Еще в древние времена люди придумывали способы, как хранить продукты в течение длительного времени. Изначально продукты охлаждались с помощью обычного снега и льда, которые срезали уже в ноябре – декабре месяце. В глубоких подвалах снег и лед укладывали в особом порядке и в таком импровизированном холодильнике замороженные рыба, оленина или ягоды могли храниться месяцами. Но, конечно, эффективность такого способа была не слишком велика, и далеко не всегда людям удавалось «приручить» холод. Кроме того, у южных народов не было возможности использовать подобные ледяные подвалы, поэтому им приходилось хранить продукты по-другому – они солили мясо, сушили фрукты и грибы. Прошла не одна тысяча лет до появления у человечества прототипа современного холодильника.

Селитра, диэтиловый эфир и лед

Сегодня мы знаем, что уже в Средние века, параллельно с использованием колотого льда и организации специальных ледников, люди пытались найти способы, как охладить продукты. Например, в ходе экспериментов средневековые исследователи обнаружили, что селитра, растворяясь в воде, поглощает большое количество тепла, вызывая значительное снижение температуры окружающей среды. Это свойство можно было использовать для искусственного охлаждения.

Если смешать селитру не с обычной теплой водой, а со льдом, то тогда можно получить состав, с помощью которого можно охлаждать продукты или напитки до температуры значительно ниже нуля. Данный способ еще в XVI веке применялся для охлаждения вина. Но вследствие высокой стоимости он так и не нашел широкого коммерческого применения.

Для охлаждения продуктов в Средние века в ход шли и другие химикаты. В 1748 году профессор медицины университета Глазго и известный хирург Уильям Каллен применил способ охлаждения при интенсивном испарении. Он в качестве хладагента использовал диэтиловый эфир, кипящий в вакууме. В созданной Калленом установке этот эфир в процессе испарения в виде газа переходил в другую емкость, где, конденсируясь при комнатной температуре, отдавал в атмосферу отобранное в холодильной камере тепло. Это была первая успешная попытка организации постоянной генерации холода в циклическом процессе, что является основной современных бытовых холодильников.

Однако широкого распространения эти способы охлаждения не получили. По-прежнему для хранения продуктов использовался преимущественно лед и снег. В США в начале XIX столетия из этого даже сделали очень успешный бизнес – тут на коммерческой основе собирали лед с поверхности рек и озер. Масштаб деятельности был таков, что поставки льда из Америки осуществлялись даже в отдаленные тропические регионы.

Богатые люди приобретали для своих домов специальные ледники в виде кухонных шкафов, состоявшие из отсека для льда и камеры для продуктов. Талую воду через кран спускали в поддон. Однако лед таял при температуре ноль градусов и для хранения скоропортящихся продуктов возможностей таких ледников явно не хватало. Иногда ко льду добавляли соль, пользуясь старинными рецептами, но это оборачивалось лишь увеличением расхода льда, которого и так катастрофически не хватало.

Аммиак

В этой связи, несмотря на бурный расцвет предприятий по сбору натурального льда, не прекращались попытки открыть более совершенные способы охлаждения продуктов. В середине XIX века француз Фердинанд Каре придумал оригинальный способ получать искусственный лед с помощью абсорбции аммиака. В 1862 году на выставке в Лондоне он представил свой аппарат на основе водно-аммиачной смеси, способный производить до 200 килограмм льда в час. Впоследствии появились еще несколько подобных громоздких и тяжелых холодильных машин, в которых использовались такие едкие хладагенты, как аммиак и сернистый газ.

Теплые зимы конца 80-х годов XIX столетия серьезно ударили по предприятиям, занимавшимся сбором натурального льда. Благодаря этому начали появляться заводы по производству искусственного льда, которые в скором времени практически полностью вытеснили с рынка сборщиков натурального льда. Однако до применения новых хладагентов в домашних холодильных установках еще было далеко. Для массового потребителя, по сути, ничего не поменялось – просто вместо натурального льда в прообразах современных холодильников они использовали искусственный.

Первый бытовой холодильник "Одифрен". 1933 г.
Первый бытовой холодильник «Одифрен». 1933 г.

Основой для домашнего холодильника стала разработка немца Карла фон Линде, который придумал способ сжижения газов и компрессор, работающий на аммиаке. В 1893 году американец Элайя Томсон подвел к такому компрессионному холодильнику электричество. Наконец, в начале XX столетия компания «Дженерал Электрик» запустила в продажу первый холодильный агрегат под названием «Одифрен», предназначавшийся для применения, как в домашних условиях, так и в торговле. Это революционная для своего времени машина отличалась хорошим теплообменом, отсутствием сальников и легкостью в обслуживании. Постепенно выпуск домашних холодильников с компрессором на основе аммиака наладили и другие производители.

Фреоны

Однако у первых домашних холодильных установок была серьезная проблема, связанная с тем, что при поломке агрегата аммиак высокой концентрации начинал контактировать с людьми, что порой приводило к смертельным исходам. Поэтому ученые искали другие, более безопасные вещества, которые можно было бы использовать в качестве хладагентов в бытовых холодильниках. Так, в 30-е годы прошлого столетия в нашей жизни появились фреоны – особые химические соединения на основе метана или этана. Их преимуществом являлось то, что они были безвредны для человека и не имели неприятного запаха.

Для обозначения фреонов стала использоваться латинская буква R. Например, первый фреон — дифтордихлорметан — получил обозначение R-12, а фреон на основе чистого метана – R-50. Начался промышленный бум, связанный с применением в холодильных установках нового хладагента. С течением времени путем смешения газов метана и этана было получено несколько десятков разновидностей фреонов, которые отличались по своим свойствам и химическому составу.

Основные требования, которые предъявлялись к фреонам для их успешного использования в бытовых холодильниках, заключались в минусовой температуре кипения при атмосферном давлении, конденсации принизком давлении, высокой теплопроводности и хладопроизводительности, а также низкой цене. Лучшего всего этим требованиям отвечали фреоны R-12 и R-11, которые широко использовались в бытовых холодильниках. Именно в 30 – 40-е годы прошлого столетия были заложены те конструктивные особенности, которые мы можем увидеть в современных домашних холодильниках.

Сначала сжатый компрессором фреон, будучи в газообразном состоянии, поступает в конденсатор холодильника, где превращается в жидкость и отдает тепло окружающей среде. После этого через регулирующий вентиль жидкий хладагент поступает уже в испаритель, который размещается внутри теплоизолированной морозильной или холодильной камеры. Давление начинает падать, в результате чего хладагент закипает, испаряется и снова превращается в газообразное состояние. При этом он отбирает тепло у окружающего воздуха. Вследствие этого камера холодильника охлаждается. Далее испарившийся хладагент опять сжимается компрессором и попадает в конденсатор. Этот цикл повторяется снова и снова.

Фреоны и озоновый слой

Казалось бы, благодаря появлению фреонов был найден идеальный способ охлаждения продуктов. Уже к середине 70-х годов прошлого века объем производства хладагента R-12 достиг 340 тысяч тонн. Значительная часть этого объема предназначалась именно для использования в домашних холодильных системах. Но в 80-е годы ученые стали проводить исследования, касающиеся причин нарушения озонового слоя Земли. Они пришли к выводу, что многие используемые в холодильных агрегатах фреоны наносят ощутимый вред озоновому слою и способствуют возникновению парникового эффекта, поскольку имеют свойство задерживать инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность.

Уровень опасности фреонов для озонового слоя планеты во многом определяется содержанием его трех составляющих – хлора, фтора и водорода. Если атомов водорода во фреоне мало, то он может не разлагаться достаточно длительное время, не нанося, соответственно, сильный ущерб окружающей среде. Но при увеличении в его составе атомов хлора растет способность фреона к разрушению озонового слоя.

Для защиты озонового слоя нашей планеты в 1987 году был подписан «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», который предусматривает постепенное сокращение производства и потребления ряда вредных фреонов в различных странах. Некоторые фреоны перестали использоваться в холодильниках, в частности, R-10 и R-110. В 90-е годы в список запрещенных фреонов попали также R11, R12 и R502, наносящие, по мнению ученых, серьезный вред озоновому слою.

В силу того, что фреоны перестали восприниматься как безвредные и экологически безопасные хладагенты, началась разработка новых, более качественных по своим свойствам веществ, которые можно было бы использовать в бытовых холодильниках. В разработку альтернативных хладагентов в последние годы вкладываются серьезные средства. Некоторые производители холодильного оборудования на сегодняшний день уже перешли на применение хладагентов из изобутана, Также в качестве альтернативных хладагентов нередко используются углеводороды, азот или диоксид углерода. Однако пока говорить о каких-либо серьезных успехах в этом плане преждевременно.

Материал предоставлен супермаркетом электроники ЭЛЕКТРОЗОН.

Добавить комментарий

Пожалуйста, напишите ваш комментарий.
Пожалуйста, укажите ваше имя.