Kylning

Kommersiell kylning

Termen kylning betecknar nedkylning av ett utrymme, ämne eller system för att sänka och/eller bibehålla dess temperatur under den omgivande (medan den borttagna värmen avvisas vid en högre temperatur). Kylning anses vara en konstgjord, eller människotillverkad, kylningsmetod .

Kylning avser den process genom vilken energi, i form av värme, avlägsnas från ett lågtemperaturmedium och överförs till ett högtemperaturmedium. Detta arbete med energiöverföring drivs traditionellt av mekaniska medel, men kan också drivas av värme, magnetism , elektricitet , laser eller andra medel. Kylning har många applikationer, inklusive hushållskylskåp , industriella frysar , kryogenik och luftkonditionering . Värmepumpar kan använda värmeeffekten från kylprocessen, och kan också vara utformade för att vara reversibla, men liknar annars luftkonditioneringsenheter.

Kylning har haft stor inverkan på industri, livsstil, jordbruk och bosättningsmönster. Tanken på att konservera mat går tillbaka till det antika romerska riket . Mekanisk kylning har utvecklats snabbt under det senaste århundradet, från isskörd till temperaturkontrollerade järnvägsvagnar . Införandet av kylda järnvägsvagnar bidrog till USA:s expansion västerut, vilket gjorde det möjligt att bosätta sig i områden som inte var på de viktigaste transportkanalerna som floder, hamnar eller dalstigar. Bosättningar utvecklades också i infertila delar av landet, fyllda med nyupptäckta naturresurser.

Dessa nya bosättningsmönster utlöste byggandet av stora städer som kan frodas i områden som annars ansågs vara ogästvänliga, som 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 matkällor har lett till att en större koncentration av jordbruksförsäljning 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 befolkningar, vilket har haft stor inverkan på samhällets näring.

Historia

För en kronologisk guide, se Tidslinje för lågtemperaturteknik .

De tidigaste formerna av kylning

Säsongsskörd av snö och is är en uråldrig praxis som beräknas ha börjat tidigare än 1000 f.Kr. En kinesisk samling av texter från denna tidsperiod, känd som Shijing , beskriver religiösa ceremonier för att fylla och tömma iskällare. Lite är dock känt om konstruktionen av dessa iskällare eller syftet med isen. Nästa forntida sällskap som registrerade skörden av is kan ha varit judarna i Ordspråksboken, som lyder: "Som snökylan i skördetiden, så är en trogen budbärare till dem som har sänt honom." Historiker har tolkat detta som att judarna använde is för att kyla drycker snarare än för att konservera mat. Andra antika kulturer som grekerna och romarna grävde stora snögropar isolerade med gräs, agnar eller trädgrenar som kylförvaring. Liksom judarna använde inte grekerna och romarna is och snö för att konservera mat, utan i första hand som ett sätt att kyla drycker. Egyptierna kylde vatten genom avdunstning i grunda lerburkar på taket på sina hus på natten. Det antika folket i Indien använde samma koncept för att producera is. Perserna lagrade is i en grop som kallas Yakhchal och kan ha varit den första gruppen människor som använde kylförvaring för att bevara mat. I den australiensiska vildmarken innan en pålitlig elförsörjning var tillgänglig använde många bönder ett Coolgardie-skåp , bestående av ett rum med hessian (säckväv) gardiner hängande i taket indränkta i vatten. Vattnet skulle avdunsta och därigenom kyla rummet, vilket gör att många färskvaror som frukt, smör och charkuterier kan behållas.

Isskörd

Se även: Isskärning och Ishandel
Isskörd i Massachusetts , 1852, med järnvägslinjen i bakgrunden, använd för att transportera isen.

Före 1830 använde få amerikaner is för att kyla mat på grund av brist på isförråd och islådor. När dessa två saker blev mer allmänt tillgängliga använde individer yxor och sågar för att skörda is till sina lagerhus. Denna metod visade sig vara svår, farlig och liknade absolut inte något som kunde dupliceras i kommersiell skala.

Trots svårigheterna med att skörda is, trodde Frederic Tudor att han kunde dra nytta av denna nya vara genom att skörda is i New England och skicka den till de karibiska öarna såväl som sydstaterna. I början förlorade Tudor tusentals dollar, men gick så småningom med vinst när han byggde ishus i Charleston, Virginia och i den kubanska hamnstaden Havanna. Dessa ishus samt 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 i takt med att skörden av is blev snabbare och billigare efter att en av Tudors leverantörer, Nathaniel Wyeth, uppfann en hästdragen isskärare 1825. Denna uppfinning såväl som Tudors framgångar 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 konsumtion steg från 6 000 ton till 85 000 ton under samma period. Isskörd skapade en "svalkande kultur" eftersom majoriteten av människor använde is och islådor för att lagra sina mejeriprodukter, fisk, kött och till och med frukt och grönsaker. Dessa tidiga kyllagringsmetoder banade väg för många amerikaner att acceptera den kylteknik som snart skulle ta över landet.

Kylforskning

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

Historien om artificiell kylning började när den skotske professorn William Cullen designade 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 principen om förångning som ett sätt att snabbt kyla ett föremål vid Cambridge University , England . De bekräftade att avdunstning av mycket flyktiga vätskor, såsom alkohol och eter, kunde användas för att driva ner temperaturen på ett föremål förbi vattnets fryspunkt. De utförde sitt experiment med glödlampan från en kvicksilvertermometer som föremål och med en bälg som användes för att påskynda avdunstningen; de sänkte temperaturen på termometerlampan till -14 °C (7 °F), medan den omgivande temperaturen var 18 °C (65 °F). De noterade att strax efter att de passerat fryspunkten för vatten 0 °C (32 °F), bildades en tunn film av is på ytan av termometerns glödlampa och att ismassan var cirka 6,4 millimeter ( 1 ⁄ 4 in ) tjocka när de stoppade experimentet när de nådde -14 °C (7 °F). Franklin skrev: "Från detta experiment kan man se möjligheten att frysa ihjäl en man en varm sommardag". beskrev den amerikanske uppfinnaren Oliver Evans en sluten ångkompressionskylcykel för framställning av is med eter under vakuum.

År 1820 gjorde den engelske forskaren Michael Faraday flytande ammoniak och andra gaser genom att använda höga tryck och låga temperaturer, och 1834 byggde en amerikansk utlänning till Storbritannien, Jacob Perkins , det första fungerande ångkompressionskylsystemet 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 åstadkomma kylning eller frysning av vätskor, och samtidigt ständigt kondensera sådana flyktiga vätskor och få dem i drift igen utan avfall.

Hans prototypsystem fungerade även om det inte lyckades kommersiellt.

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

Det första praktiska kylsystemet med ångkompression byggdes av James Harrison , en brittisk journalist som hade emigrerat till Australien . Hans patent från 1856 gällde ett ångkompressionssystem med eter, alkohol eller ammoniak. Han byggde en mekanisk ismaskin 1851 på stranden av Barwon River vid Rocky Point i Geelong , Victoria , och hans första kommersiella ismaskin följde 1854. Harrison introducerade även kommersiell ångkompressionskylning till bryggerier och kött- packningshus, och 1861 var ett dussin av hans system i drift. Han kom senare in i debatten om hur han skulle konkurrera mot den amerikanska fördelen med försäljning av okylt nötkött till Storbritannien . 1873 förberedde han segelfartyget Norfolk för en experimentell nötköttssändning till Storbritannien, som använde ett kylrumssystem istället för ett kylsystem. Satsningen blev ett misslyckande eftersom isen förbrukades snabbare än väntat.

Ferdinand Carrés ismaskin

Det första kylsystemet för gasabsorption som använder gasformig ammoniak löst i vatten (kallas "aqua ammonia") utvecklades av Ferdinand Carré från Frankrike 1859 och patenterades 1860. Carl von Linde , ingenjör specialiserad på ånglok och professor i ingenjörsteknik vid det tekniska universitetet i München i Tyskland, började forska om kylning på 1860- och 1870-talen som svar på efterfrågan från bryggare på en teknik som skulle möjliggöra storskalig produktion av lager året runt ; han patenterade en förbättrad metod för att kondensera gaser 1876. Hans nya process gjorde det möjligt att använda gaser som ammoniak , svaveldioxid (SO 2 ) och metylklorid (CH 3 Cl) som kylmedel och de användes i stor utsträckning för detta ändamål fram till slutet av 1920-talet .

Thaddeus Lowe , en amerikansk ballongfarare, hade flera patent på ismaskiner. Hans "Compression Ice Machine" skulle revolutionera kyllagringsindustrin. 1869 köpte andra investerare och han ett gammalt ångfartyg på vilket de lastade en av Lowes kylenheter 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 bristande kunskap om sjöfart var verksamheten ett kostsamt misslyckande.

Kommersiell användning

Se även: Kylskåp
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 12 december 1871.

År 1842 skapade John Gorrie ett system som kunde 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 den kustnära ishandeln. Carres kylsystem blev lösningen på New Orleans isproblem och 1865 hade staden tre av Carres maskiner. År 1867, i San Antonio, Texas, byggde en fransk immigrant vid namn Andrew Muhl en ismaskin för att hjälpa den växande nötköttsindustrin innan han flyttade den till Waco 1871. 1873 kontrakterades patentet för denna maskin av Columbus Iron Works, ett företag som förvärvades av WC Bradley Co., som fortsatte med att tillverka de första kommersiella ismaskinerna i USA.

På 1870-talet hade bryggerierna blivit de största användarna av skördad is. Även om isskördningsindustrin hade vuxit enormt vid 1900-talets början, hade föroreningar och avloppsvatten börjat smyga sig in i naturlig is, vilket gjorde det till ett problem i storstadsförorterna. Så småningom började bryggerier klaga på smutsig is. Allmänhetens oro för vattnets renhet, från vilket is bildades, började öka i början av 1900-talet med framväxten av bakterieteorin. Många medier publicerade artiklar som kopplar samman sjukdomar som tyfoidfeber med naturlig iskonsumtion. Detta gjorde att isskörd blev olagligt i vissa delar av landet. Alla dessa scenarier ökade kraven på modern kylning och tillverkad is. Isproducerande maskiner som Carres och Muhls sågs ut som ett sätt att producera is för att möta behoven hos livsmedelshandlare, bönder och matfraktare.

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 utbredd industriell användning som ett sätt att frysa köttförråd för transport till sjöss i kylfartyg från de brittiska dominionerna och andra länder till de brittiska öarna . Även om det faktiskt inte var den första som lyckades transportera frysta varor utomlands (Strathleven anlände till Londons hamnar den 2 februari 1880 med en last fryst nötkött, fårkött och smör från Sydney och Melbourne), tillskrivs genombrottet ofta William Soltau Davidson , en entreprenör som hade emigrerat till Nya Zeeland . Davidson trodde att Storbritanniens ökande befolkning och köttefterfrågan kunde mildra nedgången på världens ullmarknader som starkt påverkade Nya Zeeland. Efter omfattande efterforskningar beställde han Dunedin att utrustas med en kompressionskylenhet för kötttransport 1881. Den 15 februari 1882 seglade Dunedin mot London med vad som skulle bli den första kommersiellt framgångsrika kylsjöfarten, och grunden för kylköttsindustrin . _

The Times kommenterade "Idag måste vi spela en sådan triumf över fysiska svårigheter, som skulle ha varit otroligt, till och med ofattbart, för några dagar sedan...". Marlborough – systerfartyget till Dunedin – omvandlades omedelbart och anslöt sig till handeln följande år, tillsammans med det rivaliserande New Zealand Shipping Company- fartyget Mataurua , medan den tyska ångbåten Marsala började frakta fryst lamm från Nya Zeeland i december 1882. Inom fem år, 172 försändelser av fryst kött skickades från Nya Zeeland till Storbritannien, varav endast 9 hade betydande mängder kött fördömt. Kylsjöfarten ledde också till en bredare kött- och mejeriboom i Australasien och Sydamerika. J & E Hall of Dartford , England utrustade SS Selembria med ett ångkompressionssystem för att ta med 30 000 slaktkroppar av fårkött från Falklandsöarna 1886. Under de kommande åren expanderade industrin snabbt till Australien, Argentina och USA.

På 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 med ammoniakcykel. År 1914 använde nästan varje plats konstgjord kylning. De stora köttförpackarna , Armour, Swift och Wilson, hade köpt de dyraste enheterna som de installerade på tågvagnar och i filialhus och lagerlokaler i de mer avlägsna distributionsområdena.

Vid mitten av 1900-talet konstruerades kylaggregat för installation på lastbilar eller lastbilar. Kylfordon används för att transportera ömtåliga varor, som 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 gick framåt, 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 enheterna som användes 1910 vägde mellan fem och tvåhundra ton. För det andra var kommersiella kylskåp dyra att tillverka, köpa och underhålla. Slutligen var dessa kylskåp osäkra. Det var inte ovanligt att kommersiella kylskåp fattade eld, exploderade eller läckte giftiga gaser. Kylning blev inte en hushållsteknik förrän dessa tre utmaningar var övervunna.

Hem och konsumentanvändning

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

Under tidigt 1800-tal konserverade konsumenter sin mat genom att förvara mat och is som köpts från isskördare i islådor. 1803 patenterade Thomas Moore ett metallfodrat smörförvaringsbadkar som blev prototypen för de flesta islådor. Dessa islådor användes fram till nästan 1910 och tekniken utvecklades inte. Faktum är att konsumenter som använde islådan 1910 stod inför samma utmaning som en möglig och stinkande islåda som konsumenterna hade i början av 1800-talet.

General Electric (GE) var ett av de första företagen att övervinna dessa utmaningar. 1911 släppte GE en hushållskylenhet som drevs av gas. Användningen av gas eliminerade behovet av en elektrisk kompressormotor och minskade storleken på kylskåpet. Elföretag som var kunder till GE gynnades dock inte av en gasdriven enhet. Därför satsade GE på att utveckla en elektrisk modell. 1927 släppte GE Monitor Top, det första kylskåpet som gick på el.

1930 syntetiserade Frigidaire, en av GE:s främsta konkurrenter, Freon . Med uppfinningen av syntetiska kylmedel baserade mestadels på en klorfluorkolväte (CFC)-kemikalie, var säkrare kylskåp möjliga för hem- och konsumentbruk. Freon ledde till utvecklingen av mindre, lättare och billigare kylskåp. Det genomsnittliga priset på 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 % år 1940. Freon är ett varumärke som tillhör DuPont Corporation och hänvisar till dessa CFC, och senare klorfluorkolväten (HCFC) och fluorvätekolväten (HFC), köldmedier som utvecklades i slutet av 1920-talet. Dessa köldmedier ansågs - vid den tiden - vara mindre skadliga än dåtidens vanligt använda 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 sig dock föreningarna reagera med atmosfäriskt ozon, ett viktigt skydd mot ultraviolett solstrålning, och deras användning som köldmedium över hela världen begränsades i Montrealprotokollet från 1987.

Inverkan på bosättningsmönster i USA

Under förra seklet tillät kylning nya bosättningsmönster att växa fram. Denna nya teknik har gjort det möjligt för nya områden att bosätta sig som inte ligger i en naturlig transportkanal som en flod, dalstig eller hamn som annars kanske inte har bebyggts. Kylning har gett möjligheter till tidiga bosättare att expandera västerut och in i landsbygdsområden som var obefolkade. Dessa nya bosättare med rik och outnyttjad jord såg möjligheter att tjäna på att skicka råvaror till de östliga städerna och staterna. På 1900-talet har kylning gjort "Galactic Cities" som Dallas, Phoenix och Los Angeles möjliga.

Kylda järnvägsvagnar

Den kylda järnvägsvagnen ( kylskåpbil eller kylvagn ) blev tillsammans med det täta järnvägsnätet en oerhört viktig länk mellan marknadsplatsen och gården, vilket möjliggör en nationell möjlighet snarare än en bara regional. Innan den kylda järnvägsvagnen uppfanns var det omöjligt att frakta färskvaror långa sträckor. Nötköttsförpackningsindustrin gjorde den första efterfrågan på kylbilar. Järnvägsföretagen var långsamma med att anta denna nya uppfinning på grund av sina stora investeringar i boskapsvagnar, lagergårdar och foderplatser. Kylvagnar var också komplexa och kostsamma jämfört med andra järnvägsvagnar, vilket också bromsade införandet av den kylda järnvägsvagnen. Efter den långsamma adoptionen av kylbilen dominerade nötköttsförpackningsindustrin kylvagnsbranschen med sin förmåga att kontrollera isanläggningar och fastställande av isavgifter. Förenta staternas jordbruksdepartement uppskattade att 1916 över sextionio procent av de nötkreatur som dödades i landet skedde i växter som var involverade i mellanstatlig handel. Samma företag som också var inblandade i kötthandeln genomförde senare kyltransporter med grönsaker och frukt. Köttförpackningsföretagen hade mycket av de dyra maskinerna, som kylbilar och kylförvaringsanläggningar som gjorde det möjligt för dem att effektivt distribuera alla typer av lättfördärvliga varor. Under första världskriget etablerades en nationell pool för kylbilar av USA:s administration för att ta itu med problemet med tomgångsbilar och fortsatte senare efter kriget. Problemet med tomgångsbilar var problemet med kylbilar som satt meningslöst mellan säsongens skördar. Det innebar att mycket dyra bilar satt på bangårdar under en stor del av året utan att de gav några intäkter för bilens ägare. Bilpoolen var ett system där bilar distribuerades till områden i takt med att skördarna mognade vilket säkerställde maximal användning av bilarna. Kylda järnvägsvagnar flyttade österut från vingårdar, fruktträdgårdar, åkrar och trädgårdar i västra stater för att tillfredsställa Amerikas konsumerande marknad i öst. Kylbilen gjorde det möjligt att transportera ömtåliga grödor hundratals och till och med tusentals kilometer eller miles. Den mest märkbara effekten bilen gav var en regional specialisering av grönsaker och frukter. Kylvagnen användes flitigt för transporter av ömtåliga varor fram till 1950-talet. På 1960-talet var landets mellanstatliga motorvägssystem tillräckligt komplett vilket gjorde det möjligt för lastbilar att bära majoriteten av de lättförgängliga matlasterna och att trycka ut det gamla systemet med kylda järnvägsvagnar.

Expansion västerut och in på landsbygden

Den utbredda användningen av kylning möjliggjorde en stor mängd nya jordbruksmöjligheter att öppna upp i USA. Nya marknader uppstod i hela USA i områden som tidigare var obebodda och långt borta från tätbefolkade områden. Nya jordbruksmöjligheter dök upp i områden som ansågs på landsbygden, såsom stater i söder och i väster. Transporter 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 gjorde det möjligt för många områden att specialisera sig på odling av specifika frukter. Kalifornien specialiserade sig på flera frukter, vindruvor, persikor, päron, plommon och äpplen, medan Georgia blev känt för just sina persikor. I Kalifornien ledde acceptansen av de kylda järnvägsvagnarna till en ökning av billasterna från 4 500 vagnar 1895 till mellan 8 000 och 10 000 vagnar 1905. Gulfstaterna, Arkansas, Missouri och Tennessee gick in i jordgubbsproduktion i stor skala samtidigt som 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 östliga marknader konkurrenstrycket från dessa avlägsna specialiserade centra. Kylning var inte begränsad till kött, frukt och grönsaker utan omfattade även mejeriprodukter och mjölkgårdar. I början av 1900-talet fick stora städer sin mejeriförsörjning från gårdar så långt som 640 kilometer (400 mi). Mejeriprodukter transporterades inte lika lätt över stora avstånd som frukt och grönsaker på grund av större förgänglighet. Kylning möjliggjorde produktion i väster långt från marknaderna i östra, så mycket att mjölkbönder kunde betala transportkostnader och fortfarande sälja mindre än sina östliga konkurrenter. Kylning och kylbanan gav möjlighet till områden med rik jord långt från naturliga transportkanaler som en flod, dalstig 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 hänvisar till en koncentration av affärer, shopping och underhållning utanför ett traditionellt centralt eller centralt affärsdistrikt i det som tidigare varit ett bostads- eller landsbygdsområde. Det fanns flera faktorer som bidrog till tillväxten av dessa städer som Los Angeles, Las Vegas, Houston och Phoenix. De faktorer som bidrog till dessa stora städer inkluderar tillförlitliga bilar, motorvägssystem, kylning och ökad jordbruksproduktion. 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, såsom en stig, hamn, berg, flod eller dal. Dessa stora städer 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 skulle dessa stora städer aldrig ha utvecklats. Den snabba tillväxten i dessa städer påverkades av kylning och en produktivitetsökning inom jordbruket, vilket gjorde det möjligt för mer avlägsna gårdar att effektivt föda befolkningen.

Inverkan 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 2007 års folkräkning 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 fårkroppar som kom från Nya Zeeland på 1880-talet. När marknaden fortsatte att växa började regleringar om livsmedelsförädling och kvalitet att tillämpas. Så småningom introducerades elektricitet i lantliga hem i USA, vilket gjorde att kyltekniken kunde fortsätta att expandera på gården, vilket ökade produktionen per person. Idag minskar användningen av kyla på gården luftfuktighetsnivåerna, undviker förstörelse på grund av bakterietillväxt och bidrar till bevarandet.

Demografi

Införandet av kylning och utvecklingen av ytterligare teknologier förändrade jordbruket i USA drastiskt. Under början av 1900-talet var jordbruk en vanlig sysselsättning och livsstil för USA:s medborgare, eftersom de flesta bönder faktiskt bodde på sin gård. 1935 fanns det 6,8 miljoner gårdar i USA och en befolkning på 127 miljoner. Ändå, medan USA:s befolkning har fortsatt att klättra, fortsätter medborgare som bedriver jordbruk att minska. Baserat på 2007 års amerikanska folkräkning, hävdar mindre än en procent av en befolkning på 310 miljoner människor att jordbruk är ett yrke idag. Den ökande befolkningen har dock lett till en ökande efterfrågan på jordbruksprodukter, som tillgodoses genom en större variation av grödor, konstgödsel, bekämpningsmedel och förbättrad teknik. Förbättrad teknik har minskat risken och tiden 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 sydön experimenterat med att så gräs och korsning av får, vilket omedelbart gav deras bönder ekonomisk potential i exporten av kött. 1882 skickades den första framgångsrika sändningen av fårkadaver från Port Chalmers i Dunedin , Nya Zeeland, till London . På 1890-talet blev handeln med fryst kött allt mer lönsam i Nya Zeeland, särskilt i Canterbury , där 50 % av de exporterade fårkropparna kom ifrån år 1900. Det dröjde inte länge innan Canterbury kött var känt för högsta kvalitet, vilket skapade en efterfrågan för kött från Nya Zeeland runt om i världen. För att möta denna nya efterfrågan förbättrade bönderna sitt foder så att fåren kunde vara redo för slakt på bara sju månader. Denna nya metod för sjöfart ledde till en ekonomisk boom i Nya Zeeland i mitten av 1890-talet.

I USA infördes Meat Inspection Act från 1891 i USA eftersom lokala slaktare ansåg att det kylda järnvägsvagnssystemet var ohälsosamt. När köttpackningen började ta fart blev konsumenterna nervösa för kvaliteten på köttet för konsumtion. Upton Sinclairs roman Djungeln från 1906 väckte negativ uppmärksamhet till köttförpackningsindustrin genom att dra till ljuset ohygieniska arbetsförhållanden och bearbetning av sjuka djur. Boken fångade president Theodore Roosevelts uppmärksamhet , och 1906 års köttinspektionslag infördes som en ändring av köttinspektionslagen från 1891. Denna nya lag fokuserade på kvaliteten på köttet och miljön det bearbetas i.

El på landsbygden

I början av 1930-talet hade 90 procent av stadsbefolkningen i USA elektrisk kraft , jämfört med endast 10 procent av husen på landsbygden. På den tiden ansåg kraftbolagen inte att en utvidgning av makten till landsbygdsområden ( elektrifiering på landsbygden ) skulle ge tillräckligt med vinst för att det skulle vara värt mödan. Men mitt under den stora depressionen insåg president Franklin D. Roosevelt att landsbygden skulle fortsätta att släpa efter stadsområden i både fattigdom och produktion om de inte var elektriskt anslutna. Den 11 maj 1935 undertecknade presidenten en verkställande order som heter 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 makten i sina hem.

Samtidigt som elektricitet dramatiskt förbättrade arbetsförhållandena på gårdar, hade den också en stor inverkan på säkerheten i livsmedelsproduktionen. Kylsystem introducerades till jordbruks- och livsmedelsdistributionsprocesserna , vilket hjälpte till att konservera mat och höll livsmedelsförsörjningen säker . Kylning möjliggjorde också transport av ömtåliga varor över hela USA. Som ett resultat blev bönderna i USA snabbt de mest produktiva i världen, och helt nya livsmedelssystem uppstod.

Gårdsbruk

För att minska luftfuktighetsnivåer och fördärvning på grund av bakterietillväxt, används kylning för kött, produkter och mejeriförädling i jordbruket idag. Kylsystem används tyngst under de varmare månaderna för jordbruksprodukter, som måste kylas så snart som möjligt för att uppfylla kvalitetskrav och öka hållbarheten. Under tiden kyler mjölkgårdar mjölk året runt för att undvika att den förstörs.

Effekter på livsstil och kost

I slutet av 1800-talet och in i början av 1900-talet, förutom basföda (socker, ris och bönor) som inte behövde kylas, påverkades den tillgängliga maten 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 för den moderna stormarknaden. Frukt och grönsaker utanför säsong, eller odlade på avlägsna platser, finns nu tillgängliga till relativt låga priser. Kylskåp har lett till en enorm ökning av kött- och mejeriprodukter som en del av den totala stormarknadsförsäljningen. Förutom att förändra de varor som köps på marknaden har möjligheten att lagra dessa livsmedel under längre perioder lett till en ökning av fritiden. [ citat behövs ] Före tillkomsten av hushållskylskåpet skulle folk behöva handla dagligen för det som behövs för deras måltider.

Inverkan på näring

Införandet av kylning möjliggjorde hygienisk hantering och förvaring av färskvaror och främjade som sådan produktionsökning, konsumtion och tillgången på näring. Förändringen i vår metod för konservering av mat flyttade oss bort från salter till en mer hanterbar natriumnivå. Möjligheten att flytta och lagra färskvaror som kött och mejeriprodukter ledde till en ökning av mejerikonsumtionen med 1,7 % och det totala proteinintaget med 1,25 % årligen i USA efter 1890-talet.

Människor konsumerade inte bara dessa färskvaror för att det blev lättare för dem själva att lagra dem, utan för att innovationerna inom kyltransport och förvaring ledde till mindre förstörelse och avfall, och därmed pressade priserna på dessa produkter ner. Kylning står för minst 5,1 % av ökningen av vuxen växtlighet (i USA) genom förbättrad näring, och när de indirekta effekterna förknippade med förbättringar av näringsämnenas kvalitet och minskningen av sjukdomar dessutom beaktas, blir den totala effekten avsevärt större. Nyligen genomförda studier har också visat ett negativt samband mellan antalet kylskåp i ett hushåll och graden av dödlighet i magcancer.

Aktuella tillämpningar av kylning

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

Inom handel och tillverkning finns det många användningsområden för kylning. Kylning används för att göra gaser flytande - syre , kväve , propan och metan , till exempel. Vid rening av tryckluft används den för att kondensera vattenånga från tryckluft för att minska dess fukthalt. I oljeraffinaderier , kemiska anläggningar och petrokemiska anläggningar används kylning för att upprätthålla vissa processer vid deras nödvändiga låga temperaturer (till exempel vid alkylering av butener och butan för att producera en högoktanig bensinkomponent ). Metallarbetare använder kylning för att härda stål och bestick. Vid transport av temperaturkänsliga livsmedel och andra material med lastbilar, tåg, flygplan och havsgående fartyg är kylning en nödvändighet.

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

En av de mest inflytelserika användningsområdena för kylning var i utvecklingen av sushi / sashimi -industrin i Japan. Innan upptäckten av kylning riskerade många sushikännare att drabbas av sjukdomar. Farorna med okyld sashimi fördes inte fram på årtionden på grund av bristen på forskning och sjukvårdsdistribution över landsbygden i Japan. Runt mitten av seklet Zojirushi -företaget, baserat i Kyoto, genombrott inom kylskåpsdesign, vilket gjorde kylskåp billigare och mer tillgängliga för restaurangägare och allmänheten.

Metoder för kylning

Metoder för kylning kan klassificeras som icke-cykliska , cykliska , termoelektriska och magnetiska .

Icke-cyklisk kylning

Huvudartikel: Ishandel

Denna kylmetod kyler ett inneslutet område genom att smälta is eller genom att 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 få temperaturen långt under vattnets fryspunkt.

Cyklisk kylning

Huvudartikel: Värmepump och kylcykel

Detta består av en kylcykel, där värme avlägsnas från ett lågtemperaturutrymme eller källa och kasseras till en högtemperatursänka med hjälp av externt arbete, och dess omvända, den termodynamiska kraftcykeln . I kraftcykeln tillförs värme från en högtemperaturkälla till motorn, en del av värmen används för att producera arbete och resten kasseras till en lågtemperatursänka. 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 . Den används också för värme-, ventilations- och luftkonditioneringsarbeten med HVACR , när man beskriver "processen" för köldmedieflöde genom en HVACR-enhet, oavsett om det är ett förpackat eller delat system.

Värme flödar naturligt från varmt till kallt. Arbete utförs för att kyla ett bostadsutrymme eller lagringsvolym genom att pumpa värme från en värmekälla med lägre temperatur till en kylfläns med högre temperatur. Isolering används för att minska det arbete och den energi som behövs för att uppnå och bibehålla en lägre temperatur i det kylda utrymmet. Funktionsprincipen för kylcykeln beskrevs matematiskt av Sadi Carnot 1824 som en värmemotor .

De vanligaste typerna av kylsystem använder omvänd-Rankine ångkompression kylcykeln , även om absorptionsvärmepumpar används i en minoritet av applikationerna.

Cyklisk kylning kan klassificeras som:

  1. Ångcykel, och
  2. Gascykel

Ångcykelkylning kan vidare klassificeras som:

  1. Ångkompressionskylning
  2. Sorption Kylning
    1. Ångabsorberande kylning
    2. Adsorption kyla

Ångkompressionscykel

Se även: Ångkompressionskylning
Figur 1: Kylning med ångkompression
Figur 2: Temperatur-entropidiagram

Ångkompressionscykeln används i de flesta hushållskylskåp såväl som i många stora kommersiella och industriella kylsystem. Figur 1 tillhandahåller ett schematiskt diagram av komponenterna i ett typiskt ångkompressionskylsystem.

termodynamik kan analyseras på ett diagram som visas i figur 2. I denna cykel kommer ett cirkulerande köldmedium såsom ett lågkokande kolväte eller fluorkolväten 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 går ångan genom kondensorn som kyler ångan tills den börjar kondensera, och kondenserar sedan ångan till en vätska genom att ta bort ytterligare värme vid konstant tryck och temperatur. Mellan punkterna 4 och 5 går det flytande köldmediet genom expansionsventilen (även kallad en strypventil) där dess tryck abrupt minskar, vilket orsakar snabbavdunstning och automatisk kylning av, vanligtvis, mindre än hälften av vätskan.

Det resulterar i en blandning av vätska och ånga vid lägre temperatur och tryck som visas i punkt 5. Den kalla vätske-ånga-blandningen färdas sedan genom förångarslingan eller -rören och förångas fullständigt genom att kyla den varma luften (från utrymmet som kyls ned) ) blåses av en fläkt över förångarspolen eller rören. Den resulterande köldmedieångan återgår till kompressorns inlopp vid punkt 1 för att slutföra den termodynamiska cykeln.

Ovanstående diskussion är baserad på den ideala ångkompressionskylcykeln och tar inte hänsyn till verkliga effekter som friktionstryckfall i systemet, lätt termodynamisk irreversibilitet under komprimeringen av köldmedieångan eller icke-idealiskt gasbeteende , om någon. Ångkompressionskylskåp kan arrangeras i två steg i kaskadkylsystem , där det andra steget kyler kondensorn i det första steget. Detta kan användas för att uppnå mycket låga temperaturer.

Mer information om design och prestanda för kylsystem med ångkompression finns i den klassiska Perry's Chemical Engineers' Handbook .

Sorptionscykel

Absorptionscykel
Huvudartikel: Absorptionskylskåp

Under de första åren av 1900-talet var ångabsorptionscykeln med vatten-ammoniaksystem eller LiBr -vatten populär och användes flitigt. Efter utvecklingen av ångkompressionscykeln förlorade ångabsorptionscykeln mycket av sin betydelse på grund av dess låga prestandakoefficient (cirka en femtedel av den för ångkompressionscykeln). Idag används ångabsorptionscykeln främst där bränsle för uppvärmning finns tillgängligt men el inte finns, till exempel i fritidsfordon som transporterar gasol . Det används också i industriella miljöer där riklig spillvärme övervinner dess ineffektivitet.

Absorptionscykeln liknar kompressionscykeln, förutom metoden för att höja trycket på köldmedieångan. I absorptionssystemet är kompressorn ersatt av en absorbator som löser upp köldmediet i en lämplig vätska, en vätskepump som höjer trycket och en generator som vid värmetillskott driver bort köldmedieångan från högtrycksvätskan. En del arbete krävs av vätskepumpen, men för en given mängd köldmedium är det mycket mindre än vad kompressorn behöver i ångkompressionscykeln. I ett absorptionskylskåp används en lämplig kombination av köldmedium och absorbent. De vanligaste kombinationerna är ammoniak (köldmedium) med vatten (absorberande) och vatten (köldmedium) med litiumbromid (absorbent).

Adsorptionscykel
Huvudartikel: Adsorptionskylning

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

Anledningen till att adsorptionskylteknik har undersökts mycket under de senaste 30 åren ligger i att driften av ett adsorptionskylsystem ofta är ljudlös, icke-korrosiv och miljövänlig.

Gascykel

När arbetsvätskan är en gas som komprimeras och expanderas men inte ändrar fas, kallas kylcykeln en gascykel . Luft är oftast denna arbetsvätska. Eftersom det inte finns någon kondensering och förångning avsedd i en gascykel, är komponenter som motsvarar kondensorn och förångaren i en ångkompressionscykel de varma och kalla gas-till-gas värmeväxlarna i gascykler.

Gascykeln är mindre effektiv än ångkompressionscykeln eftersom gascykeln fungerar på den omvända Brayton-cykeln istället för den omvända Rankine-cykeln . Som sådan tar inte arbetsvätskan emot och avvisar värme vid konstant temperatur. I gascykeln är kyleffekten lika med produkten av gasens specifika värme och gasens temperaturstegring på lågtemperatursidan. Därför, för samma kylbelastning, behöver en gaskylcykel ett stort massflöde och är skrymmande.

På grund av deras lägre effektivitet och större bulk används luftcykelkylare inte ofta nuförtiden i markbundna kylanordningar. Luftcykelmaskinen är dock mycket vanlig på gasturbindrivna jetflygplan som kyl- och ventilationsenheter , eftersom tryckluft är lätt tillgänglig från motorernas kompressorsektioner. Sådana enheter tjänar också syftet att trycksätta flygplanet.

Termoelektrisk kylning

Termoelektrisk kylning använder Peltier-effekten för att skapa ett värmeflöde mellan föreningspunkten mellan två typer av material. Denna effekt används ofta i camping- och bärbara kylare och för att kyla elektroniska komponenter och små instrument. Peltierkylare används ofta där ett traditionellt ångkompressionskylskåp skulle vara opraktiskt eller ta för mycket plats, och i kylda bildsensorer som ett enkelt, kompakt och lätt, om än ineffektivt, sätt att uppnå mycket låga temperaturer, med två eller fler steg-peltierkylare arrangerade i en kaskad-kylningskonfiguration , vilket innebär att två eller flera Peltier-element staplas ovanpå varandra, där varje steg är större än det före det, för att utvinna mer värme och spillvärme som genererats av de föregående stegen . Peltierkylning har en låg COP (effektivitet) jämfört med den för ångkompressionscykeln, så den avger mer spillvärme (värme som genereras av Peltier-elementet eller kylmekanismen) och förbrukar mer ström för en given kylkapacitet.

Magnetisk kylning

Huvudartikel: Magnetisk kylning

Magnetisk kylning, eller adiabatisk avmagnetisering , är en kylteknik baserad på den magnetokaloriska effekten, en inneboende egenskap hos magnetiska fasta ämnen. Köldmediet är ofta ett paramagnetiskt salt , såsom ceriummagnesiumnitrat . De aktiva magnetiska dipolerna i detta fall är de i elektronskalen hos de paramagnetiska atomerna.

Ett starkt magnetfält appliceras på köldmediet, vilket tvingar dess olika magnetiska dipoler att rikta in sig och försätter 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 kylmediets värmekapacitet och sänker därmed dess temperatur under kylflänsens temperatur.

Eftersom få material uppvisar de nödvändiga egenskaperna vid rumstemperatur, har tillämpningar hittills varit begränsade till kryogenik och forskning.

Andra metoder

Andra metoder för kylning inkluderar luftcykelmaskinen som används i flygplan; virvelröret som används för punktkylning, när tryckluft är tillgänglig ; och termoakustisk kylning med användning av ljudvågor i en trycksatt gas för att driva värmeöverföring och värmeväxling; ångstrålekylning populär i början av 1930-talet för luftkonditionering av stora byggnader; termoelastisk kylning med en smart metallegering som sträcker och avslappnar. Många med Stirlingcykel kan köras baklänges för att fungera som ett kylskåp, och därför har dessa motorer en nisch användning inom kryogenik . Dessutom finns det andra typer av kryokylare som Gifford-McMahon-kylare, Joule-Thomson-kylare, pulsrörskylskåp och, för temperaturer mellan 2 mK och 500 mK, utspädningskylskåp .

Elastokalorisk kylning

En annan potentiell kylteknik i fast tillstånd och ett relativt nytt studieområde kommer från en speciell egenskap hos superelastiska material. Dessa material genomgår en temperaturförändring när de utsätts för en applicerad mekanisk påfrestning (kallad elastokalorisk effekt). Eftersom superelastiska material deformeras reversibelt vid höga töjningar , upplever materialet en tillplattad elastisk region i sin spännings-töjningskurva orsakad av en resulterande fasomvandling från en austenitisk till en martensitisk kristallfas.

När ett superelastiskt material utsätts för en spänning i den austenitiska fasen genomgår det en exoterm fasomvandling till den martensitiska fasen, vilket gör att materialet värms upp. Att ta bort spänningen vänder processen, återställer materialet till sin austenitiska fas och absorberar värme från omgivningen och kyler ner materialet.

Den mest tilltalande delen av denna forskning är hur potentiellt energieffektiv och miljövänlig denna kylteknik är. De olika materialen som används, vanligtvis formminneslegeringar , ger en giftfri källa till utsläppsfri kylning. De mest studerade materialen som studeras är formminneslegeringar, som nitinol och Cu-Zn-Al. Nitinol är en av de mer lovande legeringarna med utgående värme på cirka 66 J/cm 3 och en temperaturförändring på cirka 16–20 K. På grund av svårigheten att tillverka några av formminneslegeringarna har alternativa material som naturgummi studerats. Även om gummi kanske inte avger lika mycket värme per volym (12 J/cm 3 ) som formminneslegeringarna, genererar det fortfarande en jämförbar temperaturförändring på cirka 12 K och arbetar vid ett lämpligt temperaturområde, låga spänningar 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 kommer från inkompatibilitet mellan de två faserna, är korrekt legeringsavstämning nödvändig för att minska förlusterna och öka reversibiliteten och effektiviteten . Att balansera materialets omvandlingspåkänning med energiförlusterna möjliggör en stor elastokalorisk effekt och potentiellt ett nytt alternativ för kylning.

Kylskåpsport

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. Det verkar på det faktum att det finns två energitillstånd där en partikel kan existera: grundtillståndet och det exciterade tillståndet. Det exciterade tillståndet bär på lite mer energi än grundtillståndet, tillräckligt litet så att övergången sker med stor sannolikhet. Det finns tre komponenter eller partikeltyper förknippade med kylporten. Den första är på insidan av kylskåpet, den andra på utsidan och den tredje är ansluten till en strömkälla som värms upp då och då så att den kan nå E-tillståndet och fylla på källan. I kylningssteget 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 kylen där partiklarna också är i ett e-tillstånd, faller partikeln till g-tillståndet, frigör energi och värmer de yttre partiklarna. I det tredje och sista steget flyttar strömförsörjningen en partikel i e-tillståndet, och när den faller till g-tillståndet inducerar den ett energineutralt utbyte där den inre e-partikeln ersätts av en ny g-partikel, vilket startar om cykeln.

Passiva system

När man kombinerade ett passivt radiativt kylsystem under dagtid med värmeisolering och evaporativ kylning , fann en studie en 300 % ökning av omgivande kyleffekt jämfört med en fristående strålningskylyta, vilket kan förlänga hållbarheten för livsmedel med 40 % i fukt . klimat och 200 % i ökenklimat utan kylning. Systemets evaporativa kyllager skulle kräva vatten "återladdningar" var 10:e dag till en månad i fuktiga områden och var 4:e dag i varma och torra områden.

Kapacitetsbetyg

Kylkapaciteten hos ett kylsystem är produkten av förångarnas entalpiökning och förångarnas massflöde . Den uppmätta kylkapaciteten är ofta dimensionerad i enheten kW eller BTU/h. Hushålls- och kommersiella kylskåp kan klassificeras i kJ/s eller Btu/h kylning. För kommersiella och industriella kylsystem kilowatten (kW) den grundläggande enheten för kylning, förutom i Nordamerika, där både ton kylning och BTU/h används.

Ett kylsystems prestandakoefficient (CoP) är mycket viktig för att bestämma ett systems totala effektivitet. Det definieras som kylkapacitet i kW dividerat med energitillförseln i kW. Även om 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 energitillförsel 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 klassificeras genom att jämföra den energi som behövs för att driva kompressorn mot den förväntade kylkapaciteten baserat på inloppets volymflöde. Det är viktigt att notera att både CoP och PF för ett kylsystem endast definieras vid specifika driftsförhållanden, inklusive temperaturer och termiska belastningar. Att flytta bort från de angivna driftsförhållandena kan dramatiskt förändra ett systems prestanda.

Luftkonditioneringssystem som används i bostadsapplikationer använder vanligtvis SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) för betyget energiprestanda. Luftkonditioneringssystem för kommersiellt bruk använder ofta EER ( Energy Efficiency Ratio ) och IEER (Integrated Energy Efficiency Ratio) för betyget energieffektivitet.

Se även

Vidare läsning

  • Refrigeration volym , ASHRAE Handbook , ASHRAE, Inc., Atlanta, GA
  • Stoecker och Jones, Refrigeration and Air Conditioning , 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 Refrigeration and Air Conditioning (18:e upplagan). Goodheart-Wilcox Publishing. ISBN 978-1-59070-280-2 .
  •   Anderson, Oscar Edward (1972). Refrigeration in America: En historia om en ny teknik och dess inverkan . Kennikat Press. sid. 344. ISBN 978-0-8046-1621-8 .
  •   Shachtman, Tom (2000). Absolut noll: And the Conquest of Cold . Mariner böcker. sid. 272. ISBN 978-0-618-08239-1 .
  • Woolrich, Willis Raymond (1967). The men who created cold: A history of refrigeration (1:a upplagan). Exposition Press. sid. 212.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Refrigeration&oldid=1142728809 "