كرة جليدية
"آيسيبول" هو اسم أُطلق على ثلاجتين قديمتين ، إحداهما من صنع الأسترالي السير إدوارد هالستروم عام 1923، والأخرى تصميمٌ حصل على براءة اختراع باسم ديفيد فوربس كيث من تورنتو (تم تقديم الطلب عام 1927، وحصلت البراءة عام 1929). [ 1 ] [ 2 ] تولى الأمريكي باول كروسلي الابن تصنيع تصميم كيث ، بعد أن اشترى حقوق الجهاز. [ 3 ] يتميز كلا الجهازين بتصميم فريد، إذ لا يحتاجان إلى الكهرباء للتبريد. ويمكنهما العمل ليوم كامل بكوب واحد من الكيروسين ، مما يتيح لسكان المناطق الريفية الذين لا تتوفر لديهم الكهرباء الاستفادة من مزايا التبريد.
كروسلي آيسيبول
بدأ باول ولويس كروسلي البحث في عمليات التبريد عام 1927، واستعانا بالمهندس الكندي ديفيد فوربس كيث. وكان كيث قد حصل بالفعل على براءة اختراع لتصميم تبريد الامتصاص في كندا، وعرضه على عائلة كروسلي. [ 3 ]
بدأت شركة كروسلي راديو ببيع جهاز آيسيبول في عام 1929. [ 4 ]
عملية
تُعدّ ثلاجة كروسلي آيسيبول مثالاً على الثلاجات التي تعمل بامتصاص الغاز ، والتي تُستخدم اليوم في المركبات الترفيهية أو عربات التخييم . على عكس معظم الثلاجات، لا تحتوي آيسيبول على أجزاء متحركة، [ 5 ] [ 6 ] وبدلاً من العمل بشكل مستمر، يتم تشغيلها وإيقافها يدويًا. عادةً ما يتم شحنها في الصباح لمدة ساعة ونصف، [ 5 ] وتوفر التبريد طوال فترة حرارة النهار.
تعتمد كل من ثلاجات الامتصاص والثلاجات الميكانيكية الأكثر شيوعًا على التبريد عن طريق تبخر مادة التبريد . (يؤدي تبخر السائل إلى التبريد، فعلى سبيل المثال، يتبخر العرق السائل على الجلد ويبرد، وتطلق العملية العكسية الكثير من الحرارة). في ثلاجات الامتصاص، لا يتم تخفيف تراكم الضغط الناتج عن تبخر مادة التبريد عن طريق السحب عند مدخل الضاغط، بل عن طريق الامتصاص في وسط ماص (الماء في حالة كرة التبريد الجليدية).
ينقل نظام آيسيبول الحرارة من الخزانة المبردة إلى الغرفة الأكثر دفئًا باستخدام الأمونيا [ 7 ] كمادة تبريد. ويتكون من كرتين معدنيتين: كرة ساخنة تحتوي في حالتها المشحونة بالكامل على مادة ماصة (الماء)، وكرة باردة تحتوي على الأمونيا السائلة. وتتصل الكرتان بأنبوب على شكل حرف U مقلوب، يسمح لغاز الأمونيا بالتحرك في كلا الاتجاهين.
بعد استخدام دام يومًا تقريبًا (يختلف ذلك باختلاف الحمل)، يتوقف جهاز التبريد "آيسيبول" عن التبريد، ويحتاج إلى إعادة شحن. [ ٨ ] يُخرج الجهاز من الخزانة المبردة، وتُغمر الكرة الباردة، التي تبخر منها كل الأمونيا خلال الدورة السابقة، في ماء بارد. ثم تُسخن الكرة الساخنة برفق لتبخير الأمونيا المذابة في الماء بداخلها. (تقل قابلية ذوبان الأمونيا في الماء مع ارتفاع درجة الحرارة). يرتفع الضغط في النظام إلى حوالي ١٫٧٢ ميجاباسكال (٢٤٩ رطل لكل بوصة مربعة) ، وعند هذه الدرجة، تمر الأمونيا بسهولة عبر الأنبوب على شكل حرف U، وتتكثف في الكرة الباردة، التي يُحافظ على برودتها بواسطة حمام الماء.
عندما تُملأ الكرة الباردة بالكامل بالأمونيا السائلة (يُشير إلى ذلك صفير)، يُقلب الجهاز، فتُوضع الكرة الساخنة في الحمام البارد. ومع تبريد الكرة الساخنة، ينخفض الضغط في النظام، حتى يصل إلى النقطة التي تبدأ عندها الأمونيا السائلة في الكرة الباردة بالتبخر ( تبلغ درجة غليان الأمونيا -33.34 درجة مئوية (-28.01 درجة فهرنهايت) عند ضغط الهواء القياسي )، وتبدأ الكرة الباردة بالتجمد. بعد عدة دقائق، تبرد بما يكفي لتكوّن الجليد على سطحها. ثم توضع على المثبت داخل خزانة التبريد. يُملأ المثبت بمحلول مضاد للتجمد [ 8 ] يدعم الكرة الباردة ويوفر قصورًا حراريًا كبيرًا لتنظيم التبريد. يسمح ثقب صغير في خزانة التبريد بمرور أنبوب على شكل حرف U إلى الخارج.
تحتوي الكرة الباردة على فتحة يمكن وضع صينية مكعبات الثلج فيها، وهي السلف لـ "حجرة التجميد" في الثلاجات الحديثة. [ 8 ]
يُعدّ تصميم كرة التبريد الجليدية (Icyball) أكثر تعقيدًا بقليل مما وُصف سابقًا، وذلك لتحسين كفاءتها: يمتد أنبوب التوصيل إلى الجزء السفلي من الكرة الدافئة، مما يسمح لبخار الأمونيا بالمرور عبر الماء على شكل فقاعات، مُسرّعًا بذلك امتصاصه، كما يُساعد على تحريك المحلول لضمان نقل الحرارة بشكل أفضل إلى الجدران المُزودة بزعانف. يتم تجاوز هذه الفقاعات بواسطة صمام عدم رجوع سائل (بدون أجزاء متحركة) أثناء عملية التجديد، بحيث ينتقل الغاز فقط، وليس المحلول السائل، إلى الجانب البارد. يُشبه عمل صمام عدم الرجوع السائل إلى حد ما عمل موانع التسرب المائية (مصائد J) المُستخدمة في مصارف السباكة. تتطلب صمامات عدم الرجوع الميكانيكية ضغطًا عاليًا جدًا للعمل بشكل صحيح في هذا التطبيق. ولتقليل كمية الماء المنتقلة إلى الكرة الباردة أثناء دورة إعادة الشحن، تُوضع هياكل مانعة للتسرب في الجزء العلوي من أنبوب التوصيل، تسمح بمرور الغاز فقط، وتُعيد توجيه الماء إلى الكرة الدافئة.
من الناحية العملية، إذا كانت درجة حرارة اللهب عالية جدًا، فسوف يغلي الماء، مما يؤدي إلى تلوث الأمونيا التي يجب أن تتسيّل وحدها في الكرة الباردة، وإذا سُمح لحمام الماء بالتسخين، فلن تتكثف الأمونيا بشكل كامل.
إرث
على الرغم من توقف بيع وتصنيع ثلاجة كروسلي آيسيبول، إلا أن أنظمة التبريد بالامتصاص لا تزال مستخدمة. فبالإضافة إلى استخدامها في المركبات الترفيهية، لا تزال ثلاجات دورة الأمونيا مستخدمة في الدول النامية. وهي أيضاً أجهزة تعمل بنظام الدفعات، ولكنها تتضمن مكثفات وصمامات فحص ومواقد كيروسين مدمجة ، مما يُغني عن الحاجة إلى تفكيك ثلاجة آيسيبول واستخدام حوض الماء لإعادة تنشيطها. كما يُستخدم التبريد بالأمونيا في التطبيقات الصناعية الكبيرة، حيث تفوق كفاءته التكلفة الأولية المرتفعة والمخاطر المصاحبة لها. ورغم شيوع استخدامها في تكييف الهواء المنزلي ، إلا أن المخاوف المتعلقة بتسرب الأمونيا أدت إلى هيمنة أنظمة التبريد الميكانيكية على هذا السوق.
في عام 2007، ألقى آدم غروسر محاضرة في مؤتمر TED حول ثلاجة امتصاص اللقاحات. [ 9 ]
في عام 2016، فاز ويليام برودواي، وهو مصمم شاب، بجائزة جيمس دايسون البريطانية لتصميمه لتصغير تقنية Icyball لاستخدامها كمبرد للقاحات . [ 10 ]
انظر أيضاً
الاقتباسات
- ↑ كيث، ديفيد فوربس (1927). "براءة الاختراع الأمريكية رقم 1740737A" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2023 .
- ↑ "براءة اختراع IcyBall رقم 1,740,737" . crosleyautoclub.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2023 .
- 1 2 ماكلور، راستي؛ بانكس، مايكل أ. (28 يونيو 2008). كروسلي: شقيقان وإمبراطورية أعمال غيّرت وجه الأمة . دار النشر الثلاثية المحدودة. ISBN 978-1-57860-322-0.
- ↑ "ثلاجة كروسلي آيسيبول (كاملة) تم ترميمها بواسطة كلاسيك ماشينز (نادرة)" . thesodavendingmachine.com . تم الاطلاع عليها بتاريخ 4 يونيو 2023 .
- 1 2 "إعلان كرة الثلج الملونة" . crosleyautoclub.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-06-04 .
- ↑ "رجل الريف، يونيو 1929" . crosleyautoclub.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2023 .
- ↑ "وحدة التبريد التي تعمل على التبريد بالحرارة" . مجلة ساينتفك أمريكان . 141 (3): 245. سبتمبر 1929. Bibcode : 1929SciAm.141..245. doi : 10.1038 /scientificamerican0929-245 .
- 1 2 3 "دليل تشغيل IcyBall" . crosleyautoclub.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-06-04 .
- ↑ غروسر، آدم (2007)، "ثلاجة متنقلة للقاحات"، https://www.ted.com/talks/adam_grosser_a_mobile_fridge_for_vaccines .
- ↑ «جهاز تبريد اللقاحات يفوز بجائزة جيمس دايسون البريطانية لعام 2016» . جائزة جيمس دايسون . تاريخ الاطلاع: 29 ديسمبر 2020 .
مراجع
روابط خارجية
- تقنية التبريد
- حفظ الأغذية
- الدورات الديناميكية الحرارية
- التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
- تقنيات الغاز
- الثلاجات
