در تاریخچه تبرید برودت روشی است که؛ برای از بین بردن گرما از یک مکان به مکان دیگر انجام میشود. یخچال و فریزرها ماشین آلات ، لوازم خانگی برای چنین هدفی استفاده می شوند و عموماً برای نگه داری مواد غذایی در زمان طولانی تر مورد استفاده قرار می گیرند.
تاریخچه تبرید و تاریخچه یخچال و فریزر طولانی است و یخچال و فریزر در طول مسیر از فناوری بسیار ابتدایی اما هوشمندانه به فناوری مدرن تغییر یافته است. که به مردم امکان می دهد یخچال و فریز را در خانه خود داشته باشند و به طبیعت وابسته نباشند.
در تاریخچه تبرید در اوایل ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد چینی ها یخ ها را از رودخانه ها و دریاچه ها برداشت می کردند. آنها حتی برای پر کردن و خالی کردن گلخانه های یخی مراسم مذهبی داشتند. عبرانیان ، یونانیان و رومی ها مقادیر زیادی برف را درون چاله های انبار قرار داده و آن را از عایقهای علفی مانند چمن ، چوب یا شاخه های درختان پوشانده بودند.
آنها از این چاله ها و همچنین برف برای خنک کردن نوشیدنی ها استفاده می کردند. مصریان و مردم باستان هند قسمت بیرونی کوزه ها را مرطوب می کردند و تبخیر حاصل از آن باعث خنک شدن آب موجود در کوزه ها می شود. برای مدت قرن ها برداشت یخ تنها روش تبرید مواد غذایی بود. در قرن ۱۸ در انگلستان ، خادمان در زمستان یخ جمع می کردند و آن را درون یخ های یخی قرار می دادند. یخچال ها مکانهایی بودند که ورق های یخ در آن نمک بسته شده بود .
درون فلنل پیچیده می شدند و در زیر زمین ها نگهداری می شدند. تا تابستان یخ زده شوند. در قرن نوزدهم ، اولین جعبه های یخی در انگلستان ظاهر شدند. در آن زمان ، نخستین یخ های تجاری با گسترش یخچال های انبار و جعبه های یخی ظاهر شد.
فردریک تودور برداشت یخ در نیو انگلستان و حمل آن به جزایر کارائیب و ایالت های جنوبی را آغاز کرد. در ابتدا او ۶۶٪ از ضایعات یخ داشت اما با کشتی های عایق بندی شده بهتر زباله ها را به ۸٪ کاهش داد. او بازار یخ را گسترش داد و در اوایل دهه ۱۸۳۰ یخ به کالایی در بازار انبوه تبدیل شد.
بعد از گذشت زمان برداشت یخ دشوار و خطرناک بود ، بنابراین مردم سعی کردند تا روش های مصنوعی یخچال را اختراع کنند. اولین کسی که موفق به دستیابی به موفقیت شد ، استاد اسکاتلندی ویلیام کالن بود که در سال ۱۷۵۵ دستگاه خنک کننده کوچکی را طراحی کرد.
وی برای ایجاد خلاء جزئی بر روی ظرف دی اتیل اتر از پمپ استفاده کرد. اتر گرما را از هوای اطراف جوشانده و جذب می کند. این منجر به مقدار کمی یخ شد ، اما دستگاه در آن زمان عملی نبود. بنیامین فرانکلین و جان هادلی در سال ۱۷۵۸ با یخچال آزمایش کردند. آنها با لامپ یک دماسنج جیوه آزمایش کردند و به این نتیجه رسیدند که تبخیر مایعات مانند الکل و اتر می تواند برای پایین آوردن درجه حرارت یک جسم در زیر نقطه انجماد آب مورد استفاده قرار گیرد.
الیور اوانز آمریکایی یخچال و فریزر را در سال ۱۸۰۵ طراحی کرد که مبتنی بر چرخه بسته اتر فشرده شده بود. طرح در مرحله نمونه اولیه ماند. جان گوری در سال ۱۸۴۴ دستگاه مشابهی ساخت و از هوای فشرده شده استفاده کرد. الکساندر توینینگ فروش دستگاه تبرید را براساس این اصل در سال ۱۸۵۶ آغاز کرد در حالی که جیمز هریسون استرالیایی این طرح را بزرگتر کرد و آن را برای صنایع بسته بندی گوشت و آبجو ساخت.
فردیناند کار در سال ۱۸۵۹ آمونیاک را به عنوان خنک کننده معرفی کرد اما بوی بدی داشت و هنگام بیرون آمدن ، سمی بود و بنابراین مدت طولانی از آن استفاده نمی شد. گزینه های مصنوعی در دهه ۱۹۲۰ توسعه یافتند که یکی از آنها فروون بود. از نقطه جوش کم ، تنش سطحی و گرانروی است که آن را به مبرد ایده آل تبدیل می کند. در دهه ۱۹۷۰ مشخص شد که فرون برای محیط زیست مشکل ایجاد می کند. با گذشت زمان ، یخچال و فریزر برای جمعیت گسترده تر مقرون به صرفه تر شد.
این اجازه را به وجود می آورد که الگوهای جدید تسویه حساب ظهور کند ، مواد غذایی بیشتر دوام بیشتری پیدا کردند ، بسیار سالم تر شده و خطری برای سلامتی نیز به همراه ندارند. حقایق تبرید – اطلاعات جالب تبرید ما تقریباً ۱۰۰ سال است که یخچال و فریزر در خانه های خود داریم و آنها چه در داخل و چه در خارج تغییر زیادی کرده اند ، اما ما از آنها چقدر می دانیم؟ آیا می دانیم آنها چگونه کار می کنند؟ آیا ما داستان آنها را می دانیم؟ در اوایل دهه ۱۸۸۰ ، سیستم های جذب آمونیاک کار در جنوب تگزاس کار می کردند.
آنها برای تولید ۱۰۰۰ پوند یخ در روز استفاده می شدند. دستگاه جذب با چوب آتش گرفته شد. به گفته یک نویسنده ، ا. اندرسون ، این یخ با یخ های برداشت شده از بوستون به تگزاس حمل می شود. این دستگاه در آستین بود که در آن دو کارخانه یخی وجود داشت ، یکی دستگاه یخ بشقاب و دیگری دستگاه یخ قوطی. در شیکاگو یک شرکت چندین دستگاه یخ بشقاب ساخت که به King Ranch در جنوب تگزاس ارسال شدند. سرانجام این گیاهان به یخ قوطی تبدیل شدند.
سیستم تبرید یک کمپرسور مکانیکی با درایو بخار بود. صنعت یخ به رشد خود ادامه داد و گیاهان بزرگی با ظرفیت های یخ تا یخ ۲۰ قطار به طور هم زمان از دره ریو گراند تا سواحل شرقی نصب شدند. گیاهان یخ را در یک قوطی ۳۰۰ پیمانه یخ زده و یخ را قبل از دمیدن آن در یک پنل های ریلی خرد کرده اند. بیشترین استفاده از کمپرسورهای آمونیاک بخار محور. کندانسورهای جوی نیز ظاهر می شدند ، زیرا تامین آب چاه یا آب رودخانه کافی نبود.
آب کندانسور با استفاده از سیستم اسپری روی سقف کارخانه یخ سرد شده و یا بر روی حوضچه پاشیده می شود. با گذشت زمان و قیمت سوخت مقرون به صرفه شد موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی جایگزین برخی از بخارات بخار شدند. تعدادی از کارخانجات یخی بلوک تا اواخر دهه ۱۹۵۰ نصب شدند. آخرین کارخانه یخ بلوک نصب شده در کشور در اوایل دهه ۱۹۸۰ در هیوستون بود.
این گیاه ۱۰۰ تن در روز بود. صنعت یخ به رشد خود ادامه داد و گیاهان بزرگی با ظرفیت های یخ تا یخ ۲۰ قطار به طور هم زمان از دره ریو گراند تا سواحل شرقی نصب شدند. گیاهان یخ را در یک قوطی ۳۰۰ پیمانه یخ زده و یخ را قبل از دمیدن آن در یک پنل های ریلی خرد کرده اند. بیشترین استفاده از کمپرسورهای آمونیاک بخار محور. کندانسورهای جوی نیز ظاهر می شدند ، زیرا تامین آب چاه یا آب رودخانه کافی نبود. آب کندانسور با استفاده از سیستم اسپری روی سقف کارخانه یخ سرد شده و یا بر روی حوضچه پاشیده می شود. با گذشت زمان و قیمت سوخت مقرون به صرفه شد موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی جایگزین برخی از بخارات بخار شدند. تعدادی از کارخانجات یخی بلوک تا اواخر دهه ۱۹۵۰ نصب شدند.
آخرین کارخانه یخ بلوک نصب شده در کشور در اوایل دهه ۱۹۸۰ در هیوستون بود. این گیاه ۱۰۰ تن در روز بود. برخی از سیستمهای برودتی نصب شده در اوایل دهه ۱۹۰۰ از دی اکسید کربن (CO2) به عنوان مبرد استفاده می کردند. سیستم ها به آب خازن کافی احتیاج داشتند تا از کار سیستم در ناحیه فوق بحرانی (زیر ۷۵۰ psig **) جلوگیری کنند. CO2 با هزینه کمتری نسبت به آمونیاک موجود در صنعت آبجو بود. آب کندانسور معمولاً از چاه یا رودخانه می آمد. کمپرسورها سازگاری کمپرسورهای آمونیاک بودند که با پیستونهای با قطر کوچکتر اصلاح شدند تا حجم ویژه بسیار کمتری از دی اکسید کربن را به خود اختصاص دهند.
استفاده بیشتر از دی اکسید کربن در دهه ۱۹۳۰ اتفاق افتاد که از آن به عنوان مبرد آبشار با آمونیاک بعنوان طرف بالا برای بدست آوردن دمای پایین برای انجماد مواد غذایی و تأمین یخچال برای انبارهای سرد استفاده شد. CO2 به همین روش امروزه برای به دست آوردن درجه حرارت تا -۶۶ درجه فارنهایت مورد استفاده قرار می گیرد ، در حالی که بارهای آمونیاک را کاهش می دهد و اندازه کمپرسورهای درجه حرارت پایین را کاهش می دهد. سیستم های جذب آمونیاک ، اولین سیستمهایی که از آمونیاک به عنوان مبرد استفاده می کنند ، با وجود ناکارآمدی و هزینه بالای سرمایه هنوز مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستم ها در دهه های ۵۰ و ۱۹۶۰ قابل استفاده بودند که گرمای زباله ، گرمای فرآیند یا بخار زباله در دسترس بود.
این نوع سیستم در همان روزهای اولیه برای به دست آوردن دمای مبرد پایین تر از سیستم های مکانیکی استفاده می شد. سیستم جذب کلاسیک آمونیاک در دهه های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ تصفیه شد تا تقریباً آمونیاک خالص تولید شود. بیشتر این سیستم ها در کارخانه های پتروشیمی یا بنزین نصب شده بودند. آنها در چند سال گذشته با همکاری سیستم های تولید توربین گازی برای تحقق مقررات دولت نصب شده اند. نسخه های جدید سیستم های جذب آمونیاک با راندمان بسیار بهتری طراحی شده اند در اوایل دهه ۱۹۰۰ کمپرسورهای برگشت پذیر تصفیه شدند. با این حال ، آنها هنوز هم با سرعت کم در هر دقیقه عمل می کردند. آنها توسط موتورهای بخار متقابل که با کمپرسور یکپارچه بودند هدایت می شدند.
این کمپرسورها به عنوان کمپرسورهای باز نامیده می شدند ، زیرا هر میله اتصال دارای بسته بندی برای جلوگیری از فرار آمونیاک بود. بیشتر کمپرسورها عمودی با موتور بخار افقی بودند. سرعت بتدریج افزایش یافت و موتورهای همگام درنهایت به جای موتورهای بخار استفاده شدند.
در این سالها برخی از کمپرسورهای آمونیاک با سرعت آهسته افقی ساخته شدند. در دهه ۱۹۸۰ برخی از این کمپرسورها با موفقیت کار می کردند. آنها با کمربندهای مسطح رانندگی می شدند. در دهه ۱۹۲۰/۱۹۳۰ پیشرفت های بیشتری درتاریخچه تبرید و در منطقه کمپرسور آمونیاک رخ داد. بیشتر ماشین ها دارای میل لنگ بوده و به عنوان کمپرسور بسته در نظر گرفته می شوند.
تنها مهر و موم درگیر شده یکی در میل لنگ بود. این ماشین ها فشرده تر و به طور کلی کارآمد تر بودند. آنها توسط موتورهای همزمان با سرعت ۳۶۰ دور در دقیقه و کمربند هدایت می شدند. چندین تولیدکننده آمریکایی و اروپایی چنین دستگاههایی را تولید کردند. در طی این سالها در تاریخچه تبرید ، انبارها و فریزرهای سرد از کویلهای لخت استفاده می کردند که معمولاً از جنس استنلس استیل ۱ ¼ هستند ، در امتداد دیوارها و به صورت بانکر در سقفها بود.
در دهه ۱۹۲۰/۱۹۳۰ در تاریخچه تبرید پیشرفت های بیشتری در منطقه کمپرسور آمونیاک رخ داد. بیشتر ماشین ها دارای میل لنگ بوده و به عنوان کمپرسور بسته در نظر گرفته می شوند. تنها مهر و موم درگیر شده یکی در میل لنگ بود. این ماشین ها فشرده تر و به طور کلی کارآمد تر بودند. آنها توسط موتورهای همزمان با سرعت ۳۶۰ دور در دقیقه و کمربند هدایت می شدند. چندین تولیدکننده آمریکایی و اروپایی چنین دستگاههایی را تولید کردند.
در تاریخچه تبرید یخ زدایی کویل ها در فریزرها مشکل بود. زیرا خارج کردن یخ از اتاق ها کار سخت دستی بود. زهکش های میعانات خنک کننده ها نیز بی شمار بودند. کویل ها از روغن کمپرسورها با روغن پر شده اند زیرا سیستم های تفکیک روغن کامل نمی شدند. این نوع اواپراتور هنوز در دهه ۱۹۸۰ مورد استفاده قرار می گرفت.
در اواخر دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ ، اواپراتورهای سطح خرد شده شروع به جابجایی کویل های لخت می کنند. بیشتر تبخیر کننده های سطح در ابتدا یخ زدگی آب بودند. بیشتر سیستمهای برودتی هنوز از شیرهای انبساط دستی برای تغذیه آمونیاک به اواپراتورهای سیل به طور کلی استفاده می کردند. کندانسورها به صورت عمودی یا افقی پوسته و لوله ای با استخرهای اسپری یا سیستم های اسپری بام برای خنک کردن آب کندانسور بودند.
در تاریخچه تبرید اواخر دهه ۱۹۳۰ و اوایل دهه ۱۹۴۰ توسعه کمپرسور جدید کمپرسور نوع v / w تولید کرد که با سرعت چرخش تا ۱۲۰۰ دور در دقیقه و در اندازه های ۲۰ تا ۳۰۰ اسب بخار کار می کرد. این ماشین ها از کمپرسورهای قدیمی عمودی کوچکتر ، سبک تر و کم هزینه تر بودند که در دهه ۱۹۵۰ توسط برخی تولید کنندگان قطع شد. کمی جداکننده های نفتی بهتری نیز ایجاد شدند.
این ماشین ها طی سالها از نظر مهندسی بهبود یافته اند و هنوز هم برای سیستمهای برودتی کوچکتر کمپرسورهای مناسب هستند. بیشتر تولید کنندگان این نوع کمپرسور دارای رده بندی برای همه مبرد ها از جمله آمونیاک ، هالوکربن ها ، هیدروکربن ها و CO2 هستند. برای کاربردهای درجه حرارت پایین ، کمپرسورهای ولتاژ / ولت عملکرد خوبی داشتند تا اینکه سیستمهای برودتی بزرگتر شدند و نیاز به جابجایی بیشتر کمپرسور داشتند. بنابراین ، در دهه های ۵۰ و ۱۹۵۰ ، کمپرسور هوا دوار به عنوان یک کمپرسور کم فشار یا تقویت کننده به برنامه های برودتی تبدیل شد. این دستگاه ها Vi ثابت بودند و بسیار کارآمد نبودند ، اما می توانستند گاز زیادی را پمپ کنند. تنها کنترل ظرفیت با سرعت متفاوت بود. از این کمپرسورها در تاریخچه تبرید برای مبردهای مختلف در کاربردهای درجه حرارت پایین استفاده شده است.
بسیاری از موارد استفاده شده در سیستم های آمونیاک توسط کمپرسورهای مارپیچ جایگزین شده اند. در تاریخچه تبرید در اواخر دهه ۱۹۴۰ و حتی در دهه ۵۰ در تاریخچه تبرید، سیستم های اتوماتیک یخ زدایی بنزین شروع به جایگزینی یخ زدگی آب برای واحدهای هوایی در کاربردهای فریزر کردند. و روزهای یخ زدگی برقی و یخ زدایی هوا نیز شماره گذاری شده است. در تاریخچه تبرید در دهه ۵۰ و ۱۹۶۰ افزایش قابل توجهی در صنعت مواد غذایی منجمد مشاهده شد که وقتی Clarence Birdseye آموخت که چگونه سبزیجات را برای یخ زدایی پردازش کند. گیاهان بزرگتر فراوان شدند.
خواسته های سیستم های برودتی بزرگتر شد و این امر باعث عدم کفایت کمپرسور دوار و جابجایی کمپرسور V / W شد. اتاق های تجهیزات عظیم و کمپرسورهای متعدد باعث نگرانی عمده مهندسان کارخانه مواد غذایی شده است. سپس ، استفاده از سیستم overfeed مایع (چرخش مایع) به خودی خود آمد. این اختراع در سال ۱۹۲۵ ثبت شده بود اما بندرت دیده می شد تا زمانی که سیستم ها به اندازه کافی بزرگ شوند تا کاربرد آن را توجیه کنند. کندانسورهای تبخیری جای سیستمهای پوسته و لوله و برج خنک کننده را گرفتند.
کندانسور تبخیر از اواخر دهه ۱۹۳۰ وجود داشت ، اما استفاده از آن محدود بود. در اواخر دهه ۱۹۶۰ کمپرسور پیچ مارپیچ ، که در سال ۱۹۳۵ در سوئد اختراع شد ، در بسیاری از کشورها تولید می شد ، اما نه در ایالات متحده. یک پیمانکار طراحی / ساخت کوچک اولین کمپرسور پیچ آمونیاک را وارد کشور کرد و آن را به عنوان یک کمپرسور تقویت کننده بسته بندی کرد. . این یکی دیگر از موارد اضافی در زمینه کمپرسور تبرید صنعتی بود. این کمپرسورهای کارآمد جابجایی به مراتب بیشتر از کمپرسورهای برگشت پذیر موجود داشتند.
این نوع کمپرسور توسط شرکتی که از آنها در چیلرهای تهویه مطبوع R-22 استفاده می کرد ، وارد می شد. کمپرسورهای پیچ مارپیچ تقریبا برای هر مبرد فشار قوی قابل استفاده است. بسته های کمپرسور پیچ اولیه دارای کنترل های منطقی رله بودند که برخی از آنها هنوز هم در حال کار هستند. ریزپردازنده ها جایگزین کنترل منطق رله در اواخر دهه ۱۹۷۰ شدند. برای کنترل این کمپرسورها از کنترلرهای قابل برنامه ریزی نیز استفاده می شود.
این کنترل ها و پیشرفت های زیادی که در طراحی کمپرسور پیچ وجود دارد ، کنترل کمپرسور پیچ بسیار خوبی را ارائه می دهد. در طول ۳۰ سال گذشته در تاریخچه تبرید، طرح های کمپرسور پیچ در سال بهبود یافته اند روش های زیر: از تنظیم اصلی شیر کشویی دستی (کاهش ظرفیت) به سیستم هیدرولیک ، از پروفایل های متقارن تا نامتقارن برای بهره وری بهتر ، از سیستم های بلبرینگ غلتکی از یاتاقان های آستین برای بهره وری بهتر ، از Vi ثابت به متغیر Vi برای افزایش راندمان سیستم ، از جداکننده های نفتی از نوع مش گرفته تا جداکننده های نفتی برای کاهش انتقال نفت ،برای طراحی داخلی بهتر برای کاهش نویز ، و به دستگاه های جابجایی بسیار بزرگتر برای برآوردن تقاضا برای سیستمهای برودتی بزرگتر. در اواخر دهه ۱۹۷۰ در تاریخچه تبرید ، یک کمپرسور پیچ گوشتی به بازار جهانی معرفی شد تا با کمپرسور پیچ مارپیچ دوقلوی در منطقه جابجایی کوچکتر رقابت کند. طرح های سیستم انجماد مواد غذایی در تاریخچه تبرید از زمان Clarence Birdseye به طرز چشمگیری تغییر کرده است.
سیستم انجماد اولیه یک دستگاه صفحه افقی بود که سبزیجات را در بسته ها یخ زد. مبرد معمولاً آمونیاک بود و واحدها کاملاً اندک بودند. آنها در آن زمان عالی بودند اما به سرعت از دست خارج شدند. از فریزرهای نوع بشقاب ، هم به صورت افقی و هم عمودی ، امروزه برای یخ زدن سبزیجات و موارد دیگر مانند شام های تلویزیونی در بسته ها یا کالاهای مختلف موجود در بلوک های فله استفاده میشد. از دیگر تحولات در تاریخچه تبرید در اواخر دهه ۱۹۳۰ تا ۱۹۵۰ ، از فریزرهای کمربند برای یخ زدن سبزیجات مانند نخود ، ذرت ، لوبیا ، لیمو و غیره استفاده می شد. بیشترین استفاده از هوا downdraft روی یک لایه نازک از سبزیجات بود. تلاشهای مختلفی صورت گرفت تا محصولات سریعاً منجمد شوند (IQF). تقریباً همه کار نمی کردند و “شلاقهای خوشه ای” محصولی را که اغلب در ورق ها یخ زده بود شکستند.
در تاریخچه تبرید در دهه ۱۹۶۰ ، انجماد سیال شده معرفی شد. تفاوت اصلی در این بود که هوا از زیر کمربند و با سرعتی که باعث تحریک محصول می شود دمیده شد (آن را در حالت تعلیق نگه می داشت). در تاریخچه تبرید روشهای مختلفی برای شروع روان سازی انجام شد. بعضی از این روش ها خیلی بهتر از روش های قبل کار می کردند. بعداً ، یک سیستم کمربند دوگانه طراحی شد. کمربند اول با یک لایه نازک از محصول باریده شد تا یخ زده شود. بیشتر محصولات گیاهی و میوه ای هنگام ورود به فریزر روی آنها لایه نازکی از آب دارند. اولین کمربند برای منجمد کردن لایه نازک رطوبت هنگام ورود به هوا -۲۰ درجه فارنهایت استفاده می شود. سپس محصول روی کمربند سیال شده پایین می آید که در آن می تواند ۶ تا ۱۰ درجه عمق داشته باشد و بسته به محصول معمولاً در ۸ تا ۱۰ دقیقه منجمد می شود.
امروزه بسیاری از انواع فریزرهای IQF در دسترس هستند. از این نوع سیستم برای انجماد ۱۰۰۰۰۰ پوند سیب زمینی سرخ شده در ساعت استفاده شده است. محصولات بزرگتر که نیاز به زمان انجماد طولانی تر دارند. معمولاً روی فریزرهای مارپیچی منجمد می شوند. این فریزر معمولاً از محصولاتی مانند تکه های همبرگر ، قطعات مرغ ، کیک ، وسایل بسته بندی شده و غیره استفاده می کنند، چندین نوع فریزر مارپیچی وجود دارد که برخی از آنها بیش از ۳۰۰۰ فوت کمربند دارند تا زمان انجماد تا یک ساعت را فراهم کنند.