Теплові та холодильні машини Історія розвитку

Над створенням перших холодильних машин працювали багато винахідників, інженерів і вчених. Англійський фізик і хімік Бойль і німецький фізик Геріке в кінці XVII ст. встановили, що вода в розрідженому просторі випаровується при низьких температурах. У 1777 р. вони показали, що в умовах вакууму вода замерзає, якщо видаляти водяну пару (пара поглиналася сірчаної кислотою). Ці відкриття допомогли англійцю Леслі побудувати в 1810 р. першу штучну машину по виготовленню льоду.

Практичне застосування холодильні машини знайшли тільки тоді, коли замість води були знайдені більш ефективні робочі тіла. У 1834 р. англійський лікар Перкінс побудував холодильну машину, що працює на етиловому ефірі. Застосування етилового ефіру дозволило отримати низькі температури при тисках кипіння більш високих, ніж при використанні води. Машину Перкінса можна вважати прообразом сучасної компресійної холодильної машини, тому що до неї входили всі найбільш характерні для цих машин елементи: посудина, де внаслідок підводу тепла від зовнішнього середовища кипів ефір при низькій температурі, насос (компресор), що знімає і спрямовує пари ефіру в змійовик , в якому при більш високому тиску і більш високій температурі відбувалася їх конденсація. Сконденсований рідкий ефір через спеціальний дросельний вентиль знову прямував у посудину (випарник), де кипів при низькій температурі. У 1871 р. Тельє побудував машину, що працює на метиловому ефірі. У 1872 р. Бійлю був виданий патент на аміачну холодильну машину. У 1881 р. Лінде одночасно з Відхаузеном збудовав вуглекислотну машину. У 1845 р. американець Горрі винайшов газову - повітряну холодильну машину, робота якої була заснована на тому, що попередньо стиснуте і охолоджене за рахунок навколишнього середовища повітря розширювався у спеціальній машині - детандері; при цьому температура повітря знижувалася.

Трохи пізніше з'явилися абсорбційні холодильні машини. У 1862 р. Карре запропонував абсорбційну холодильну машину, засновану на поглинанні пари аміаку слабким водоаміачним розчином з наступним випарюванням аміаку з розчину за допомогою джерела тепла високої температури (гарячі гази, пара та ін.) У 1884 р. був запатентований принцип пароежекторной холодильної машини: утворена при низькій температурі пари відсмоктується і стискається за рахунок енергії струменя пари тієї ж речовини. Перша пароежекторная холодильна машина була сконструйована Лебланом в 1910 р.

Пельтьє в 1834 р. відкрив., що при пропусканні електричного струму через ланцюг, що складається з двох провідників, один з припоїв охолоджується, а інший нагрівається. Подальшому розвитку термоелектричних холодильних машин в значній мірі сприяли роботи академіка А. Ф. Йоффе та інших вчених і конструкторів.

Холодильні машини застосовуються в харчовій промисловості і сільському господарстві для заморожування і зберігання харчових продуктів, у хімічній та нафтопереробної промисловості при виробництві синтетичних волокон, каучуку, спирту і т. д.; для кондиціювання повітря в цехах промислових підприємств, у громадських та адміністративних будівлях, в побутових приміщеннях і т. д.; в гірській промисловості при проходці нестійких грунтів; в рефрижераторному транспорті; в металургійній промисловості для термічної обробки сталей і т. д.; в радіотехніці; при випробуваннях промислових виробів і в багатьох інших випадках.

В даний час використовуються холодильні машини переважно компресійного типу. При наявності дешевих джерел тепла високої температури застосовують теплоізолюючі машини. Термоелектричні холодильні машини знаходять застосування в радіотехніці і в ряді спеціальних приладів.