارد عند دخوله عبر أنابيب المبخر إلى الثلاجة على امتصاص حرارة الطعام فيبرد هواء الثلاجة.
  5. يتحول السائل إلى بخار بسبب ارتفاع درجة حرارته، ويصل إلى النقطة الأخيرة لدورة التبريد وهي نقطة البداية، حيث يعود بخار مادة التبريد إلى الضاغط، لتبدأ دورة تبريد جديدة.

ما هو مبدأ عمل الثلاجة بالتفصيل

عند بداية وصل الثلاجة بالمأخذ الكهربائي، يصدر طنين قوي عنه وهو صوت تشغيل المحرك اللازم لعمل مضخة الضاغط، وبواسطة منظم درجة حرارة تُضبط درجة حرارة الثلاجة، فيعمل الضاغط عند ارتفاع درجة الحرارة داخل الثلاجة عن المعيار المحدد، ويتوقف عند وصولها إليه.

أما عن مادة التبريد فاستخدم سابقًا غاز كلوروفلورو كربون (CFC)، ولكن ثبت تأثيره الضار على البيئة ودوره في مشكلة الاحتباس الحراري العالمي، لذلك اُستعيض عنه لاحقًا بمركب HFC-134a (رباعي فلور الإيثان).

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو مبدأ عمل الثلاجة بالتفصيل"؟