Kylning - Refrigeration

Kommersiell kylning

Termen kylning betyder att kyla ett utrymme, ämne eller system för att sänka och/eller behålla dess temperatur under omgivningstemperaturen (medan den borttagna värmen avvisas vid en högre temperatur). Med andra ord är kylning konstgjord (konstgjord) kylning . Energi i form av värme avlägsnas från en lågtemperaturbehållare och överförs till en högtemperaturreservoar. Arbetet med energiöverföring drivs traditionellt av mekaniska medel, men kan också drivas av värme, magnetism , elektricitet , laser eller andra medel. Kylning har många tillämpningar, inklusive hushålls kylskåp , industri frysar , kryoteknik och luftkonditionering . Värmepumpar kan använda värmeeffekten från kylprocessen och kan också vara konstruerade för att vara reversibla, men liknar annars luftkonditioneringsenheter.

Kylning har haft stor inverkan på industri, livsstil, jordbruk och bosättningsmönster. Idén om att bevara mat går tillbaka till åtminstone de gamla romerska och kinesiska imperierna. Mekanisk kylteknik har dock snabbt utvecklats under förra seklet, från isskörd till temperaturkontrollerade järnvägsvagnar . Införandet av kylda järnvägsvagnar bidrog till USA: s västutbyggnad, vilket möjliggjorde bosättning i områden som inte fanns på huvudtransportkanaler som floder, hamnar eller dalgångar. Bosättningar utvecklades också i ofruktbara delar av landet, fyllda med nyupptäckta naturresurser.

Dessa nya bosättningsmönster utlöste byggandet av stora städer som kan trivas i områden som man annars trodde var ogästvänliga, till exempel Houston , Texas och Las Vegas , Nevada. I de flesta utvecklade länder är städer starkt beroende av kylning i stormarknader för att få sin mat för daglig konsumtion. Ökningen av livsmedelskällor har lett till att en större koncentration av jordbruksförsäljningen kommer från en mindre andel gårdar. Gårdar idag har en mycket större produktion per person jämfört med slutet av 1800 -talet. Detta har resulterat i nya matkällor tillgängliga för hela befolkningen, vilket har haft stor inverkan på samhällets näring.

Historia

Tidigaste kylning

Den säsongsbetonade skörden av snö och is är en gammal praxis som beräknas ha börjat tidigare än 1000 f.Kr. En kinesisk textsamling från denna tidsperiod, känd som Shijing , beskriver religiösa ceremonier för att fylla och tömma iskällare. Det är dock lite känt om konstruktionen av dessa iskällare eller isens syfte. Nästa uråldriga samhälle för att registrera skörd av is kan ha varit judarna i Ordspråksboken, som lyder: ”Som snökylan vid skördetiden, så är en trogen budbärare till dem som skickade honom.” Historiker har tolkat detta så att judarna använde is för att kyla drycker snarare än för att bevara mat. Andra gamla kulturer som grekerna och romarna grävde stora snögropar isolerade med gräs, agnar eller trädgrenar som kylförvaring. Liksom judarna använde grekerna och romarna inte is och snö för att bevara mat, utan främst som ett sätt att kyla drycker. Egyptierna utvecklade också metoder för att kyla drycker, men i stället för att använda is för att kyla vatten kylde egyptierna vatten genom att lägga kokande vatten i grunda lerkrukor och placera dem på husens tak på natten. Vinden skulle fukta utsidan av burkarna och den resulterande avdunstningen skulle kyla vattnet. De forntida människorna i Indien använde samma koncept för att producera is. Perserna lagrade is i en grop som kallades en Yakhchal och kan ha varit den första gruppen människor som använde kylförvaring för att bevara mat. I den australiska outbacken innan en pålitlig elförsörjning fanns tillgänglig där vädret kunde vara varmt och torrt, använde många bönder ett Coolgardie -värdeskåp . Detta bestod av ett rum med hessiska (säckväv) gardiner som hängde från taket genomdränkta i vatten. Vattnet skulle avdunsta och därmed kyla hessianridåerna och därmed luften som cirkulerar i rummet. Detta skulle göra det möjligt att behålla många lättfördärvliga ämnen som frukt, smör och köttfärs som normalt skulle förstöra i värmen.

Isskörd

Isskörd i Massachusetts , 1852, som visar järnvägslinjen i bakgrunden, används för att transportera isen.

Före 1830 använde få amerikaner is för att kyla livsmedel på grund av brist på islager och islådor. När dessa två saker blev mer allmänt tillgängliga, använde individer yxor och sågar för att skörda is till sina förrådshus. Denna metod visade sig vara svår, farlig och liknade verkligen inget som skulle kunna kopieras i kommersiell skala.

Trots svårigheterna med att skörda is trodde Frederic Tudor att han skulle kunna dra nytta av denna nya vara genom att skörda is i New England och skicka den till de karibiska öarna samt till södra staterna. I början förlorade Tudor tusentals dollar, men så småningom fick han vinst när han byggde ishus i Charleston, Virginia och i den kubanska hamnstaden Havana. Dessa ishus såväl som bättre isolerade fartyg bidrog till att minska isspillet från 66% till 8%. Denna effektivitetsvinst påverkade Tudor att expandera sin ismarknad till andra städer med ishus som New Orleans och Savannah. Denna ismarknad expanderade ytterligare när skörd av is blev snabbare och billigare efter att en av Tudors leverantörer, Nathaniel Wyeth, uppfann en hästdriven isfräs 1825. Denna uppfinning liksom Tudors framgång inspirerade andra att engagera sig i ishandeln och isen industrin växte.

Is blev en massmarknadsvara i början av 1830-talet med priset på is som sjönk från sex cent per pund till en halv cent per pund. I New York City ökade isförbrukningen från 12 000 ton 1843 till 100 000 ton 1856. Bostons förbrukning steg från 6 000 ton till 85 000 ton under samma period. Isskörd skapade en "kylkultur" eftersom majoriteten av människorna använde is och islådor för att lagra sina mejeriprodukter, fisk, kött och till och med frukt och grönsaker. Dessa tidiga kylförvaringsmetoder banade väg för många amerikaner att acceptera kyltekniken som snart skulle ta över landet.

Kylforskning

William Cullen , den första som genomför experiment med konstgjord kylning.

Historien om konstgjord kylning började när skotska professorn William Cullen konstruerade en liten kylmaskin 1755. Cullen använde en pump för att skapa ett partiellt vakuum över en behållare med dietyleter , som sedan kokade och absorberade värme från den omgivande luften. Experimentet skapade till och med en liten mängd is, men hade ingen praktisk tillämpning vid den tiden.

År 1758 samarbetade Benjamin Franklin och John Hadley , professor i kemi, i ett projekt som undersökte avdunstningsprincipen som ett sätt att snabbt kyla ett föremål vid Cambridge University , England . De bekräftade att avdunstning av mycket flyktiga vätskor, såsom alkohol och eter, kan användas för att sänka temperaturen på ett föremål förbi vattenets fryspunkt. De utförde sitt experiment med en kvicksilvertermometers glödlampa som sitt föremål och med en bälg som används för att påskynda avdunstningen; de sänkte temperaturen på termometerlampan till −14 ° C (7 ° F), medan omgivningstemperaturen var 18 ° C (65 ° F). De noterade att snart efter att de passerat den fryspunkten för vatten 0 ° C (32 ° F), en tunn film av is som bildas på ytan av termometern s lampan och att isen massan var ca en 6,4 mm ( ett / fyra  i) tjocka när de stoppade experimentet när de nådde −14 ° C (7 ° F). Franklin skrev, "Från detta experiment kan man se möjligheten att frysa en man ihjäl en varm sommardag". 1805 beskrev den amerikanska uppfinnaren Oliver Evans en sluten kylcykel för ångkomprimering för isproduktion av eter under vakuum.

År 1820 den engelska vetenskapsmannen Michael Faraday flytande ammoniak och andra gaser med hjälp av höga tryck och låga temperaturer, och 1834, en amerikansk utlands till Storbritannien, Jacob Perkins , byggde den första arbetsdagen ång-komprimering kylsystem i världen. Det var en sluten cykel som kunde fungera kontinuerligt, som han beskrev i sitt patent:

Jag har möjlighet att använda flyktiga vätskor i syfte att producera kylning eller frysning av vätskor, men samtidigt ständigt kondensera sådana flyktiga vätskor och ta dem i drift igen utan avfall.

Hans prototypsystem fungerade även om det inte lyckades kommersiellt.

År 1842 gjordes ett liknande försök av den amerikanska läkaren, John Gorrie , som byggde en fungerande prototyp, men det var ett kommersiellt misslyckande. Liksom många av de medicinska experterna under denna tid, tyckte Gorrie att för mycket exponering för tropisk värme ledde till mental och fysisk degeneration, liksom spridning av sjukdomar som malaria. Han kom på tanken att använda sitt kylsystem för att kyla luften för bekvämlighet i hem och sjukhus för att förhindra sjukdom. Amerikanska ingenjören Alexander Twining tog ett brittiskt patent 1850 för ett ångkompressionssystem som använde eter.

Det första praktiska ångkomprimerade kylsystemet byggdes av James Harrison , en brittisk journalist som hade emigrerat till Australien . Hans patent från 1856 gällde ett ångkomprimeringssystem med eter, alkohol eller ammoniak. Han byggde en mekanisk ismaskin 1851 på floden Barwon vid Rocky Point i Geelong , Victoria , och hans första kommersiella ismaskin följde 1854. Harrison introducerade också kommersiell ångkomprimeringskylning till bryggerier och kött- packningshus, och 1861 var ett dussin av hans system i drift. Han gick senare in i debatten om hur man tävlar mot den amerikanska fördelen med försäljning av obehandlat nötkött till Storbritannien . År 1873 förberedde han segelfartyget Norfolk för en experimentell nötköttssändning till Storbritannien, som använde ett kylrumssystem istället för ett kylsystem. Satsningen misslyckades eftersom isen förbrukades snabbare än väntat.

Ferdinand Carrés isframställning

Det första gasabsorberande kylsystemet med gasformig ammoniak upplöst i vatten (kallat "aqua -ammoniak") utvecklades av Ferdinand Carré i Frankrike 1859 och patenterades 1860. Carl von Linde , ingenjör specialiserad på ånglok och professor i teknik vid den tekniska universitetet i München i Tyskland, började forska kylning på 1860-talet och 1870-talet som svar på efterfrågan från bryggerier för en teknik som gör det möjligt året runt, storskalig produktion av lager ; han patenterade en förbättrad metod för flytande gaser 1876. Hans nya process möjliggjorde användning av gaser som ammoniak , svaveldioxid (SO 2 ) och metylklorid (CH 3 Cl) som köldmedium och de användes i stor utsträckning för detta ändamål fram till slutet av 1920 -talet .

Thaddeus Lowe , en amerikansk ballongförare, innehade flera patent på ismaskiner. Hans "Compression Ice Machine" skulle revolutionera kylförvaringsindustrin. År 1869 köpte andra investerare och han ett gammalt ångskepp som de laddade en av Lowes kylenheter på och började skicka färsk frukt från New York till Gulf Coast -området och färskt kött från Galveston, Texas tillbaka till New York, men på grund av Lowes brist av kunskap om sjöfart var verksamheten ett dyrt misslyckande.

Kommersiell användning

En kylbilsdesign från 1870. Luckor i taket gav tillgång till tankarna för lagring av skördad is i varje ände.
Icemaker Patent av Andrew Muhl, daterat den 12 december 1871.

År 1842 skapade John Gorrie ett system som kan kyla vatten för att producera is. Även om det var ett kommersiellt misslyckande, inspirerade det forskare och uppfinnare runt om i världen. Frankrikes Ferdinand Carre var en av de inspirerade och han skapade ett isproducerande system som var enklare och mindre än Gorries. Under inbördeskriget kunde städer som New Orleans inte längre få is från New England via kustishandeln. Carres kylsystem blev lösningen på isproblem i New Orleans och 1865 hade staden tre av Carres maskiner. År 1867, i San Antonio, Texas, byggde en fransk invandrare vid namn Andrew Muhl en ismaskin för att serva den expanderande nötköttsindustrin innan han flyttade den till Waco 1871. År 1873 fick patentet på denna maskin kontrakt av Columbus Iron Works, ett företag som förvärvades av WC Bradley Co., som fortsatte att producera de första kommersiella ismakarna i USA.

Vid 1870 -talet hade bryggerierna blivit de största användarna av skördad is. Även om skördeindustrin hade vuxit oerhört vid 1900-talets början, hade föroreningar och avlopp börjat krypa in i naturlig is, vilket gjorde det till ett problem i storstadsförorterna. Så småningom började bryggerierna klaga på förorenad is. Allmänhetens oro för vattnets renhet, från vilken is bildades, började öka i början av 1900 -talet med uppkomsten av bakterieteori. Många medier publicerade artiklar som förbinder sjukdomar som tyfus och naturlig isförbrukning. Detta ledde till att isskörd blev olaglig i vissa delar av landet. Alla dessa scenarier ökade kraven på modern kylning och tillverkad is. Isproducerande maskiner som Carres och Muhls betraktades som ett sätt att producera is för att möta behoven hos livsmedelsaffärer, bönder och mattransporter.

Kylda järnvägsvagnar introducerades i USA på 1840-talet för kortsiktiga transporter av mejeriprodukter, men dessa använde skördad is för att hålla en sval temperatur.

Dunedin , det första kommersiellt framgångsrika kylfartyget.

Den nya kyltekniken mötte först en utbredd industriell användning som ett sätt att frysa kötttillförsel för sjötransport i kylfartyg från de brittiska dominionerna och andra länder till de brittiska öarna . Den första som uppnådde detta genombrott var en entreprenör som hade emigrerat till Nya Zeeland . William Soltau Davidson trodde att Storbritanniens stigande befolkning och kött efterfrågan kan mildra nedgången i världs ull marknader som var kraftigt påverkar Nya Zeeland. Efter omfattande undersökningar gav han Dunedin i uppdrag att återmontera en kompressionsenhet för kötttransport 1881. Den 15 februari 1882 seglade Dunedin till London med det som skulle bli den första kommersiellt framgångsrika kylda sjöfarten och grunden för den kylda köttindustrin .

The Times kommenterade "Idag måste vi spela in en sådan triumf över fysiska svårigheter, som hade varit otroligt, till och med ofattbart, för några få dagar sedan ...". Den Marlborough -sister fartyg till Dunedin - var omedelbart omvandlas och anslöt sig till handeln följande år, tillsammans med den rivaliserande Nya Zeeland Shipping Company fartyg Mataurua , medan den tyska Steamer Marsala började bära fryst Nya Zeeland lamm i december 1882. Inom fem år, 172 transporter av fryst kött skickades från Nya Zeeland till Storbritannien, varav endast 9 hade betydande mängder kött fördömt. Kyld frakt ledde också till en bredare kött- och mejeribom i Australasien och Sydamerika. J & E Hall Dartford , England utrustade den 'SS Selembria' med en ångkompressionssystem att få 30.000 slaktkroppar av fårkött från Falklandsöarna 1886. Under de kommande åren, branschen snabbt expanderat till Australien, Argentina och USA.

Vid 1890 -talet spelade kylning en viktig roll i distributionen av mat. Köttförpackningsindustrin förlitade sig starkt på naturlig is på 1880-talet och fortsatte att förlita sig på tillverkad is när dessa tekniker blev tillgängliga. År 1900 hade köttförpackningshusen i Chicago antagit kommersiell kylning av ammoniakcykler. År 1914 använde nästan alla platser konstgjord kylning. De stora köttförpackarna , Armor, Swift och Wilson, hade köpt de dyraste enheterna som de installerade på tågvagnar och i filialhus och lagringsanläggningar i de mer avlägsna distributionsområdena.

Vid mitten av 1900 -talet konstruerades kylenheter för installation på lastbilar eller lastbilar. Kylfordon används för att transportera lättfördärvliga varor, till exempel frysta livsmedel, frukt och grönsaker och temperaturkänsliga kemikalier. De flesta moderna kylskåp håller temperaturen mellan –40 och –20 ° C och har en maximal nyttolast på cirka 24 000 kg bruttovikt (i Europa).

Även om kommersiell kylning snabbt utvecklades, hade den begränsningar som hindrade den från att flytta in i hushållet. För det första var de flesta kylskåp alldeles för stora. Några av de kommersiella enheter som användes 1910 vägde mellan fem och tvåhundra ton. För det andra var kommersiella kylskåp dyra att producera, köpa och underhålla. Slutligen var dessa kylskåp osäkra. Det var inte ovanligt att kommersiella kylskåp fattade eld, exploderade eller läckade giftiga gaser. Kylning blev inte en hushållsteknik förrän dessa tre utmaningar övervunnits.

Hem och konsumentbruk

Ett tidigt exempel på konsumtionen av mekanisk kylning som började i början av 1900 -talet. Den kylmediet var svaveldioxid .
Ett modernt hemkylskåp

Under tidigt 1800 -tal konserverade konsumenterna maten genom att lagra mat och is köpt från isskördare i islådor. År 1803 patenterade Thomas Moore ett metallfodrat smörlagerbad som blev prototypen för de flesta isboxar. Dessa islådor användes fram till nästan 1910 och tekniken utvecklades inte. Faktum är att konsumenter som använde isboxen 1910 stod inför samma utmaning som en möglig och illaluktande islåda som konsumenterna hade i början av 1800 -talet.

General Electric (GE) var ett av de första företagen som klarade dessa utmaningar. År 1911 släppte GE en hushålls kylenhet som drivs av gas. Användningen av gas eliminerade behovet av en elektrisk kompressormotor och minskade kylskåpets storlek. Elföretag som var kunder hos GE hade dock inte nytta av en gasdriven enhet. Således investerade GE i att utveckla en elektrisk modell. År 1927 släppte GE Monitor Top, det första kylskåpet som gick på el.

År 1930 syntetiserade Frigidaire, en av GE: s främsta konkurrenter, Freon . Med uppfinningen av syntetiska köldmedier baserade mest på en klorfluorkol (CFC) kemikalie, var säkrare kylskåp möjliga för hemmabruk och konsumentbruk. Freon ledde till utvecklingen av mindre, lättare och billigare kylskåp. Genomsnittspriset för ett kylskåp sjönk från $ 275 till $ 154 med syntesen av Freon. Detta lägre pris gjorde att ägandet av kylskåp i amerikanska hushåll kunde överstiga 50%. Freon är ett varumärke som tillhör DuPont Corporation och hänvisar till dessa CFC, och senare hydroklorfluorkolväte (HCFC) och fluorkolväte (HFC), köldmedier som utvecklades i slutet av 1920 -talet. Dessa köldmedier ansågs vid den tiden vara mindre skadliga än dåtidens vanliga köldmedier, inklusive metylformiat, ammoniak, metylklorid och svaveldioxid. Avsikten var att tillhandahålla kylutrustning för hemmabruk utan fara. Dessa CFC -köldmedier svarade på det behovet. På 1970 -talet visade det sig att föreningarna reagerade med atmosfäriskt ozon, ett viktigt skydd mot ultraviolett strålning från solen, och deras användning som köldmedium över hela världen begränsades i Montrealprotokollet från 1987.

Påverkan på bosättningsmönster

Under förra seklet tillät kylning nya bosättningsmönster. Denna nya teknik har gjort det möjligt att bosätta sig nya områden som inte ligger på en naturlig transportkanal, till exempel en flod, dalgång eller hamn som annars inte har avgjorts. Kylning har gett möjligheter till tidiga nybyggare att expandera västerut och till landsbygden som var obefolkade. Dessa nybyggare med rik och outnyttjad jord såg möjligheter att tjäna på att skicka råvaror till de östra städerna och staterna. Under 1900 -talet har kylning möjliggjort ”Galactic Cities” som Dallas, Phoenix och Los Angeles.

Kylda järnvägsvagnar

Den kylda järnvägsvagnen ( kylbilen eller kylbilen ) blev tillsammans med det täta järnvägsnätet en oerhört viktig länk mellan marknaden och gården som möjliggjorde en nationell möjlighet snarare än bara en regional. Innan uppfinningen av den kylda järnvägsvagnen var det omöjligt att frakta lättfördärvliga livsmedelsprodukter långa sträckor. Nötköttsförpackningsindustrin fick den första efterfrågan på kylbilar. Järnvägsföretagen var långsamma med att anta denna nya uppfinning på grund av sina stora investeringar i nötkreaturbilar, lager och foder. Kylbilar var också komplexa och kostsamma jämfört med andra järnvägsvagnar, vilket också bromsade införandet av den kylda järnvägsvagnen. Efter den långsamma införandet av kylbilen dominerade nötköttsförpackningsindustrin den kylda järnvägsvagnen med sin förmåga att kontrollera isverk och fastställandet av isavgifter. Det amerikanska jordbruksdepartementet uppskattade att 1916 över sextionio procent av nötkreaturen som dödades i landet gjordes på växter som var involverade i mellanstatlig handel. Samma företag som också var involverade i kötthandeln genomförde senare kyltransporter för att inkludera grönsaker och frukt. Köttförpackningsföretagen hade mycket av de dyra maskinerna, till exempel kylbilar och kylförvaringsanläggningar som gjorde det möjligt för dem att effektivt distribuera alla typer av lättfördärvliga varor. Under första världskriget inrättades en nationell kylbilspool av USA: s administration för att hantera problem med vilande bilar och fortsatte senare efter kriget. Problemet med inaktiv bil var problemet med att kylbilar satt meningslöst mellan säsongens skördar. Detta innebar att mycket dyra bilar satt på järnvägsgårdar en stor del av året medan de inte gjorde några intäkter för bilens ägare. Bilpoolen var ett system där bilar distribuerades till områden när grödor mognade och garanterade maximal användning av bilarna. Kylda järnvägsvagnar flyttade österut från vingårdar, fruktträdgårdar, åkrar och trädgårdar i västra stater för att tillfredsställa Amerika som konsumerar marknaden i öst. Kylbilen gjorde det möjligt att transportera förgängliga grödor hundratals och till och med tusentals kilometer eller miles. Den mest märkbara effekten bilen gav var en regional specialisering av grönsaker och frukter. Kylskenebilen användes i stor utsträckning för transport av lättfördärvliga varor fram till 1950 -talet. Vid 1960 -talet var nationens interstate highway system tillräckligt komplett så att lastbilar kunde bära merparten av de lättfördärvliga matbelastningarna och för att driva ut det gamla systemet för de kylda järnvägsvagnarna.

Expansion västerut och till landsbygden

Den utbredda användningen av kylning möjliggjorde att en mängd nya jordbruksmöjligheter kunde öppnas i USA. Nya marknader uppstod i hela USA i områden som tidigare var obebodda och långt borta från tungt befolkade områden. Nya jordbruksmöjligheter presenterade sig i områden som ansågs landsbygd som stater i söder och i väster. Sändningar i stor skala från söder och Kalifornien gjordes båda ungefär samtidigt, även om naturlig is användes från Sierras i Kalifornien snarare än tillverkad is i söder. Kylning tillät många områden att specialisera sig på odling av specifika frukter. Kalifornien specialiserade sig på flera frukter, vindruvor, persikor, päron, plommon och äpplen medan Georgien blev känt för sina persikor. I Kalifornien leder acceptansen av de kylda järnvägsvagnarna till en ökning av bilbelastningar från 4 500 laster 1895 till mellan 8 000 och 10 000 billastar 1905. Gulfstaterna, Arkansas, Missouri och Tennessee inledde jordgubbsproduktion i stor skala medan Mississippi blev centrum för tomatindustrin . New Mexico, Colorado, Arizona och Nevada odlade cantaloupes. Utan kylning hade detta inte varit möjligt. År 1917 kände väletablerade frukt- och grönsaksområden som låg nära östra marknaderna pressen av konkurrens från dessa avlägsna specialiserade centra. Kylning begränsades inte till kött, frukt och grönsaker utan omfattade också mejeriprodukter och mjölkgårdar. I början av 1900 -talet fick stora städer sin mjölkförsörjning från gårdar så långt som 640 kilometer. Mejeriprodukter transporterades inte lika lätt stora avstånd som frukt och grönsaker på grund av större förgänglighet. Kylning gjorde produktionen möjlig i väst långt från de östra marknaderna, så mycket att mjölkbönderna kunde betala transportkostnader och fortfarande sälja sina östra konkurrenter. Kylning och kylskenan gav möjlighet till områden med rik jord långt från den naturliga transportkanalen, till exempel en flod, dalgång eller hamnar.

Uppkomsten av den galaktiska staden

"Edge city" var en term som myntades av Joel Garreau , medan termen "galaktisk stad" myntades av Lewis Mumford . Dessa termer avser en koncentration av affärer, shopping och underhållning utanför ett traditionellt centrum eller centralt affärsdistrikt i det som tidigare varit ett bostads- eller landsbygdsområde. Det var flera faktorer som bidrog till tillväxten av dessa städer som Los Angeles, Las Vegas, Houston och Phoenix. Faktorerna som bidrog till dessa stora städer inkluderar tillförlitliga bilar, motorvägssystem, kylning och ökning av jordbruksproduktionen. Stora städer som de som nämnts ovan har inte varit ovanliga i historien, men det som skiljer dessa städer från resten är att dessa städer inte ligger längs någon naturlig transportkanal, eller vid någon korsning av två eller flera kanaler som ett spår, hamn , berg, flod eller dal. Dessa storstäder har utvecklats i områden som bara för några hundra år sedan skulle ha varit obeboeliga. Utan ett kostnadseffektivt sätt att kyla luft och transportera vatten och mat från stora avstånd hade dessa stora städer aldrig utvecklats. Den snabba tillväxten i dessa städer påverkades av kylning och en jordbruksproduktivitetsökning, vilket gjorde det möjligt för mer avlägsna gårdar att effektivt mata befolkningen.

Påverkan på jordbruk och livsmedelsproduktion

Jordbrukets roll i utvecklade länder har drastiskt förändrats under det senaste århundradet på grund av många faktorer, inklusive kylning. Statistik från folkräkningen 2007 ger information om den stora koncentrationen av jordbruksförsäljning som kommer från en liten del av de befintliga gårdarna i USA idag. Detta är ett delvis resultat av den marknad som skapades för handeln med fryst kött genom den första framgångsrika transporten av frysta fårkadaver som kom från Nya Zeeland på 1880 -talet. När marknaden fortsatte att växa började reglerna om livsmedelsbearbetning och kvalitet tillämpas. Så småningom introducerades elektricitet i landsbygdens hem i USA, vilket gjorde att kyltekniken kunde fortsätta att expandera på gården, vilket ökade produktionen per person. Idag minskar kylningens användning på gården luftfuktigheten, undviker förstöring på grund av bakterietillväxt och hjälper till att bevara.

Demografi

Införandet av kylning och utveckling av ytterligare teknik drastiskt förändrade jordbruket i USA. Under början av 1900 -talet var jordbruk en vanlig sysselsättning och livsstil för medborgare i USA, eftersom de flesta bönder faktiskt bodde på sin gård. År 1935 fanns det 6,8 miljoner gårdar i USA och en befolkning på 127 miljoner. Samtidigt som USA: s befolkning har fortsatt att klättra, fortsätter medborgarna som driver jordbruk att minska. Baserat på USA: s folkräkning 2007 hävdar mindre än en procent av en befolkning på 310 miljoner människor jordbruk som ett yrke idag. Den ökande befolkningen har dock lett till en ökande efterfrågan på jordbruksprodukter, som tillgodoses genom ett större utbud av grödor, gödningsmedel, bekämpningsmedel och förbättrad teknik. Förbättrad teknik har minskat risk och tid för jordbruksförvaltning och gör att större gårdar kan öka sin produktion per person för att möta samhällets efterfrågan.

Köttförpackning och handel

Före 1882 hade Nya Zeelands södra ö experimenterat med sådd av gräs och korsning av får, vilket omedelbart gav deras bönder ekonomisk potential i export av kött. År 1882 skickades den första framgångsrika sändningen av fårkadaver från Port Chalmers i Dunedin , Nya Zeeland, till London . Vid 1890 -talet blev handeln med fryst kött allt mer lönsam i Nya Zeeland, särskilt i Canterbury , där 50% av de exporterade fårkropparna kom från 1900. Det dröjde inte länge innan Canterbury -köttet var känt för högsta kvalitet, vilket skapade en efterfrågan för Nya Zeelands kött runt om i världen. För att möta denna nya efterfrågan förbättrade bönderna sitt foder så att får kunde vara klara för slakt på bara sju månader. Denna nya fraktmetod ledde till en ekonomisk högkonjunktur i Nya Zeeland i mitten av 1890 -talet.

I USA infördes köttinspektionslagen från 1891 i USA eftersom lokala slaktare tyckte att det kylda järnvägssystemet var ohälsosamt. När köttförpackningen började ta fart blev konsumenterna nervösa för köttets kvalitet för konsumtion. Upton Sinclairs roman The Jungle från 1906 väckte negativ uppmärksamhet åt köttförpackningsindustrin genom att lyfta fram ohälsosamma arbetsförhållanden och bearbetning av sjuka djur. Boken uppmärksammades av president Theodore Roosevelt , och köttinspektionslagen från 1906 infördes som en ändring av köttinspektionslagen från 1891. Denna nya lag fokuserade på kvaliteten på köttet och miljön där det bearbetas.

Elektricitet på landsbygden

I början av 1930 -talet hade 90 procent av stadsbefolkningen i USA elkraft , jämfört med bara 10 procent av landsbygden. På den tiden ansåg inte kraftföretagen att en utvidgning av kraften till landsbygden ( landsbygdselektrifiering ) skulle ge tillräckligt med vinst för att göra det värt sin tid. Mitt under den stora depressionen insåg dock president Franklin D. Roosevelt att landsbygden skulle fortsätta att ligga efter stadsområdena i både fattigdom och produktion om de inte var elektriskt anslutna. Den 11 maj 1935 undertecknade presidenten en verkställande order kallad Rural Electrification Administration, även känd som REA. Byrån gav lån för att finansiera elektrisk infrastruktur på landsbygden. På bara några år hade 300 000 människor på landsbygden i USA fått makt i sina hem.

Även om el dramatiskt förbättrade arbetsförhållandena på gårdar, hade det också en stor inverkan på livsmedelsproduktionens säkerhet. Kylsystem introducerades för jordbruks- och livsmedelsfördelningsprocesser , vilket hjälpte till med livsmedelskonservering och höll livsmedelsförsörjningen säker . Kylning tillät också produktion av lättfördärvliga varor, som sedan kunde skickas till hela USA. Som ett resultat blev USA: s bönder snabbt de mest produktiva i världen och hela nya livsmedelssystem uppstod.

Användning av gården

För att minska luftfuktigheten och förstöra på grund av bakterietillväxt används kylning för kött, produkter och mejeriproduktion i jordbruket idag. Kylsystem används tyngst under de varmare månaderna för jordbruksprodukter, som måste kylas så snart som möjligt för att uppfylla kvalitetsstandarder och öka hållbarheten. Under tiden kyler mjölkgårdar mjölk året om för att undvika att förstöra.

Effekter på livsstil och kost

I slutet av 1800 -talet och in i början av 1900 -talet, förutom basfoder (socker, ris och bönor) som inte behövde kylas, påverkades tillgängliga livsmedel kraftigt av årstiderna och vad som kunde odlas lokalt. Kylning har tagit bort dessa begränsningar. Kylning spelade en stor roll i genomförbarheten och sedan populariteten hos den moderna stormarknaden. Frukt och grönsaker utanför säsongen, eller odlade på avlägsna platser, är nu tillgängliga till relativt låga priser. Kylskåp har lett till en enorm ökning av kött och mejeriprodukter som en del av den totala försäljningen av stormarknader. Förutom att förändra de varor som köps på marknaden har möjligheten att lagra dessa livsmedel under längre perioder lett till en ökad fritid. Innan hushållskylskåpet kom, måste människor dagligen handla de förnödenheter som behövs för sina måltider.

Påverkan på näring

Införandet av kylning möjliggjorde hygienisk hantering och lagring av lättfördärvliga ämnen, och som sådan främjade produktionstillväxt, konsumtion och tillgänglighet av näring. Förändringen i vår metod för livsmedelskonservering flyttade oss bort från salter till en mer hanterbar natriumnivå. Möjligheten att flytta och lagra lättfördärvliga ämnen som kött och mejeri ledde till en ökning av mejeriförbrukningen med 1,7% och det totala proteinintaget med 1,25% per år i USA efter 1890 -talet.

Människor konsumerade inte bara dessa lättfördärvliga ämnen eftersom det blev lättare för dem själva att lagra dem, utan för att innovationerna inom kyltransport och lagring ledde till mindre förstörelse och slöseri och därmed sänkte priserna på dessa produkter. Kylning står för minst 5,1% av ökningen av vuxenvuxenhet (i USA) genom förbättrad näring, och när de indirekta effekterna i samband med förbättringar av näringskvaliteten och minskningen av sjukdom dessutom beaktas blir den totala effekten avsevärt betydligt större. Nyligen genomförda studier har också visat ett negativt samband mellan antalet kylskåp i ett hushåll och graden av dödlighet i magcancer.

Nuvarande tillämpningar av kylning

Förmodligen de mest använda applikationerna för kylning är för luftkonditionering av privata hem och offentliga byggnader och kylning av livsmedel i hem, restauranger och stora lagringslager. Användningen av kylskåp och walk-in kylare och frysar i kök, fabriker och lager för lagring och bearbetning av frukt och grönsaker har gjort det möjligt att lägga till färska sallader i den moderna kosten året runt och lagra fisk och kött säkert under långa perioder. Det optimala temperaturintervallet för lättfördärlig matlagring är 3 till 5 ° C (37 till 41 ° F).

Inom handel och tillverkning finns det många användningsområden för kylning. Kylning används för att vätska gaser - till exempel syre , kväve , propan och metan . Vid tryckluftsrening används den för att kondensera vattenånga från tryckluft för att minska dess fuktinnehåll. I oljeraffinaderier , kemiska anläggningar och petrokemiska anläggningar används kylning för att bibehålla vissa processer vid de nödvändiga låga temperaturerna (till exempel vid alkylering av butener och butan för att producera en bensinkomponent med hög oktan ). Metallarbetare använder kylning för att härda stål och bestick. Vid transport av temperaturkänsliga livsmedel och annat material med lastbilar, tåg, flygplan och sjögående fartyg är kylning en nödvändighet.

Mejeriprodukter är ständigt i behov av kylning, och det har bara upptäckts under de senaste decennierna att ägg behövde kylas under leveransen snarare än att vänta på kylning efter ankomst till mataffären. Kött, fjäderfä och fisk måste alla förvaras i klimatkontrollerade miljöer innan de säljs. Kylning hjälper också till att hålla frukt och grönsaker ätbara längre.

En av de mest inflytelserika användningarna av kylning var i utvecklingen av sushi / sashimi -industrin i Japan. Före upptäckten av kylning riskerade många sushikännare att drabbas av sjukdomar. Farorna med okylda sashimi har inte kommit fram i årtionden på grund av bristen på forskning och distribution av hälso- och sjukvård över landsbygden i Japan. Omkring mitten av århundradet gjorde Zojirushi- företaget, baserat i Kyoto, genombrott i kylskåp, vilket gjorde kylskåp billigare och mer tillgängliga för restaurangägare och allmänheten.

Metoder för kylning

Kylmetoder kan klassificeras som icke-cykliska , cykliska , termoelektriska och magnetiska .

Icyklisk kylning

Denna kylmetod kyler ett inneslutet område genom att smälta is eller sublimera torris . Det kanske enklaste exemplet på detta är en bärbar kylare, där föremål läggs i den, sedan hälls is över toppen. Vanlig is kan hålla temperaturer nära, men inte under fryspunkten, om inte salt används för att kyla ner isen ytterligare (som i en traditionell glassmaskin ). Torris kan på ett tillförlitligt sätt föra temperaturen långt under vattenets fryspunkt.

Cyklisk kylning

Detta består av en kylcykel, där värme avlägsnas från ett lågtemperaturutrymme eller källa och avvisas till ett högtemperaturfat med hjälp av externt arbete, och dess omvända, den termodynamiska effektcykeln . I effektcykeln tillförs värme från en högtemperaturkälla till motorn, en del av värmen som används för att producera arbete och resten avvisas till ett lågtemperaturfat. Detta uppfyller termodynamikens andra lag .

En kylcykel beskriver de förändringar som sker i köldmediet när det växelvis absorberar och avvisar värme när det cirkulerar genom ett kylskåp . Det tillämpas också på uppvärmning, ventilation och luftkonditionering HVACR -arbete när man beskriver "processen" för kylmedelsflöde genom en HVACR -enhet, oavsett om det är ett förpackat eller delat system.

Värme flyter naturligt från varmt till kallt. Arbete tillämpas för att kyla ett bostadsutrymme eller lagringsvolym genom att pumpa värme från en värmekälla med lägre temperatur till ett kylfläns med högre temperatur. Isolering används för att minska arbetet och energin som behövs för att uppnå och bibehålla en lägre temperatur i det kylda utrymmet. Kylcykelns driftsprincip beskrevs matematiskt av Sadi Carnot 1824 som en värmemotor .

De vanligaste typerna av kylsystem använder kylcykeln med omvänd Rankine -ångkomprimering , även om absorptionsvärmepumpar används i en minoritet av tillämpningar.

Cyklisk kylning kan klassificeras som:

  1. Ångcykel och
  2. Gascykel

Ångcykelkylning kan vidare klassificeras som:

  1. Ångkompressionskylning
  2. Sorption Kylning
    1. Ångabsorberande kylning
    2. Adsorptionskylning

Ångkompressionscykel

Figur 1: Ångkompressionskylning
Figur 2: Temperatur – Entropi -diagram

Ångkompressionscykeln används i de flesta hushållskylskåp samt i många stora kommersiella och industriella kylsystem . Figur 1 tillhandahåller ett schematiskt diagram över komponenterna i ett typiskt ångkomprimeringskylsystem.

De termodynamik av cykeln kan analyseras på ett diagram, såsom visas i fig 2. I denna cykel, ett cirkulerande kylmedel såsom freon kommer in i kompressorn som en ånga. Från punkt 1 till punkt 2 komprimeras ångan vid konstant entropi och lämnar kompressorn som en ånga vid en högre temperatur, men fortfarande under ångtrycket vid den temperaturen. Från punkt 2 till punkt 3 och vidare till punkt 4, ångan passerar genom kondensorn som kyler ångan tills den börjar kondensera, och kondenserar sedan ångan till en vätska genom att avlägsna ytterligare värme vid konstant tryck och temperatur. Mellan punkterna 4 och 5 går det flytande köldmediet genom expansionsventilen (även kallad strypventil) där trycket plötsligt minskar, vilket orsakar blixtavdunstning och automatisk kylning av vanligtvis mindre än hälften av vätskan.

Det resulterar i en blandning av vätska och ånga vid en lägre temperatur och tryck som visas i punkt 5. Den kalla vätske-ångblandningen rör sig sedan genom förångarspolen eller rören och förångas helt genom att kyla den varma luften (från det utrymme som kyls ) blåses av en fläkt över förångarens spole eller rör. Den resulterande köldmediumångan återgår till kompressorinloppet vid punkt 1 för att slutföra den termodynamiska cykeln.

Diskussionen ovan är baserad på den perfekta ångkomprimeringskylningscykeln och tar inte hänsyn till verkliga effekter som friktionstrycksfall i systemet, lätt termodynamisk irreversibilitet under kompressionen av köldmediumångan eller icke-idealiskt gasbeteende, om någon. Ångkomprimeringskylskåp kan ordnas i två steg i kaskadkylsystem, medan det andra steget kyler kondensorn i det första steget. Detta kan användas för att uppnå mycket låga temperaturer.

Mer information om konstruktion och prestanda för ångkomprimeringskylsystem finns i den klassiska Perrys kemiska ingenjörshandbok .

Sorptionscykel

Absorptionscykel

I början av 1900 -talet var ångabsorberingscykeln med vatten -ammoniaksystem eller LiBr -vatten populär och mycket använd. Efter utvecklingen av ångkompressionscykeln förlorade ångabsorptionscykeln mycket av sin betydelse på grund av dess låga prestationskoefficient (ungefär en femtedel av ångkompressionscykeln). Idag används ångabsorberingscykeln huvudsakligen där bränsle för uppvärmning är tillgängligt men el inte, till exempel i fritidsfordon som bär LP -gas . Det används också i industriella miljöer där riklig spillvärme övervinner dess ineffektivitet.

Absorptionscykeln liknar kompressionscykeln, förutom metoden för att höja trycket i köldmediumångan. I absorptionssystemet ersätts kompressorn med en absorberare som löser upp köldmediet i en lämplig vätska, en vätskepump som höjer trycket och en generator som vid värmetillskott driver bort kylmedelsångan från högtrycksvätskan. Viss arbete behövs av vätskepumpen, men för en given mängd köldmedium är det mycket mindre än kompressorn behöver i ångkompressionscykeln. I ett absorptionskylskåp används en lämplig kombination av köldmedium och absorberande medel. De vanligaste kombinationerna är ammoniak (köldmedium) med vatten (absorberande) och vatten (köldmedium) med litiumbromid (absorberande).

Adsorptionscykel

Den största skillnaden med absorptionscykeln är att i adsorptionscykeln kan köldmediet (adsorbatet) vara ammoniak, vatten, metanol , etc., medan adsorbenten är ett fast ämne, såsom silikongel , aktivt kol eller zeolit , till skillnad från i absorptionscykel där absorbenten är flytande.

Anledningen till att adsorptionskylteknik har undersökts omfattande under de senaste 30 åren ligger i att driften av ett adsorptions kylsystem ofta är ljudlös, icke-frätande och miljövänlig.

Gascykel

När arbetsvätskan är en gas som komprimeras och expanderas men inte ändrar fas kallas kylcykeln för en gascykel . Luft är oftast denna arbetsvätska. Eftersom det inte finns någon kondens och avdunstning avsedd i en gascykel, är komponenter som motsvarar kondensorn och förångaren i en ångkompressionscykel de heta och kalla gas-till- gasvärmeväxlarna i gascykler. Till exempel kyler en luftkyld gaskylare CO2-kylgas med hjälp av luft i ett slutet system.

Gascykeln är mindre effektiv än ångkompressionscykeln eftersom gascykeln fungerar på den omvända Brayton -cykeln istället för den omvända Rankine -cykeln . Som sådan mottar och avvisar arbetsvätskan inte värme vid konstant temperatur. I gascykeln är kyleffekten lika med produkten av gasens specifika värme och temperaturstegringen för gasen på lågtemperatursidan. Därför behöver en gaskylningscykel för samma kylbelastning en stor massflödeshastighet och är skrymmande.

På grund av deras lägre effektivitet och större bulk, luftcykel är kylare inte ofta används idag i terrestra kylanordningar. Emellertid luftcirkuleringsmaskinen är mycket vanligt på gasturbin -sökfält jet flygplan som kylning och ventilationsenheter, eftersom tryckluft är lätt tillgänglig från motorernas kompressorsektioner. Sådana enheter tjänar också till att sätta press på flygplanet.

Termoelektrisk kylning

Termoelektrisk kylning använder Peltier -effekten för att skapa ett värmeflöde mellan korsningen mellan två typer av material. Denna effekt används vanligtvis i camping och bärbara kylare och för kylning av elektroniska komponenter och små instrument. Peltierkylare används ofta där ett traditionellt ångkomprimeringscykelkylskåp skulle vara opraktiskt eller ta för mycket plats, och i kylda bildsensorer som ett enkelt, kompakt och lätt, om det är ineffektivt, sätt att uppnå mycket låga temperaturer med 2 eller mer stegpeltierkylare arrangerade i en kaskadkylningskonfiguration , vilket innebär att 2 eller fler peltierelement staplas ovanpå varandra, varvid varje steg är större än det före det, för att extrahera mer värme och spillvärme som genereras av de tidigare stegen . Peltierkylning har en låg COP (verkningsgrad) jämfört med ångkompressionscykeln, så den avger mer spillvärme (värme som genereras av peltierelementet eller kylmekanismen) och förbrukar mer kraft för en given kylkapacitet.

Magnetisk kylning

Magnetisk kylning, eller adiabatisk demagnetisering , är en kylteknik baserad på magnetokalorisk effekt, en inneboende egenskap hos magnetiska fasta ämnen. Kylmediet är ofta en paramagnetisk salt , såsom cerium magnesiumnitrat . De aktiva magnetiska dipolerna i detta fall är de hos elektronskal på de paramagnetiska atomerna.

Ett starkt magnetfält appliceras på köldmediet, vilket tvingar dess olika magnetiska dipoler att anpassa sig och sätta dessa frihetsgrader för köldmediet i ett tillstånd av sänkt entropi . En kylfläns absorberar sedan värmen som frigörs av köldmediet på grund av dess förlust av entropi. Termisk kontakt med kylflänsen bryts sedan så att systemet isoleras och magnetfältet stängs av. Detta ökar kylmedlets värmekapacitet, vilket minskar dess temperatur under kylflänsens temperatur.

Eftersom få material uppvisar de nödvändiga egenskaperna vid rumstemperatur har applikationer hittills begränsats till kryogenik och forskning.

Andra metoder

Andra kylmetoder inkluderar luftcykelmaskinen som används i flygplan; den virvelröret används för punktkylning, då tryckluft är tillgänglig; och termoakustisk kylning med hjälp av ljudvågor i en gas under tryck för att driva värmeöverföring och värmeväxling; ångstrålkylning populär i början av 1930 -talet för luftkonditionering av stora byggnader; termoelastisk kylning med en smart metalllegering som sträcker sig och slappnar av. Många Stirling -cykelvärmemotorer kan köras bakåt för att fungera som kylskåp, och därför har dessa motorer en nischanvändning inom kryogenik . Dessutom finns det andra typer av kryokylare som Gifford-McMahon-kylare, Joule-Thomson-kylare, kylskåp med pulserör och för temperaturer mellan 2 mK och 500 mK, utspädningskylskåp .

Elastokalorisk kylning

En annan potentiell solid-state kylteknik och ett relativt nytt studieområde kommer från en speciell egenskap hos superelastiska material. Dessa material genomgår en temperaturförändring när de upplever en applicerad mekanisk spänning (kallad elastokalorisk effekt). Eftersom superelastiska material deformeras reversibelt vid höga påfrestningar , upplever materialet ett utplattat elastiskt område i sin spännings-töjningskurva orsakad av en resulterande fasomvandling från en austenitisk till en martensitisk kristallfas.

När ett superelastiskt material upplever en påfrestning i den austenitiska fasen, genomgår det en exoterm fasomvandling till den martensitiska fasen, vilket får materialet att värmas upp. Att ta bort spänningen vänder processen, återställer materialet till dess austenitiska fas och absorberar värme från omgivningen och kyler ned materialet.

Den mest tilltalande delen av denna forskning är hur potentiellt energieffektiv och miljövänlig denna kylteknik är. De olika material som används, vanligen formminneslegeringar , ger en giftfri källa till utsläppsfri kylning. De mest studerade materialen är formminneslegeringar, som nitinol och Cu-Zn-Al. Nitinol är av de mer lovande legeringar med utgångs värme vid ca 66 J / cm 3 och en temperaturförändring av omkring 16-20 K. På grund av svårigheten vid tillverkning några av formminneslegeringar, alternativa material såsom naturgummi har studerats. Även om gummi kanske inte avger så mycket värme per volym (12 J/cm 3 ) som formminneslegeringarna, genererar det fortfarande en jämförbar temperaturförändring på cirka 12 K och fungerar vid ett lämpligt temperaturintervall, låga påfrestningar och låg kostnad .

Den största utmaningen kommer dock från potentiella energiförluster i form av hysteres , ofta förknippad med denna process. Eftersom de flesta av dessa förluster härrör från oförenligheter mellan de två faserna, är korrekt legeringinställning nödvändig för att minska förluster och öka reversibilitet och effektivitet . Genom att balansera materialets transformationsbelastning med energiförlusterna kan en stor elastokalorisk effekt uppstå och potentiellt ett nytt alternativ för kylning.

Kylskåp

Fridge Gate -metoden är en teoretisk tillämpning av att använda en enda logisk grind för att driva ett kylskåp på ett så energieffektivt sätt som möjligt utan att bryta mot termodynamikens lagar. Den fungerar på det faktum att det finns två energitillstånd i vilka en partikel kan existera: grundtillståndet och det upphetsade tillståndet. Det upphetsade tillståndet bär lite mer energi än grundtillståndet, tillräckligt litet så att övergången sker med stor sannolikhet. Det finns tre komponenter eller partikeltyper associerade med kylskåpets grind. Den första är på insidan av kylskåpet, den andra på utsidan och den tredje är ansluten till en strömförsörjning som värms upp så ofta att den kan nå E -tillståndet och fylla på källan. I kylsteget på insidan av kylskåpet absorberar g -tillståndspartikeln energi från omgivande partiklar, kyler dem och hoppar själv till e -tillståndet. I det andra steget, på utsidan av kylskåpet där partiklarna också är i ett e -läge, faller partikeln till g -tillståndet, frigör energi och värmer de yttre partiklarna. I det tredje och sista steget flyttar strömförsörjningen en partikel vid e-tillståndet, och när den faller till g-tillståndet inducerar den en energineutral byte där den inre e-partikeln ersätts av en ny g-partikel och startar om cykeln.

Passiva system

MIT-forskare har tagit fram ett nytt sätt att tillhandahålla kylning på en varm solig dag, med hjälp av billiga material och som inte kräver fossilbränsle. Det passiva systemet, som kan användas för att komplettera andra kylsystem för att bevara mat och mediciner på varma platser utanför nätet, är i huvudsak en högteknologisk version av ett parasoll.

Kapacitetsbetyg

Kylkapaciteten hos ett kylsystem är produkten av förångarna ' entalpi uppgång och förångarna' massflödeshastigheten . Den uppmätta kylkapaciteten är ofta dimensionerad i enheten kW eller BTU/h. Inhemska och kommersiella kylskåp kan vara klassificerade i kJ/s eller Btu/h kylning. För kommersiella och industriella kylsystem är kilowatt (kW) den grundläggande kylenheten, förutom i Nordamerika, där både ton kylning och BTU/h används.

Ett kylsystems prestationskoefficient (CoP) är mycket viktigt för att bestämma systemets totala effektivitet. Det definieras som kylkapacitet i kW dividerat med energitillförsel i kW. Medan CoP är ett mycket enkelt mått på prestanda, används det vanligtvis inte för industriell kylning i Nordamerika. Ägare och tillverkare av dessa system använder vanligtvis prestandafaktor (PF). Ett systems PF definieras som ett systems energiinmatning i hästkrafter dividerat med dess kylkapacitet i TR. Både CoP och PF kan appliceras på antingen hela systemet eller på systemkomponenter. Till exempel kan en individuell kompressor klassas genom att jämföra den energi som behövs för att köra kompressorn mot den förväntade kylkapaciteten baserat på inloppsvolymen. Det är viktigt att notera att både CoP och PF för ett kylsystem endast definieras vid specifika driftsförhållanden, inklusive temperaturer och termiska belastningar. Att gå bort från de angivna driftförhållandena kan dramatiskt förändra ett systems prestanda.

Luftkonditioneringssystem som används i bostäder använder vanligtvis SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) för energiprestanda. Luftkonditioneringssystem för kommersiella tillämpningar använder ofta EER ( Energy Efficiency Ratio ) och IEER (Integrated Energy Efficiency Ratio) för energieffektivitetsprestanda.

Se även

Referenser

Vidare läsning

  • Kylvolym , ASHRAE Handbook , ASHRAE, Inc., Atlanta, GA
  • Stoecker och Jones, kylning och luftkonditionering , Tata-McGraw Hill Publishers
  • Mathur, ML, Mehta, FS, Thermal Engineering Vol II
  • MSN Encarta Encyclopedia
  • Andrew D. Althouse; Carl H. Turnquist; Alfred F. Bracciano (2003). Modern kylning och luftkonditionering (18: e upplagan). Goodheart-Wilcox Publishing. ISBN 978-1-59070-280-2.
  • Anderson, Oscar Edward (1972). Kylning i Amerika: En historia om en ny teknik och dess inverkan . Kennikat Press. sid. 344. ISBN 978-0-8046-1621-8.
  • Shachtman, Tom (2000). Absolute Zero: And the Conquest of Cold . Mariner Books. sid. 272. ISBN 978-0-618-08239-1.
  • Woolrich, Willis Raymond (1967). Männen som skapade kyla: En historia om kylning (1: a upplagan). Exposition Press. sid. 212.

externa länkar