Холод

Г. ЦЕХАНСКИЙ

Большое здание в 7—8 этажей. Как бы ни было жарко снаружи, тут всегда зима. Но температура меняется здесь на каждом шагу.

Вот суровый 20-градусный мороз в камерах, полных мяса. А рядом, через стенку, в камере, где уложены яйца, ртуть не падает ниже нуля. Еще камера: «зима» здесь теплая, как в Сочи, это температура для фруктов — 5—6° тепла.

Таков большой городской холодильник. Примерно то же можно наблюдать в путешествующих холодильниках — судах-рефрижераторах, изотермических вагонах.

Человечество нуждается в холоде едва ли меньше, чем в тепле. Холод нужен и в промышленности, и в лаборатории, и на проходке шахт, и в быту.

Холод приходится создавать.

Получение искусственного холода основано на всем известном свойстве жидкостей при испарении поглощать тепло. Жидкость, переходя в пар, поглощает тепло из окружающей среды. Так создается холод.

По ряду труб пущен аммиак или охлажденный рассол, затем трубы залиты водой. Получился каток. Надо думать, что москвичи скоро будут иметь такой каток в парке им. Горького.

Допустим, мы хотим добиться охлаждения до —20°. Для этого нам необходимо вещество, обладающее свойством кипеть при температуре —20°. Температура кипения (испарения) постоянна для каждого вещества, но с изменением давления изменяется и эта постоянная величина: чем ниже давление, тем ниже температура кипения.

Известно, что вода при атмосферном давлении затвердевает уже при 0° Ц. Для того чтобы получить при помощи воды низкие температуры, нужно точку кипения воды сделать значительно ниже обычной (при давлении в 1 атмосферу) точки ее замерзания —  0° Ц. Это вполне возможно, но и неудобно и трудно осуществимо: пришлось бы работать под очень большим разрежением. Поэтому воду применяют для охлаждения крайне редко. Здесь нашли распространение другие вещества, температура затвердевания которых достаточно низка, Это — аммиак, известный в быту, в виде своего раствора в воде, под названием нашатырного спирта, углекислота и сернистый ангидрид. В последнее время холодильная техника применяет многие другие вещества. Среди них особенно выделяется так называемый фреон, выгодно отличающийся от аммиака и сернистого газа тем, что он абсолютно безвреден для людей.

Но наибольшим распространением пока все же пользуется аммиак. Испарение аммиака ведется под разными давлениями, в зависимости от той температуры, которую желают получить. Так, для получения температуры —15°Ц нужно испарять аммиак под давлением в 2,4 атмосферы, а для того чтобы получить —50° Ц, аммиак приходится испарять уже под давлением 0,42 атмосферы. Жидкий аммиак испаряется в аппаратах — испарителях. Здесь он отнимает тепло у рассола. Это обычно раствор хлористого кальция в воде, замерзающий при температуре значительно ниже нуля. Холодный рассол насосами движется по трубам к охлаждаемым помещениям, отсюда он вбирает в себя тепло. Задача выполнена. Рассол снова течет к испарителю, снова охлаждается и снова бежит по трубам, отдавая холод.

Но часто приходится отказываться от этого посредника — рассола. Когда добиваются очень низкой температуры, рассол — посредник неудобный: он начинает затвердевать, выделяя кристаллы льда или соли. Потребность в низких температурах возникла в частности при замораживании свежего мяса. Для качества мяса далеко не безразлично, как его замораживают. При относительно высоких температурах (10—12°Ц ниже нуля) мясо замерзает медленно. Образуются крупные кристаллы льда, разрывающие клеточки ткани. При оттаивании из клеток вытекают клеточные соки, и мясо значительно теряет в своем качестве. Наоборот, если замораживать мясо при низких температурах (—20° Ц), кристаллы льда получаются мелкие, и мясо сохраняет свою первоначальную свежесть и вид.

В таких-то случаях отказываются от рассола, и в охлаждаемое помещение вводятся трубы, в которых непосредственно испаряется жидкий аммиак.

В основе всех холодильных установок лежит один и тот же принцип поглощения тепла при испарении жидкостей. Испарившийся аммиак подходит к компрессору; компрессор сжимает его; давление возрастает в 3—5 раз; одновременно повышается, и температура, при которой аммиак переходит из газообразного состояния в жидкое. Обычно эта температура бывает 25—30° Ц, т. e. конденсация аммиака может быть произведена простой водопроводной или артезианской водой.

Теперь жидкий аммиак, находящийся под очень большим давлением, пропускают через очень узкую щель. Происходит так называемый «процесс мятия».

Трение, возникающее в жидкости, а также изменение объема требуют затраты энергии. Так как во время процесса энергию извне не подводят, то на изменение объема и на преодоление торможения расходуется собственная тепловая энергия аммиака. Уменьшается запас теплоты жидкого аммиака, падает его температура, а с ней и давление.

Получившийся при низкой температуре жидкий аммиак опять пускают в испаритель. Процесс повторяется снова.

Такова примерная схема. Действительные же холодильные установки очень сложны.

Холодильник — не только склад, холодильник также, и производство. Здесь делают лед из воды и иногда сухой лед — твердую углекислоту с очень низкой температурой (—79° Ц).

Холодильная машина производит и искусственный климат в помещениях. Вентиляция не всегда может здесь помочь, это бывает при жаркой, душной погоде, особенно во влажных местностях, где в воздухе содержится много водяных паров.

Тогда и приходит на помощь холодильная машина. Мощные вентиляторы забирают воздух из помещения; часть его выбрасывается наружу; другая часть смешивается с воздухом, засосанным снаружи. Эта смесь продувается затем через воздухоохладитель. Здесь воздух охлаждается, встречая на своем пути холодные трубы, по которым течет рассол. При охлаждении из воздуха выделяется излишняя влага — водяные пары. Пары превращаются в воду и стекают по внешней поверхности труб в поддоны.

Иногда в воздухоохладителях рассол пускают не по трубам, а заставляют его просто стекать вниз, тогда воздух соприкасается непосредственно с рассолом. Такие воздухоохладители называются мокрыми.

Охлажденный и осушенный воздух подают в помещение. Так работает холодильная установка для кондиционирования воздуха.

Установка для кондиционирования воздуха в больших помещениях. Она занимает очень мало места и может быть установлена даже под лестницей. Обслуживание такой установки несложно, так как она в значительной степени автоматизирована.

Сейчас, когда проектируют большие помещения, проектируют для них и кондиционеры. Применяют эти аппараты и в железнодорожных вагонах. Особенно важно кондиционирование воздуха в скоростных поездах, где открывать окна во время хода поезда нельзя. Маленькая машинка, работающая фреоном, помещается под вагоном так, что неопытный глаз ее и не заметит. Приводится она в движение либо самостоятельным двигателем, либо от оси вагона.

Искусственная зима в кинопавильоне.

Холод внедряется и в быт. Маленькие домашние холодильные машины заслуженно пользуются широкой популярностью на Западе и особенно в Америке. Достаточно воткнуть вилку штепселя, и машинка начинает работать, поддерживая все время определенную температуру (обычно около —3° Ц) в маленьком холодильном шкафике. Когда температура слишком падает, машина автоматически выключается и автоматически же включается при повышении температуры.

Производство таких машин проектируется и в Советском Союзе.