سِلسلة تعلَّم 4 ثلاجة منزلية (تتمة)

 

ثلاجة منزلية réfrigérateur ménager-domestique

1) كيف نحصل على البرودة داخل الثلاجة؟:

لمّا كانت  الثلاجة من الأجهزة التي تعمل بالطاقة الكهربائية (énergie électrique)؛ فقد يتبادر إلى ذهن أحدنا أن البرودة التي تُحدثها ناتجة عن تلك الطاقة؛ إلا أن الواقع خلاف ذلك، لأن تلك الطاقة إنما تُولد حرارة؛ والتيار الكهربائي هنا لا عمل له سوى تشغيل الضاغط (للمزيد من المعلومات راجع سلسلة تَعلَّم3)

1-أ) قانون أساسي:

يجدر بنا هنا أن نتذكر أولا قانونا من أهم قوانين علم الفيزياء (physique) وهو (أن الجسم لكي يتحول من الحالة السائلة إلى الغازية، لابد له من امتصاص قدرا من الحرارة (chaleur)؛ وهذا هو السبب في أننا نشعر بالبرودة، في نفس اللحظة التي نجفف فيها عرقنا، ذلك لأن العرق - وهو في حالة السيولة- عندما يتبخر، يأخذ الحرارة من حيث يستطيع ذلك، أي من الجلد، فيُبرده.

 1-ب) تطبيق هذا القانون في فكرة الثلاجة:

إن عمل الثلاجة يتم على أساس نفس المبدأ؛ والذي يحدث هنا، هو أن سائلا مُتحركا داخل أنابيب، يمر من الحالة السائلة إلى الحالة غازية؛ وفي أثناء هذا التحول؛ يأخذ ما يلزمه من حرارة الوسط المحيط به فيبرده؛ لهذا نطلق على هذا السائل اسم: وسيط التبريد (fluide de refroidissement).

2) كيف تعمل الثلاجة؟   

إن أكثر الثلاجات شيوعا واستخداما هي المنزلية تعمل بواسطة (الضغط pression)، فالسائل الذي يمر فيها يتعرض لضغط هائل، ويظل متحركا باستمرار، و(الشكل1 البياني أدناه)، يوضح لنا كيفية مرور السائل في دارة مغلقة، وهو في هذه الحالة أحد مشتقات الهيدروكربورات، واسمه التجاري والمشهور في أوساط التجار والفنيين هو: (فْرِيوُن fréon)؛ مُتخذا مسارا واحدا لا يغيره (اتجاه السهم الأحمر والعودة من السهم الأزرق (أنظر الشكل 1) ومن تم فإن كمية هذا السائل تظل كما هي إلى ما لا نهاية؛ والجهاز الآلي في الثلاجة ينقسم إلى خمسة أجزاء رئيسية:

• ضاغط (compresseur)؛ مشهور بين الفنيين والباعة باسم: كُومْبِرِسُورْ .

• مُكثف (condenseur).

• مُرشِّح أو مُجفِّف الرطوبة (filtre déshydrateur) والمعروف في الأوساط المهنية باسم: (فِلْتِرْ).

• ماسورة شَعْريَّة (capillaire)؛ والمعروفة في الأوساط التجارية والفنيية باسم: كَابِيلارْ؛ ⟪ في الثلاجات التجارية والصناعية نستعمل صمام التمدُّد الحراري détendeur thermostatique سندرسه إن شاء الله تعالى عندما نصل إلى التيريد الصناعي⟫.

• مُبخر (évaporateur).

 2-أ) الضاغط:

يعمل الضاغط على سحب غاز وسيط التبريد من المبخر، ليمر عبر ماسورة السحب ليدخل إلى الضاغط، ومن تم يقوم هذا الأخير برفع ضغط غاز وسيط التبريد نتيجة عملية الانضغاط، وبعدها يعمل على دفع الغاز إلى المكثف عبر ماسورة الطرد التي ترتفع درجة حرارتها إلى حدود 60 مئوية بفعل عملية الضغط التي ذكرناها أنفًا.

2-ب) المكثف:  

يعمل على طرد الحرارة التي اكتسبها غاز وسيط التبريد من المبخر ومن الضاغط، وكذلك من المواد الغذائية (nourriture) الموجودة داخل الثلاجة أثناء عملية الانضغاط، حيث يتحول غاز وسيط التبريد من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، خلال مروره داخل مواسير المكثف؛(سنشرح هذا بالتفصيل إن شاء الله تعالى في دورات مقبلة من سلسلة تعلم).

2-ج) مُرشِّح الرطوبة:

ويُمكن أن نطلق عليه اسم المصفاة كذلك، لأن عنده دور آخر مهم إلى جانب نزع الرطوبة من سائل التبريد، ألا وهو تعليق الشوائب والأوساخ التي تدور مع دورة التبريد، فيعمل على حبسها داخل جسمه المعدني حتى إذا ما امتلأ عن آخره استبدل بآخر جديد.

في الشكل(2) صورة توضيحية لنوع من المرشحات التي تُستعمل بكثرة في الثلاجات المنزلية، يوضع بعد المكثف وفبل الماسورة الشَعرية؛ وإذا كان هناك مثلا بعضا من الهواء، والذي يكون به دائما بخار الماء، يمر مع وسيط التبريد فإن ذلك قد يؤدي إلى انسداد في الأنبوبة الشعرية في نهايتها نتيجة لانخفاض الضغط ودرجة الحرارة التي قد تسبب تجمد لبخار الماء، كما أن الرطوبة تتتفاعل مع وسيط التبريد مكونة أحماض التي قد تتفاعل مع مكونات الدائرة وتسبب تكوين شوائب أيضا قد تسد الماسورة الشعرية.

المرشح شكله الخارجي يشبه تماما شكل الكبسولة أو الرصاصة ومادته من نحاس أحمر له طرفان، طرف واسع يُلحم مع مخرج المكثف، وطرف ضيق يُلحم مع الماسورة الشعرية؛ أما تركيبه الداخلي فيتكون من مصفتين من نحاس أو معدن ضد الصدأ مُستديرتَا الشكل، الأولى ذات ثقوب واسعة لحجز الشوائب الكبيرة وتكون ناحية المكثف والأخرى ذات الثقوب ضيقة، وتكون ناحية الماسورة الشعرية، وبينهما حبيبات من (السِيلِيكا جلْ silicagel) (لمزيد من المعلومات )  ولها خاصية امتصاص الرطوبة المختلطة بوسيط التبريد دون أن تتفاعل معه، ويلاحظ أيضا أن المصفتان تحتجزان حبيبات السيليكا جل، حتى لا تدخل المكثف أو الماسورة الشعرية عند امالة المرشح أو بفعل الضغط  (pression) هائل من مواسير المكثف.

2-د) ماسورة شعرية:   

تعمل على خفض ضغط سائل وسيط التبريد، من ضغط المكثف المرتفع، إلى ضغط المبخر المنخفض (يعني فرق différence في الضغط)؛ وتعمل كذلك على تنظيم كمية سائل وسيط التبريد الداخلية للمبخر.

شكلها وتركيبها وطريقة عملها: 

الماسورة الشعرية، هي أنبوبة (tube) رفيعة من النحاس الأحمر يتراوح طولها من 1 متر إلى 4 أمتار وقطرها الداخلي من 0.6 ملم إلى 1.3 ملم تقريبا؛ ونظرا لصغر قطر الماسورة الشعرية، فإن سائل وسيط التبريد لا يستطيع المرور بكميات كبيرة، ولذلك ينشأ فرق ضغط - تماما كفرق الجهد في الكهرباء- بين بدايتها عند المكثف، ونهايتها عند المبخر، ويخرج السائل في صورة رذاذ يُساعد على سرعة التبخر في المبخر، وبالتالي الحصول على البرودة؛ وعندا شراء ماسورة شعرية جديدة، فيجب تغييرها بنفس الطول والقطر الداخلي لكي تعمل بنفس الكفاءة؛ وفي حالة عدم العثور على نفس  مقاس (الكابيلار ) في أماكن بيعها؛ فمسموح حينئذ بتغييرها بكابيلار آخر بقطر وطول مختلف نسبيا (يعني يمكن أن يفي بالغرض). 

إليك بعض أطوال وأقطار بعض المواسير الشعرية المشهورة في الأسواق:

 (إضافة مهمة: هذه القياسات صحيحة لقد جربتها بنفسي في الواقع واشتغلت)

 2-ه) المبخر:   

  يعمل على نقل الحرارة من الحيز المحيط به إلى سائل وسيط التبريد المار بداخله؛ فيتبخر سائل وسيط التبريد نتيجة امتصاصه للحرارة ويتحول إلى غاز .

والمبخر الأكثر شيوعا في الثلاجات المنزلية هو المبخر الهوائي، ويوجد منه نوعان:

1. المبخر الهوائي الطبيعي - بدون مروحة - الإستاتيكي؛ وهو الذي يتم نقل برودته بحركة الهواء الطبيعية بدون مروحة؛ حيث يعتمد على كثافة الهواء البارد في الحركة (صورة 1و2 من الشكل3).
2. المبخر ذو المروحة الدينامكي؛ وهو الذي يتم نقل البرودة به عن طريق مروحة (صورة:3 من الشكل3).              

أما العمل فيجري كالآتي:

يقوم محرك كهربائي (moteur électrique) صغير بتشغيل الضاغط، الذي يكبِسُ السائل الغازي (liquide gazeux) ويدفعه نحو المكثف؛ وفي أثناء الضغط يسخن السائل - وفي الواقع أن جميع الغازات تسخن إذا ما ضُغطت - ومتى وصل السائل المكبوس إلى المكثف الموجود خارجا، يكتسب السائل الغازي درجة حرارة الوسط الذي يحيط به، أي يبرد نتيجة فقده للحرارة، وعندئذ فإنه يتكثف، أي يُصبح سائلا - وجميع الغازات تتحول إلى سوائل إذا بُردت؛ وعندما يصل السائل إلى مستوى الماسورة الشَعريَّة، يمر من خلال ثقب ضيق على طول خط الماسورة، ويَنسَكِبُ داخل المبخر على شكل نقط صغيرة.

وفي هذه المرحلة يزول الضغط عن السائل الغازي، فيتحول من حالة السيولة إلى غاز، وعندئذ يمكننا أن نلاحظ كيف يجري تطبيق قانون الفيزيائي الذي أسلفنا ذكره؛ فالسائل لكي يتحول إلى غاز، يمتص حرارة (chaleur)، وهذه الأخيرة يستمدها من الهواء الذي يحيط بالمبخر، أو بتعبير أكثر تفصيلا، ينتزع الحرارة من المواد الغذائية المتنوعة التي تكون مصففة على الرفوف؛ ولما كان المبخر والمواد الغذائية موجودين داخل الجُدران الداخلية والمعزولة للثلاجة، فإن درجة حرارتهم الداخلية تنخفض، ومن هنا يعود غاز التبريد (gaz réfrigérant)  إلى الضاغط وتتكرر الدورة، وهكذا دواليك.

تأليف: محمد بلحاج تقني.

المراجع: 

Le mémento du frigoriste..Frank H . MEREDITH..1993 -

Itinéraire du frigoriste ..JACQUES BERNIER...1992 -