Was ist ein Kältekreislauf?
Der Kältekreislauf ist eine Wärmekraftmaschine, die in umgekehrter Richtung arbeitet und als Phasenwechselwärmepumpe bezeichnet wird. Die Verwendung eines Kältemittels, das bei niedriger Temperatur siedet, erzeugt eine relative Kälte und senkt die Temperatur des Kühlschranks auf ein Niveau, das verhindert, dass sich Bakterien vermehren und Lebensmittel zerstören. Ein Kühlkreislauf funktioniert im Wesentlichen nach dem gleichen Prinzip, bei dem sich Ihre Hand kalt anfühlt, wenn Wasser daraus verdampft. Andere Flüssigkeiten, darunter auch Kältemittel, erzeugen beim Verdampfen noch niedrigere Temperaturen.
Der Kältekreislauf ist ein geschlossener Gaskreislauf, der vier Stufen durchläuft. Die erste Stufe ist der Kompressor, der das Kältemittel komprimiert, um seine Temperatur zu erhöhen. Das Gas wird dann durch Wärmeableitungsschlangen geleitet, die Wärme außerhalb des Kühlschranks abgeben. Bei der Wärmeabfuhr kühlt sich das Kältemittel ab und kondensiert wieder zu einer Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit durchläuft dann eine Hochdruck- / Niederdruckschwelle, die als Expansionsventil bezeichnet wird und bewirkt, dass sie sich ausdehnt und die Phasen in ein Gas ändert. Das kalte Gas zirkuliert wieder in den Kühlschrank und nimmt die Wärme von innen auf, bevor es wieder in den Kompressor geleitet wird. Der Kühlkreislauf dient dazu, die Wärme aus dem Inneren des Kühlschranks nach außen abzuleiten.
Um den Kältekreislauf besser zu verstehen, muss man mit der Idee eines Phasenwechsels vertraut sein. Eine verdampfende Flüssigkeit bleibt auf einer konstanten Temperatur, bis sich die Phase in ein Gas verwandelt. Beispielsweise hat kochendes Wasser immer die Siedetemperatur von 100 ° C (212 ° F). Wenn ein Kühlschrank Lebensmittel frisch halten könnte, indem sichergestellt wird, dass sie beispielsweise unter 148 ° C (300 ° F) bleiben, anstatt 4 ° C (40 ° F), könnte Wasser als Kältemittel verwendet werden, da der Siedepunkt von Wasser würde kalt sein in Bezug auf die Kühlschwelle von 300 ° F.
Das traditionelle Kältemittel, das in einem Kältekreislauf verwendet wird, ist Ammoniak, aber es ist für Menschen giftig. Ammoniak wurde in den dreißiger Jahren durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) ersetzt, wobei sich herausstellte, dass diese Verbindung die Ozonschicht schädigte und in den siebziger Jahren auslief. Neuere Verbindungen wie Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) kühlen effektiv, sind ungiftig und schädigen die Ozonschicht nicht. Die Erfindung der Kühlung ist wahrscheinlich eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts, mit der Lebensmittel über weite Strecken transportiert oder lange aufbewahrt werden können, ohne sie zu verderben.