В нашей Вселенной тепло может двигаться только в одном направлении: от более высокой температуры к более низкой. Поэтому кажется, что водяные охладители, наряду с холодильниками и кондиционерами, замораживая жидкости (воздух и воду), бросают вызов одному из самых фундаментальных законов природы!
Конечно, это неправда. На самом деле, это невозможно, но эти машины сегодня распространены повсеместно – незаменимы, по сути, для некоторых. Какое же волшебство затем скрывается за этими изогнутыми стенами из металла и пластика, которые позволяют машине достичь такой трансформации?
Что такое кулер?
Кулером для воды , или диспенсером называют оборудование, осуществляющее дозированный разлив воды, а также, при соответствующих комплектующих, выполняющее следующие функции:
- охлаждение;
- нагрев;
- газирование;
- обеззараживание и т. д.
Принцип деятельности водяного охладителя
Принцип работы охладителя, или, если уж на то пошло, холодильника или кондиционера, довольно прост: введите объект, температуру которого вы хотите уменьшить, в еще более холодный объект, так что, когда тепло от горячего объекта передается более холодному объекту, первый становится холодным. Точно так же вода становится холоднее, если ее познакомить с еще более холодной жидкостью. Он отдает свое тепло этому более холодному флюиду, становясь таким образом холоднее самого себя. Тепло все еще движется в единственном направлении, которое оно может, а это означает, что никакие фундаментальные законы физики не нарушаются.
Однако имейте в виду, что мы желаем холодной воды комнатной температуры или даже более низкой температуры, что означает, что эта волшебная жидкость должна кипеть — тем самым извлекая тепло воды — при комнатной температуре. Более того, он также должен замерзать при скудной температуре, поскольку его необходимо заморозить, чтобы снова нагреть. В противном случае, необходимо было бы наполнить машину большим количеством волшебной жидкости каждый раз, когда все это нагревается, что делает его непригодным для дальнейшего использования.
Волшебная жидкость, которая кипит и замерзает при очень низкой температуре, называется хладагентом. Рассмотрим, например, один из наиболее часто используемых хладагентов, который называется R22. В то время как вода кипит при 100 градусах Цельсия, R22 кипит при поразительном -40,8 градуса Цельсия! Однако хладагенты удивительны не потому, что они кипятят из жидкости в пар или конденсируются из пара в жидкость при низкой температуре, а скорее потому, что они делают это очень быстро и плавно. Вопрос «как и почему» не имеет отношения к нашей нынешней дискуссии. Теперь давайте обернем наши головы вокруг того, как компоненты водяного охладителя используют это свойство для охлаждения воды.
Процесс
Вода вводится в охладитель путем заполнения контейнера, называемого резервуаром охладителя. Резервуар по сути является мини-холодильником и поэтому часто называется банковским холодильником. Резервуар окружен змеевиками, в которых протекает хладагент.
Охладитель имеет четыре основных компонента: компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель.
Во-первых, газ низкого давления и низкотемпературного хладоагента нагнетен в компрессор. Компрессор, как следует из названия, сжимает газ, тем самым повышая его давление. То, что делает компрессор, толкая поршень над газом, уменьшает объем, который ранее занимало такое же количество молекул. Это заставляет их сталкиваться еще более отчаянно друг с другом. Эти столкновения повышают давление и температуру газа. Именно поэтому велосипедный насос становится горячее, когда мы качаем его энергично.
Высоконапорный, высокотемпературный газ после этого пропущен на конденсатор. Как следует из названия, он конденсирует газ, что означает, что он снижает свою температуру. Это достигано путем делать им подачу в длинние, circuitous катушки. Зона пробок оптимизирована для того чтобы достигнуть максимальной конденсации. Дополнительная потеря тепла достигается при продувке труб с помощью вентилятора. Конденсатор заставляет газ терять свое тепло таким же образом, что дует на ваш горячий кофе делает его более терпимым. Извлеченная жара провентилирована вне в окрестности, которые почему задняя часть вашего холодильника всегда настолько тепла.
Газ теперь преобразован в жидкость умеренного давления и температуры. Температура этого хладагента дополнительно снижается путем его сжатия через расширительный клапан. Расширительный клапан очень похож на сопло распылителя. Жидкость внутри банки находится под давлением, но когда кто-то нажимает на сопло, жидкость выплескивается в область низкого давления. Когда сжатая жидкость попадает в такую область, она немедленно расширяется. Это расширение, представляющее собой снижение давления, одновременно вызывает падение температуры. Вы, вероятно, испытали, насколько холодна жидкость, которая случайно вытекает из сопла. Поэтому наш хладагент, после выхода из клапана, становится холодной жидкостью низкого / среднего давления.
Теперь последний компонент, который производит нашу холодную, утоляющую жажду воду. Этот последний компонент называется испарителем. Испаритель в кондиционере представляет собой систему, которая содержит вентилятор для всасывания воздуха региона, предназначенного для охлаждения. Температура этого воздуха значительно выше температуры кипения хладагента. Холодный хладагент поступает в испаритель по трубам, которые подвергаются воздействию “теплого” воздуха, всасываемого испарителем. Тепло течет только в одном направлении. Жара воздуха возвращена к хладоагенту, таким образом делающ его более горячим. Воздух, теперь лишенный тепла, рециркулируется в эту область через вентиляционное отверстие. Вуаля! Холодный воздух!
(Изображение Кредит: Flickr)
На изображении ниже аккуратно суммируется весь процесс охлаждения.
Однако водяной охладитель не обязательно использует отдельный, выделенный механический блок для испарения холодного хладагента. Катушки, которые окружают резервуар, часто образуют сам конденсатор. «Теплая» вода, окруженная холодными змеевиками, передает им свое тепло, и то, что льется из крана, — это холодная и омолаживающая вода. Хладагент в трубах, теперь нагретый, закачивается в компрессор и цикл повторяется.