Hozketa
Hozketa beroa kentzeko prozesua da, horretarako, tenperatura altuko gordailu bati tenperatura baxuko gordailu baten bidez beroa kentzen zaio. Betidanik, bero-transferentzia prozesuak garraiobide mekanikoen bidez egin izan dira, baina, magnetismoaren, elektrizitatearen, laserren eta beste garraiobide batzuen bidez ere egin daiteke. Hozketak aplikazio asko ditu, ondoren aipatzen direnez gain, badaude beste batzuk ere: etxeetarako hozkailuak, industriarako izozkailuak, kriogenikoak eta airea girotzeko gailuak. Bero-ponpak beroa kentzeko erabiltzen dira hozketa prozesuetan, baina, alderantzizko prozesuetarako ere diseinatuta egon behar dute. Bero-ponpak airea girotzeko unitateen oso antzekoak izan ohi dira. Hozketak eragin handia izan zuen industrian, bizimoduan, nekazaritzan eta gizakiaren bizi-ereduan. Elikagaiak egun batzuk gehiago kontserbatzea Erromatar eta Txinatar Inperioetatik dator. Nolanahi ere, hozketa mekanikoa oso azkar garatu da azken mendean, izotzak egiteko ekipoetatik hasi eta tenperatura jakin bat kontrolatzen duten bagoiak sortzeraino. Azken hozketa metodo horren aurkezpenak Estatu Batuak mendebalderantz zabaltzen hastea ahalbidetu zuen. Horrez gain, bizileku berriak sortzea eragin zuen ibai, portu eta ibarretako bideetan. Aurkitu ziren baliabide natural horiei esker, bizitokiak garatzen hasi ziren hiriko gune agortuetan ere. Ordura arte ezinezko bizileku ziren lekuetan zenbait hiri handi eraikitzea ahalbidetu zuen bizi-eredu berri horrek. (Adibidez, Houston, Texas eta Las Vegas, Nevada). Herrialde garatuenetan biztanleak hozketa prozesuen menpe daude, supermerkatuetan egunero kontsumitzeko elikagaiak eduki ahal izateko beharrezkoa baita. Elikagai-iturrien ugaritzeak nekazaritza-produktuen salmenten igoera ekarri zuen lehendik zeuden ustiategi gutxi horietatik. Gaur egungo ustiategiek ekoizpen-errendimendu askoz handiagoa dute 1800 amaierakoek baino. Horrek elikagai-iturri berriak ekarri ditu populazio guztiarentzat, eta eragin handia izan du biztanleriaren nutrizioan.
“Ammonia” lehen hozkailuetarikoa izan zen. Hozte ingeniaritzan aritzen ziren amerikarrek honela definitu zuten: “Atmosferako tenperatura baino baxuagoak direnak lortu eta mantentzeko zientzia da”. Hau da, atmosfera baino beroago dagoen gorputz batetik etengabe beroa atera dezakeela adierazten du.
Historia
aldatuLehenengo hozte-metodoak
aldatuElur eta izotz sasoiko uzta antzinako praktika da, Kristo Aurreko 1000. urtea baino lehenago hasi zen [1]. Shijing izeneko garai hartako letra-bilduma txinatarrean deskribatzen dira izotz-bodegak bete eta husteko erritoak. Hala ere, informazio gutxi dago izotz-bodega horien eraikuntzaren eta erabileraren inguruan. Txinatarren ondoren, juduak hasi ziren izotz bilketan Provervios liburuan jartzen duenaren arabera. Honela dio: “Ekoizpen momentuan elurraren hotza bezala, mezulari fidela da bidali zutenentzat”. Hori dela eta, historialariek interpretatu dute juduek izotza elikagaiak kontserbatzeko erabili beharrean edariak hozteko baliatzen zutela. Antzinako beste kulturetan, Erromatarrenetan eta Greziarrenetan adibidez, izotz-putzu handiak egiten zituzten hotzean biltegiratzeko. Horretarako belar, lasto eta zuhaitz-adarrekin estaltzen zituzten putzuak. Juduek bezala, Greziarrek eta Erromatarrek ere ez zuten izotza elikagaien kontserbaziorako erabiltzen, bai, ordea, edariak hozteko. Egiptoarrek ere, edariak hozteko metodoak garatu zituzten, baina, ura hozteko izotza erabili beharrean, ura irakiten zuten buztinezko ontzietan eta etxeko sabaian jartzen zituzten gauetan. Esklabuek buztinezko ontzien kanpoaldea bustitzen zuten, eta lurrunketaren eraginez ura hozten zen. Indiako antzinako herriek metodo hori erabiltzen zuten izozketarako. Persiarrek “Yakhchal” deituriko putzu batzuetan metatzen zuten izotza eta, baliteke elikagaiak hotzean kontserbatzen zituzten lehen giza taldea izatea. Australia barnealdea energia elektrikoz hornitu aurretik nekazari askok “Coolgardie segurua” erabiltzen zuten. Metodo horren oinarria gela batean urez bustitako oihalak sabaitik zintzilikatuta jartzea zen. Horrela, ura lurrundu eta oihalak hoztu egiten ziren, eta, baita gelan zegoen airea ere. Horrek erraz hondatzen diren zenbait elikagai kontserbatzea ahalbidetzen zuen, giro tenperaturan hondatu egingo liratekeen elikagaiak, adibidez, fruta, gurina eta ondutako haragiak. [2][3]
Izotz bilketa
aldatu1830 baino lehenago, amerikar gutxi batzuek soilik erabiltzen zuten izotza elikagaiak hozteko, izotz-biltegi eta izozkailu gutxi baitzeuden. Bi baliabide horiek gero eta gehiago zabaldu zirenez, aizkorak eta zerrak erabiltzen zituzten biltegietarako izotza ekoizteko. Egiaztatu zen metodo hori zaila eta arriskutsua zela, eta ezinezkoa zela merkataritza eskalan erabiltzea. [4]
Izotza ekoizteko zailtasunen ondorioz, Frederic Tudor-ek salgai berria kapitalizatu zezakeela pentsatu zuen, Ingalaterran izotza bildu eta Karibeko uharteetara zein hegoaldeko herrialdeetara bidaltzeko. Hasieran, Tudorrek diru asko galdu zuen, baina geroago diru asko irabazi zuen Charleston-en, Virginian eta La Havanan izotz-etxeak eraiki zituenean. Izotz-etxe horiek, ontzi isolatu hoberenek bezala izotz galerak murrizten lagundu zuten % 66tik % 8ra. Errendimendua asko handitu zenez, bere izotz merkatua zabaldu zen, izotz-etxeak zituzten beste herri batzuetara zabaldu baitziren, New Orleans eta Savannah-ra, esaterako. Izotz-merkatu hori gero eta azkarrago zabaldu zen, izan ere, izotz-ekoizpena azkarragoa zen eta merkatariaren hornitzaile zen Nathaniel Weith-ek izotza mozteko ekipo bat asmatu zuen, ekipo hori zaldien bidez garraiatzen zen. Ekipo horren eta bere irabazien ondorioz, jende gehiago hasi zen izotzaren merkataritzan, eta negozioa gero eta gehiago zabaltzen joan zen.
1830eko hamarkadaren hasieran izotza merkatuko produktu ugarienetakoa bihurtu zen. Ondorioz, prezioa jaisten hasi zen, hasieran, libra batek sei zentimo balio zuen, gero berriz, zentimo erdi izateraino igaro zen. New York hirian, izotz kontsumoa asko ugaritu zen, 1843an 12000 tona kontsumitzen baitziren, eta 1856an 100000 tona. Bostoneko kontsumoak ere gora egin zuen 6000 tona kontsumitzetik 85000 tona kontsumitzera iritsi baitzen. Izotz-ekoizpenak “hozketa kultura” zabaldu zuen, pertsona gehienek izotza eta izotz-kutxak erabiltzen baitzituzten esnekiak, arraina, haragia, zein fruta eta barazkiak biltegiratzeko. Estatu Batuetan hotzean biltegiratzeko lehen praktika horiei esker onartu zen hozketa teknologia, eta gerora, industria horrek izan zuen herrialdearen kontrola. [5][6]
Hozketaren ikerketa
aldatuHozketa artifizialaren historia 1755. urtean hasi zen, William Cullen irakasle eskoziarrak hozketarako makina txikia asmatu zuenean, alegia. Irakasle horrek bonba bat erabili zuen huts prozesu partziala eragiteko dietil eterraren edukiontzi baten gainean. Dietil eterrak, ondoren, irakin egiten zuen bertan zegoen airearen beroa xurgatzen zuelako[7]. Esperimentuak izotz kantitate txiki bat ekoiztea lortu zuen arren, ez zuen erabilpen praktikorik izan garai hartan.
1758an Benjamin Franklin eta John Hadley kimikako irakasleek Cambrigdeko Unibertsitateko proiektu batean parte hartu zuten. Lurrunketaren printzipioa ikertu zuten objektu bat azkar hozteko. Ikertzaile horiek frogatu zuten likido oso lurrunkorrak lurrunduz (alkohola edo eterra, adibidez) objektu baten tenperatura jaitsi zitekeela uraren izozketa tenperatura baino baxuagoak lor zitezkeelako. Ikerketarako objektua termometroaren merkurioa izan zen, eta lurrunketa azkartzeko hauspo bat erabili zuten. Termometroaren tenperatura 7 °F (-14 °C) izatea lortu zuten, nahiz eta giro tenperatura 65 °F (18 °C) zen. Uraren izozketa puntua (32 °F edo 0 °C) igaro eta berehala, ohartu ziren izotz geruza fin bat sortu zela termometroaren inguruan. Ikerketaren amaieran, berriz, tenperatura 7ªF (-14 °C) zenean, izotz geruzaren lodiera hazbete laurdenekoa zela ikusi zuten. Franklin-ek honakoa idatzi zuen: “Esperimentu horren bidez, ikus daiteke udako egun bero batean pertsona bat izozteko aukera”[8]. 1805ean Oliver Evans asmatzaile amerikarrak izotzaren ekoizpenerako ziklo itxi bat deskribatu zuen. Ziklo horretan aire lurrunaren konpresioaren bidez lortuko zen tenperatura jaitsiera, eta huts prozesurako eterra erabili zuen.
1820an Michael Faraday zientzialari ingelesak amoniakoa eta beste zenbait gas likidotu zituen presio altuen eta tenperatura baxuen bidez. 1834an Jacob Perkins Bretainia Handian bizi zen amerikarrak eraiki zuen lurrunaren konpresioaren bidezko munduko lehen hozketa-ekipoa. Etengabe funtziona zezakeen ziklo itxi bat zen, eta honela deskribatu zuen patentean:
“Likido lurrunkorrak erabiltzeko gaitasuna dut fluidoen hozketa eta izozketa eragiteko. Aldi berean, likido lurrunkor horiek kondentsatu ditzaket berrerabili ahal izateko.”
Sistema horrek funtzionatu zuen arren, ez zuen merkatuan arrakastarik izan[9].
1842an antzeko sistema bat eraikitzen saiatu zen John Gorrie[10] mediku amerikarra. Prototipo funtzional bat sortu zuen, baina, porrot komertziala izan zen. Mediku aditu askoren antzera Gorriek ere ondorioztatu zuen bero tropikalean denbora asko igarotzeak buruko degenerazioa eta degenerazio fisikoa eragiten zituela ondorioztatu zuen, eta baita, malaria bezalako gaixotasunen hedapena ere[11]. Mediku horrek proposatu zuen bere hozketa sistema erabiltzea etxe zein ospitaleetan erosotasuna lortzeko eta gaixotasunen prebentziorako. 1850ean Alexander Twining ingeniari estatubatuarrak atera zuen eterra erabiltzen zuen lurrunaren konpresioaren bidezko sistema baten patente britaniar bat.
Lurrunaren konpresioaren bidezko lehenengo hozketa-sistema erabilgarria James Harrison-ek eraiki zuen. Asmatzaile hori kazetari britainiarra zen arren, Australiara emigratu zuen. Harrisonen 1856ko patenteak eterra, alkohola edo amoniakoarekin lan egin zezakeen. 1851. urtean izotz-ekoizpenerako aparatu mekanikoa eraiki zuen Barwon ibaiaren ertzean, zehazki, Geelong-eko Rocki Point-en (Victorian). Bere izotz-ekoizpenerako lehen makina komertzialak 1854an jarraitu zuen. Harrisonek hozketa-sistema komertziala sarrarazi zuen garagardotegi eta haragia paketatzen zen etxeetan. 1861. urtean zehar, bere dozena bat sistema martxan jarri ziren. Beranduago, eztabaida sortu zen ea nola lehiatu zezakeen estatubatuarrek zuten abantailarekin, hau da, hoztu gabeko behikien Erresuma Batuko salmentarekin. 1873an salmentarako Norfolk itsasontzia prestatu zuen Erresuma Batura behikiak bidaltzeko, Itsasontzi horretan ganbera hotzaren sistema erabili zuten hozketa-sistemaren ordez. Dena den, porrota izan zen, izotza uste baino lehenago urtu baitzen.
Lehen gas xurgapenaren hozketa-sistema 1859an sortu zuen Ferdinand Carré frantziarrak, eta 1860an patentatu zuen. Sistema horrek amoniakoa uretan disolbatuta erabiltzen zuen. Carl von Linde lurrun-lokomotoreetan espezializatutako ingeniaria zen, eta Municheko Teknologia Unibertsitateko ingeniaritza irakaslea zen. Azken hori hozketa ikertzen hasi zen 1860 eta 1970 hamarkadetan. Izan ere, eskakizun handia zegoen garagardogileen aldetik, urte osoan zehar industria-eskalan garagardoa izatea nahi baitzuten. 1876an gasak likidotzearen bidezko sistema hobetu bat patentatu zuen.[12] Bere sistema berriak hoztaile gisa amoniakoa, sulfuro dioxidoa (SO2) eta klorometanoa (CH3Cl) erabil zitzakeen. Azken aparatu hori asko erabili zuten garagardogileek 1920 hamarkadaren amaiera aldera arte.
Hozketa-metodoak
aldatuHozketa-metodoak lau taldetan sailka daitezke: ez-ziklikoa, ziklikoa, termoelektrikoa eta magnetikoa.
Hozketa ez-ziklikoa
aldatuHozketa metodo horrek ingurunea hozten du urtzen ari den izotzaren bidez edo izotz sikua sublimatuz.[13] Metodo horren adibiderik garbiena hozkailu eramangarria da. Hozkailu horretan sartzen dira produktuak edo hoztu nahi diren elikagaiak, eta izotza goialdetik isurtzen da. Izotzak tenperatura erregulatzen du, baina ezin du izozte-tenperatura baino tenperatura baxuagorik lortu. Tenperatura baxuagoak lortzeko izotzaz gain gatza erabili behar da (izozkien ekoizpenerako ekipoetan bezala). Izotz sikuak tenperatura oso ondo manten dezake izozte-puntua baino tenperatura baxuagoetan.
Hozketa-ziklikoa
aldatuHozketa-zikloak deskribatzen ditu hozkailuan gertatzen diren aldaketak. Horrek beroa xurgatu edo kanporatu egiten du hozkailuan zehar doan bitartean. HVACR ekipoaren lanari ere aplikatzen zaio metodo hori berogailuetan, aireztapenean eta aire girotuan.
Beroa modu naturalean igarotzen da tenperatura altutik baxuagora. Esfortzua aplikatzen da bizi-espazioa edo biltegiratzeko bolumena hozteko. Horretarako, beroa ponpatzen da tenperatura baxuan dagoen bero-iturri batetik tenperatura altuagoan dagoen barreiatzaile batera. Isolamendua erabiltzen da batetik, beharrezko esfortzua eta energia murrizteko, eta bestetik, gune hoztuaren tenperatura ahalik eta baxuena lortu eta mantentzeko. 1824an Sadi Carnot-ek motor termiko gisa definitu zuen, eta zikloaren funtzionamenduaren printzipioa matematikoki zehaztu zuen.
Hozketa-sistema motarik ohikoenek Rankine-ren lurrun-konpresioaren zikloaren alderantzizkoa erabiltzen dute, nahiz eta beroaren absortziorako ponpak aplikazio gutxitan erabiltzen diren.
Hozketa ziklikoa honela sailka daiteke:
- Lurrunaren zikloa: lurrun-zikloa era honetan sailka daiteke:
+ lurrun-konpresioaren bidezko hozketa
+ lurrun-absortzioaren bidezko hozketa
- Gasaren zikloa
Hozketa-zikliko motak
aldatuLurrunaren zikloa
aldatuLurrun-konpresioaren bidezko hozketa
aldatuEtxeko hozkailu gehienetan lurrun-konpresioaren bidezko hozketa-zikloa erabiltzen da. Beste hozketa-sistema komertzial eta industrial handi askotan ere metodo bera erabiltzen da. Lehenengo irudiko diagraman hozketa-metodo horren ohiko osagaiak agertzen dira.
Zikloaren termodinamika beste diagrama batean aztertzen da, bigarren irudian, hain zuzen. Ziklo horretan freon deritzon hoztaile bat sartzen da lurrun-konprimagailura. Lehenengo puntutik bigarren puntura airea konprimitu egiten da entropia konstante bateraino, eta konprimagailutik tenperatura altuagoan dagoen lurruna irteten da. Hala ere, tenperatura horretan lurrun-presioa baino baxuagoa izaten da.Bigarren puntutik hirugarrenera eta laugarrenera lurruna kondentsagailuaren bidez joaten da, hoztu eta kondentsatu arte. Ondoren, beroa kanporatzen du, eta lurruna likidora kondentsatzen da presio eta tenperatura konstanteetan. Laugarren eta bosgarren puntuen artean, likido hoztailea hedatze-balbula batetik igarotzen da. Bertatik igarotzean likidoaren presioa bat-batean jaitsi eta lurrunketa eta auto-hozketa eragiten ditu likidoaren erdia baino gutxiagoan.
Hala, likido eta lurrunaren nahastea izatea bermatzen da tenperatura eta presio baxuagoetan, bosgarren puntuan azaltzen den moduan. Likidoaren eta lurrunaren nahastea bobina- edo tutu-lurrungailuen bidez garraiatzen da. Bertan, aire beroa hoztu egiten da eta guztiz lurruntzen da (hozten ari den gunean) haizagailu baten bidez sortzen den haizea tutu- edo bobina-lurrungailuen bidez ematen zaionean.
Ziklo termodinamikoa amaitzeko hoztailearen ondorioz sortutako lurruna konpresorearen sarrerara itzultzen da.
Aurretik aipatutakoa lurrun-konpresioaren bidezko hozketa ziklo idealean oinarritzen da. Ez ditu kontuan hartzen inguruan dauden efektuak, adibidez, marruskaduraren eraginez presioa galtzea, lurrun hoztailearen konpresioan zehar gertatzen den itzulezintasun termodinamikoa edo gas ez-idealen portaera.
Lurrunaren konpresioaren bidezko hozkailuen informazio gehiago aurki daiteke Perry’s Chemical Engineers liburuan.[14]
Lurrun-absortzioaren bidezko hozketa
aldatuXX. mendearen lehen urteetan oso ohikoa zen eta asko erabiltzen zen lurrun-absortzioaren zikloa. Metodo horretarako, ura eta amoniako nahastea erabiltzen zen. Konpresioaren bidezko zikloa garatu zenean, ordea, garrantzia handia galdu zuen, errendimendu txikia zela eta (gutxi gorabehera, lurrunaren konpresioaren 1/5 ingurukoa baita). Gaur egun, lurrunaren absortzio zikloa erabiltzen da berogailuarentzat erregaia dagoenean baina elektrizitaterik ez dagoenean erabiltzen da. Adibidez, jolasteko erabiltzen diren garraiobideek LP gasa erabiltzen dute. Industrian ere erabiltzen da, bero-hondarrak eraginkortasun-eza gainditzen duenean.
Absortzio-zikloa konpresio-zikloaren antzekoa da, hozte lurrunaren presioaren handipen metodoan izan ezik. Absortzio-sisteman konprimagailua absorbatzaile batekin ordezkatzen da, eta absorbatzaile horrek hoztailea likido egoki batean disolbarazten du. Likido-ponpa batek presioa handitzen du eta sorgailu batek, beroa gehitzean, hoztailearen lurruna likidotik banatzen du. Likidoaren ponpak esfortzu txiki bat behar du, baina kantitate handia ez denez, konprimagailuak behar duena baino esfortzu txikiagoa behar du. Absortzio-hozkailuetan hoztailearen eta absorbatzailearen nahaste egokia erabili behar da. Nahasterik ohikoenak dira amoniakoa (hoztailea) eta ura (absorbatzailea) edo ura (hoztailea) eta litio bromuroa (absorbatzailea).
Gas-zikloa
aldatuErabiltzen den gasa konprimitu eta hedatu egiten da, baina, fase aldaketarik gertatu gabe. Hozketa metodo horri gas-zikloa deritzo. Airea da gehienetan lanerako erabiltzen den fluidoa. Kondentsaziorik eta lurrunketarik gertatzen ez denez, bero-trukea egiten duten sistemak izaten dira osagaiak. Horiek bero- eta hotz-trukeak egiten dituzte gas hotzaren eta beroaren artean.
Gas-zikloek eraginkortasun txikiagoa izaten dute lurrunaren konpresio zikloek baino. Izan ere, gas-zikloak Brayton sistemaren alderantzizkoa erabiltzen du Rankine sistemaren alderantzizkoa erabili beharrean. Hori dela eta, lanerako fluidoak ez du berorik jasotzen ez kanporatzen tenperatura konstantean. Gas-zikloan berdinak dira hozketa-efektua, gasaren bero-espezifikoa eta tenperatura baxuko gasaren tenperatura igoeraren balioak. Ondorioz, hozte-maila bera lortzeko behar diren gasaren masa eta bolumena handiak dira.
Gaur egun, metodo hori ez da asko erabiltzen lurreko hozketa gailuetarako, izan ere, bolumen handia behar da eta errendimendu txikia du. Hala ere, aire-zikloaren gailua oso ohikoa da aireontzietan, turbinekin batera erabiltzen direlako hozteko eta aireztatzeko. Kasu horietan, aire konprimitua eskuragarri dago motorren konpresoreen guneetan, hegazkinak presiopean jartzeko ere unitate horiek erabiltzen dira.
Hozketa termoelektrikoa
aldatuHozketa-metodo horrek Peltier efektua erabiltzen du bero-fluxua sortzeko bi materialen arteko elkargunean. Peltier efektua oso ohikoa da kanpinetarako edo hozkailu eramangarrietarako, eta baita osagai elektronikoak eta tresna txikiak hozteko ere.
Hozketa magnetikoa
aldatuHozketa magnetikoa edo demagnetizazio adiabatikoa efektu magnetokalorikoan oinarritzen den hozketa-teknologia da. Metodo horretan tenperatura jaitsiera solido magnetikoen propietate intrintsekoen bidez egiten da. Hoztailea, gehienetan, izotz paramagnetiko bat izaten da, zerio magnesio nitratoa, esaterako. Dipolo magnetiko aktiboak, kasu horietan, atomoen geruza elektronikoak dira.
Hoztaileari eremu magnetiko handi bat aplikatzen zaio, horrela, dipolo magnetiko ezberdinak lerrokatu eta hoztailearen askatasun gradu horiek lortzean, entropia maila baxua lortzen da. Ondoren, beroaren barreiatzaile batek beroa xurgatzen du entropia galeraren ondorioz. Bero-barreiatzailearekin duen kontaktu termikoa moztu egiten da sistema isolatu eta eremu magnetikoa itzaltzeko. Horren bidez, hoztailearen bero-truke gaitasuna handitzen da, hoztailearen tenperatura bero-barreiatzailearena baino baxuagoa izatea lortzen baita.
Giro tenperaturan beharrezko propietate horiek betetzen dituzten material gutxi daudenez, orain arte, erabilera kriogenikora eta ikerketara mugatu da hozketa magnetikoa.
Beste metodoak
aldatuBeste metodoen artean kokatzen da hegazkinek erabiltzen duten aire zirkulazioaren ekipoa. Hegazkinen kasuan, aire konprimitua eskuragarri dagoenean, metodo hori erabiltzen da zurrunbilozko tutuetan, hegazkinaren puntu ezberdinak hozteko. Hozketa termoakustikoak, berriz, soinu uhinak erabiltzen ditu, eta presiopean dagoen gasak bero-transferentzia edo bero-trukea egiten ditu. 1930eko hamarkadan oso ohikoa zen aire-zurrusten bidezko hozketa, batez ere, eraikin handietan airea girotzeko. Hozketa termoelastikoa metal adimendudun aleazio bidez egiten zen, metal horiek tenkatu eta erlaxatu egiten ziren. Stirling zikloko motor termiko askok alderantziz lan egin dezakete hozketarako erabili ahal izateko, horretarako motor horiek kriogeniarako erabiltzen den zoko bat dute. Gainera, beste mota batzuetako krio-hozkailuak daude, besteak beste, Gifford McMahoon, Joule-Thomson, pultsatutako-tutuen bidezkoa eta 2 mK eta 500 mK arteko tenperaturentzat diluzio bidezko hozkailuak.
Hozketa elastokalorikoa
aldatuBeste teknika potentzial bat da, eta solido-egoeran dauden lehengaien bidez egiten da hozketa. Metodo horren ikerketa nahiko berria da, eta materia super-elastikoek dituzten propietate berezietatik dator. Materia horiek tenperatura aldaketa bat jasaten dute estres mekanikoa aplikatzen zaienean, eta gertatzen den eragiketa horri efektu elastokalorikoa deritzo. Material super-elastiko horiek deformazio itzulgarria jasaten dute tentsio altuetan. Izan ere, materia horrek gune elastiko bat du tentsio-deformazio kurban, eta fase kristalino austenitikoa marensitiko bihurtzen delako sortzen da.
Material super elastikoak fase austenitikoan tentsioa jasaten duenean, eraldaketa exotermikoa jasaten du eta fase martensitikora igarotzen da. Prozesu horrek materiala berotzea eragiten du. Tentsioa kentzen zaionean materiala hasierako egoerara itzultzen da, hau da, fase austenitikora. Fase horretan beroa xurgatu eta inguruko materiala hozten du.
Hozketarako teknologia hori oso interesgarria da energia eta ingurumenaren ikuspuntutik, izan ere, oso eraginkorra den metodoa da. Hainbat material erabil daitezkeen arren, ohikoena forma aldaketen memoria duten aleazioak erabiltzea da. Gainera, isurketarik gabeko hozketak egiten dituztenez, ez dira toxikoak. Orain arte, gehien aztertu diren materialak nitinol eta Cu-Zn-Al aleazioak dira. Nilitola da aleaziorik oparoena, izan ere, 66 J inguru askatzen ditu cm3 bakoitzeko eta 16-20 K inguruko tenperatura aldaketak eragiten ditu. Formaren memoria duten aleazioak ekoiztea zaila denez, beste aukera batzuk ikertu behar izan dira, horien artean, kautxu naturala. Kautxuak ez du horrenbeste bero igortzen bolumen unitateko (12 J/cm3) , baina, eragiten duen tenperatura aldaketa 12 K ingurukoa da. Beraz, esfortzu eta kostu txikiarekin tenperatura aldaketa egokia lortzen da.[15]
Hala ere, erronkarik handiena energia-galerek eragiten dute histeresi-fenomenoaren ondorioz. Arazo hori zuzenean dago lotuta hozketa-metodo horrekin. Energia-galera gehienak bi faseen arteko bateraezintasunarekin lotuta daude, beraz, beharrezkoa da aleazioak moldatzea galerak murrizteko eta itzulgarritasuna eta eraginkortasuna handitzeko. Materialaren transformazio-gaitasuna eta energia-galerak orekatzeak efektu elastokaloriko handia ekoiztea dakarrenez, hozketarako aukera berri bat da.[16]
Hozkailuko atearen metodoa
aldatu“Fridge Gate” edo hozkailuko atearen metodoa hozkailuaren ate bat hozketa material gisa erabiltzen duen aukera eraginkor bat da, eta ez ditu termodinamikaren legeak urratzen. Energia bi egoeratan egon daiteke, eta partikula bat egoten da: energiaren egoera bat oinarrizko egoera da, bestea, berriz, egoera kitzikatua. Egoera kitzikatuak energia pixka bat gehiago izan ohi du, eta energia hori trantsizioa gertatzeko probabilitate altua izateko nahikoa da. Hiru osagai edo partikula mota daude hozkailuko atearekin erlazionatuta: lehenengoa, hozkailuaren barnean egoten da, bigarrena, kanpoaldean, eta, hirugarrena, elikadura iturri batera konektatuta. Azken osagaia tarteka berotu egiten da egoera kitzikatua lortu ahal izateko eta bero-iturria hornitzeko. Hozkailuaren barneko hozte-momentuan oinarrizko egoera duen partikulak inguruneko partikulen energia xurgatzen du, horrela, ingurua hozten du eta egoera kitzikatura igarotzen da. Ondoren, hozkailuaren kanpoaldeko partikulak (egoera kitzikatuan daudenak) oinarrizko egoerara itzultzen dira, eta energia askatu eta barneko partikulak berotzen dituzte. Azkenik, elikadura-iturriak egoera kitzikatuan dagoen partikula mugitzen du eta oinarrizko egoerara igarotzean energia-trukea gertatzen da. Azkenik, egoera kitzikatuko partikula oinarrizko egoera duen partikula berri batekin ordezkatzen da. Hori gertatuta, berriro zikloa hasteko prest dago.[17]
Erreferentziak
aldatu- ↑ Neuburger, Albert (2003). The technical arts and sciences of the ancients. London: Kegan Paul. p. 122. ISBN 0710307551.
- ↑ Neuburger, Albert (2003). The technical arts and sciences of the ancients. London: Kegan Paul. pp. 122–124. ISBN 0710307551.
- ↑ Anderson, Oscar Edward (1953). Refrigeration in America; a history of a new technology and its impact. [Princeton]: Published for the University of Cincinnati by Princeton University Press. pp. 5–6. ISBN 0804616213.
- ↑ Anderson, Oscar Edward (1953). Refrigeration in America; a history of a new technology and its impact. [Princeton]: Published for the University of Cincinnati by Princeton University Press. pp. 8–11. ISBN 0804616213.
- ↑ Anderson, Oscar Edward (1953). Refrigeration in America; a history of a new technology and its impact. [Princeton]: Published for the University of Cincinnati by Princeton University Press. pp. 11–13. ISBN 0804616213.
- ↑ Freidberg, Susanne (2010). Fresh : a perishable history (1st Harvard University Press pbk. ed.). Cambridge, Mass.: Belknap. pp. 20–23. ISBN 0674057228.
- ↑ Arora, Ramesh Chandra. "Mechanical vapour compression refrigeration". Refrigeration and Air Conditioning. New Delhi, India: PHI Learning. p. 3. ISBN 81-203-3915-0.
- ↑ Cooling by Evaporation (Letter to John Lining) (http://www.historycarper.com/resources/twobf3/letter1.htm) Archived (https://web.archive.org/web/20110128075748/http://www.historycarper.com/resources/twobf3 /letter1.htm) 2011-01-28 at the Wayback Machine.. Benjamin Franklin, London, June 17, 1758
- ↑ Burstall, Aubrey F. (1965). 9. A History of Mechanical Engineering. The MIT Press. ISBN 0-262-52001-X.
- ↑ Improved process for the artificial production of ice", U.S. Patent Office, Patent 8080, 1851 (http://patimg2.uspto.gov/.piw?Docid=00008080&homeurl=http%3A%2F%2Fpatft.uspto.gov%2Fnetacgi%2Fnph- Parser%3FSect1%3DPTO2%2526Sect2%3DHITOFF%2526p%3D1%2526u %3D%25252Fnetahtml%25252FPTO%25252Fsearchbool. html%2526r%3D1%2526f%3DG%2526l%3D50%2526co1%3DAND%2526d%3DPALL%2526s1%3D0008080 .PN.%2526OS%3DPN%2F0008080%2526RS%3DPN%2F0008080&PageNum=&Rtype=&SectionNum=& idkey=NONE&Input=View+first+page)
- ↑ Freidberg, Susanne (2010). Fresh : a perishable history (1st Harvard University Press pbk. ed.). Cambridge, Mass.: Belknap. p. 23. ISBN 0674057228.
- ↑ James Burke (1979). "Eat, Drink, and Be Merry". Connections. Episode 8. 41-49 minutes in. BBC.
- ↑ "Methods of Refrigeration: Ice Refrigeration, Dry Ice Refrigeration" (http://www.brighthubengineering.com /hvac/20353-methods-of-refrigeration-ice-refrigeration-and-dry-ice-refrigeration/). Brighthub Engineering. Retrieved 2016-02-29.
- ↑ Perry, R.H. & Green, D.W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw Hill, Inc. ISBN 0-07-049479-7. (see pages 12-27 through 12-38)
- ↑ Xie, Zhongjian; Sebald, Gael; Guyomar, Daniel (21 February 2017). "Temperature dependence of the elastocaloric effect in natural rubber". Physics Letters A. 381 (25-26): 2112–2116. doi:10.1016/j.physleta.2017.02.014 (https://doi.org/10.1016%2Fj.physleta.2017.02.014).
- ↑ Lu, Benfeng; Liu, Jian (18 May 2017). "Elastocaloric effect and superelastic stability in Ni–Mn–In–Co polycrystalline Heusler alloys: hysteresis and strain-rate effects". Scientific Reports. 7. doi:10.1038/s41598-017-02300-3 (https://doi.org/10.1038%2Fs41598-017-02300-3).
- ↑ Renato Renner (9 February 2012). "Thermodynamics: The fridge gate" (http://www.nature.com/nature/journal /v482/n7384/full/482164a.html). Nature. pp. 164–165. Bibcode:2012Natur.482..164R (http://adsabs.harvard.edu /abs/2012Natur.482..164R). doi:10.1038/482164a (https://doi.org/10.1038%2F482164a)
