Kylmän laulamaton sankari: Kuinka jääpalakone toimii

Kesäillan pakkascocktailista piknikille pakattuun kylmälaukkuun, jäätä on nykyaikainen välttämättömyys, jota pidämme usein itsestäänselvyytenä. Ennen pakastimien ja automaattisten jääkoneiden laajaa käyttöä tasaisen jään saannin saaminen oli työlästä prosessia, johon liittyi jäätaloja ja valtavia logistisia ponnisteluja. Tänään nöyriä jäätä maker , olipa sitten erillinen laite tai ominaisuus jääkaapin sisällä, tekee tämän pienen ihmeen tehokkaalla ja kiehtovalla tieteellä.

Jäätymisen tiede: vedestä jäähän

Jääpalakone on pohjimmiltaan yksinkertaisesti kone, joka hyödyntää veden fyysistä ominaisuutta: se muuttuu kiinteäksi jääksi, kun sen lämpötila laskee alle veden jäätymispiste .

Vaiheen muutos

Vesi koostuu $H_2O$-molekyyleistä. Nestemäisessä tilassaan nämä molekyylit liikkuvat jatkuvasti ja liukuvat toistensa ohi. Jotta nestemäinen vesi muuttuisi kiinteäksi jääksi, meidän on poistettava tarpeeksi lämpöenergiaa (lämpö) hidastaakseen näitä molekyylejä. Kun ne hidastuvat riittävästi, molekyylien väliset vetovoimat lukitsevat ne jäykkään, toistuvaan kuvioon, jota kutsutaan kristallihila . Tämä muunnos tunnetaan nimellä a vaiheen muutos .

Jäähdytyssykli

Lämmönpoistoprosessi on sen tehtävä jäähdytysjärjestelmä , joka on periaatteessa identtinen koko jääkaapin tai ilmastointilaitteen jäähdytyksen kanssa. Tämä sykli sisältää neljä avainkomponenttia ja erityistä nestettä nimeltä a kylmäaine .

• Kompressori: Tämä on järjestelmän sydän. Se paineistaa kaasumaisen kylmäaineen, mikä nostaa dramaattisesti sen lämpötilaa.
• Lauhduttimen kelat: Kuuma, korkeapaineinen kylmäaine virtaa kierukoiden läpi, yleensä laitteen takana tai pohjassa. Se vapauttaa lämpönsä ympäröivään ilmaan (keittiöön). Jäähtyessään kylmäaine muuttuu takaisin nesteeksi.
• Paisuntaventtiili (tai kapillaariputki): Nestemäinen kylmäaine kulkee kapean venttiilin läpi, mikä alentaa nopeasti sen painetta. Tämä äkillinen paineen lasku saa kylmäaineen välittömästi kylmemmäksi.
• Höyrystimen kelat: Tässä jääpalakoneen taika tapahtuu. Superkylmä nestemäinen kylmäaine virtaa kierukoiden läpi, jotka ovat yleensä suorassa kosketuksessa jäänmuodostusastian kanssa. Tämä kylmä pinta imee nopeasti lämpöä ulos vedestä, jolloin vesi jäätyy. Imeytyessään lämmön kylmäaine muuttuu takaisin kaasuksi ja virtaa takaisin kompressoriin käynnistääkseen kierron uudelleen.

Automaattisen jääpalakoneen anatomia

Useimmissa nykyaikaisissa jääkaapeissa automaattinen jääpalakone toimii yksinkertaisella, ajastetulla syklillä, joka tuottaa tavallisesti erän jäätä tunnin tai kahden tunnin välein.

Vesihuolto

Ensinnäkin jääpalakone tarvitsee vettä. A solenoidiventtiili ohjaa veden virtausta kotisi pääjohdosta (yleensä suodatettua) pieneen muoviin tai metalliin jäätä mold tai tarjotin. Tämä venttiili laukeaa tyypillisesti ajastimesta tai anturista.

Jäätyminen ja aistiminen

Kun muotti on täytetty, höyrystimen käämit muottia ympäröivä vesi alkaa jäähtyä. Tämän vaiheen ajoitus on ratkaiseva. Kun vesi on täysin jäätynyt, toinen kahdesta yleisestä menetelmästä ilmoittaa, että jää on valmis:

• Termostaatti/ajastin: Perusjärjestelmä käyttää yksinkertaista ajastinta. Ennalta määrätyn ajan (esim. 60 minuutin) jälkeen kone olettaa, että jää on kiinteää.
• Optinen anturi (infrapunasäde): Kehittyneemmät järjestelmät käyttävät infrapunasädettä, joka loistaa jään säilytysastian yli. Kun jääkasa tukkii säteen, kone lopettaa tuotannon. Kun taso laskee, palkki vapautuu ja tuotanto jatkuu. Tätä kutsutaan usein a täysi anturi .

Jään korjuu

Kun jää on täysin muodostunut, se on vapautettava muotista - prosessi tunnetaan nimellä sadonkorjuu .

• Lämmityselementti: Pieni lämmityselementti muotin lähellä aktivoituu hetkeksi (noin 10-15 sekuntia). Tämä lämmittää hieman muotin pintaa, vain sen verran, että se sulattaa pienen jääkerroksen ja vapauttaa kuutiot, mutta ei tarpeeksi sulattamaan itse kuutiot.
• Ejektorivarsi: Moottoroitu ejektorin varsi tai harava pyyhkäisee sitten muotin poikki työntäen löystyneet kuutiot ulos ja alla olevaan säilytysastiaan. äänekäs kolina kuulet roskakoriin putoavien kuutioiden äänen.

Sulkumekanismi

Mukavuussyistä automaattisten jäänvalmistajien on lopetettava jään valmistus, kun roskakori on täynnä. Tämä saavutetaan a langan sulkuvarsi (tai turvalanka). Tämä käsivarsi lepää jääkasan päällä. Kun jääsäiliö täyttyy, kuutiot työntävät vartta ylös ja pitävät sitä "ylös"-asennossa. Tämä fyysinen liike laukaisee kytkimen, joka käskee jääpalakonetta pysäyttämään syklinsä. Kun jäätä on käytetty ja kasa putoaa, varsi putoaa takaisin alas, jolloin kone alkaa valmistaa jäätä uudelleen.

Jatkuva, hiljainen jäädytys-, lämmitys- ja irrotuskierto on osoitus älykkäästä suunnittelusta, joka tarjoaa meille jatkuvan, tarpeen mukaan täydellisen jäätyneen veden toimituksen.

Jääkaapin ulkopuolella: Erikoisjääpalakoneet

Vaikka jääkaappijääpalakone on yleisin, erikoistuneet yksiköt käyttävät erilaisia tekniikoita tietyntyyppisen jään luomiseen kaupalliseen ja kotikäyttöön.

Flake ja Nugget Ice

• Flake jää: Hiutalejäätä käytetään pääasiassa ruokakaupan äyriäisnäyttelyissä, ja se valmistetaan kaapimalla jääkerros jäähdytetyltä pystyrummulta.
• Nugget Ice (tai Chewable Ice): Tämä pehmeä, huokoinen jää on suosittu valinta ravintoloissa ja sairaaloissa, ja se valmistetaan puristamalla hiutalejää pieniksi, ilmaviksi pelleteiksi.

Kirkkaat jääpalakoneet

Yleinen valitus jääkaapin jäässä on sen samea ulkonäkö, joka johtuu ilmakuplien ja kuution keskelle jäätyvien mineraalien jäätymisestä. Kirkkaat jääpalakoneet (usein baarimikot tai korkealaatuisten juomien käyttämä) ratkaisevat tämän jäljittelemällä järvien luonnollista jäätymisprosessia: ne jäädyttävät veden hitaasti ja suunnattuna .

Jäädyttämällä vesi ensin pohja- tai yläkerroksesta ja pitämällä vettä jatkuvasti sekoitellen ilmakuplat ja epäpuhtaudet työnnetään ulos ja väkevöidään viimeiseen jäätyvään veteen, joka yleensä heitetään pois. Tuloksena on kristallinkirkas, tiheä jää, joka sulaa hitaammin eikä laimenna juomia yhtä nopeasti.