История создания холодильных машин кратко
Обновлено: 05.07.2024
Сейчас холодильник является предметом первой необходимости. И сегодня нам сложно представить, как наши далёкие предки обходились без холодильников, особенно в теплое время года.
Как не трудно догадаться, несколько десятков столетий назад люди использовали для охлаждения продуктов разные емкости, наполненные льдом. Именно они являются самыми древними холодильниками. Часто они представляли собой отдельные помещения, наполненные льдом или плотным снегом. Такой способ применялся во многих странах в различных вариантах.
На Руси, например, для охлаждения и хранения продуктов летом применяли так называемые ледники, представлявшие собой сруб, зарытый в землю, накрытый настилом и дерном. Их в конце зимы или начале весны его набивали снегом или глыбами льда с реки. Отрицательная температура держалась там до самой осени благодаря изолирующим свойствам слоя земли.
В истории развития холодильника можно выделить следующие важные этапы: использование льда естественного происхождения, использование дров или керосина и аммиака, электрический прибор с фреоном.
Первые шаги на пути создания холодильника были предприняты только в 1748 году, когда Уильям Каллен научился использовать эффект охлаждения диэтилового эфира при интенсивном испарении для понижения температуры. Благодаря этому удалось придумать установку циклической генерации холода.
Потом был американец Томас Мур, который занимался транспортировкой сливочного масла, и в 1803 году придумал, как его доставлять покупателям в любую погоду. Своё изобретение Томас Мур назвал рефрижератором. Его агрегат состоял из стального короба, обернутого кроличьими шкурками, помещенного в деревянную бадью и засыпанного сверху льдом. Такая холодильная установка гарантировала сохранение свежести масла во время пути. Однако это был ещё далеко не полноценный холодильник. Прошло много времени, прежде чем холодильники заняли почетное место на большинстве кухонь мира.
А в середине 19 века было сделано колоссальное открытие: получение искусственного холода. Люди давно заметили, что испарение жидкости может охлаждать. Но только в 1858 году по методу Джона Гори французский учёный Фердинанд Карре создал первый искусственный лёд за счёт абсорбции аммиака. Он был использован для создания холодильников, применяемых в пивоварении и мясной промышленности.
Первые домашние холодильники появились тоже в середине 19 века. Тогда это были обыкновенные деревянные шкафы, набитые льдом.
Через 20 лет, в 1879 году немецкий учёный Карл фон Линде изобрёл холодильную машину с компрессором. Это был механический холодильник, в котором использовался паровой насос. Этот агрегат был способен производить искусственный лед в больших количествах. Он позволял получить за час 200 килограмм льда. Крупные холодильные установки сразу же начали использоваться на бойнях и пищевых фабриках. Кроме использования в промышленности, они также применялись для перевозки продуктов в железнодорожных вагонах - холодильниках.
Первые модели работали на метиловом спирте, а спустя 2 года инженер начал использовать аммиак. Карл фон Линде основал собственную компанию и за 10 лет продал около 700 холодильных машин. Но из-за больших размеров эти приборы больше подходили для производственных нужд, нежели для домашнего использования.
Первые бытовые холодильники работали на льду, произведённом большими промышленными установками. Лёд продавали населению: его использовали в специальных плотно закрывающихся шкафах для охлаждения продуктов. Их ещё называли гардеробы-холодильники.
Официально годом появления холодильника считается 1899 год: 8 августа Альберт Маршалл, изобретатель из американского штата Миннесота, получил патент на коммерческое использование своего изобретения. Серийное производство началось только через 12 лет, а число выпущенных приборов измерялось лишь сотнями. Альберт Маршалл создал рабочее устройство, которое было огромных размеров и потребляло много дров, угля и керосина. Домохозяйки побаивались новинки — она была громоздкой, шумной и издавала резкий неприятный запах газа.
Американские инженеры в 1911 году модернизировала устройство и разработали действующую модель. Выпуск наладила компания General Electric. Сам агрегат походил на огромный шкаф, но сильно гремел и источал жуткий запах. Работал этот агрегат на газу. При этом полезный объем продуктовой камеры оставлял желать лучшего, а стоил агрегат дороже новенького автомобиля.
Вскоре появились электрические холодильники. Первый электрический бытовой холодильник построил французский физик Марсель Одифрен. Они поступили в продажу в Чикаго в 1913 году.
Тогда впервые стали использовать электричество для работы бытовых холодильных установок. Но в трубках прибора циркулировал аммиак, что представляло опасность для потребителей. Холодильники той поры всё ещё оставались громоздкими сооружениями, в которых камера для продуктов составляла около 20 % от общего объёма конструкции.
В 1926 году Альберт Эйнштейн со своим учеником Лео Силардом придумал безопасный прибор, работающий на спирте. Однако изобретение гениального учёного не нашло применения.
Параллельно с Альбертом Эйнштейном датским инженером Кристианом Стинструпом в 1926 году был изготовлен более удобный для эксплуатации в домашних условиях агрегат, работающий на электроэнергии. Стиндруп придумал систему для бытового холодильного шкафа, которая не пахла и не шумела. Электромотор и компрессор этого прибора были закрыты герметичным корпусом, и внешне эта конструкция мало отличалась от современной техники.
Это был безвредный, бесшумный и долговечный холодильник, который предназначался для домашнего использования. Патент на это изобретение приобрела компания General Electric, и с тех пор началась эра домашних холодильных установок. Первый холодильник мог только охлаждать пищу, но уже за это хозяйки высоко оценили это полезное изобретение.
Когда компания General Electric это изобретение внедрила в производство, бытовые холодильники марки Monitor-Top стали очень популярны, несмотря на высокую цену. Компания General Electric продала около миллиона таких девайсов!
Через 2 года Томас Мидгли синтезировал фреон. С 1930 года в бытовых холодильниках в качестве хладагента применяется фреон. Тогда на смену различным токсичным веществам (аммиаку, сернистому ангидриду, хлорметилу) пришёл более безопасный хладагент – фреон.
Изобретение фреона стало важным событием в развитии холодильников. Фреон по сравнению с аммиаком имел более низкую температуру кипения и был значительно безопаснее. Это вещество в различных вариантах используется и в современной технике.
В 1939 году начали выпускать первые морозильные отделения, холодильники стали не только охлаждать, но и морозить. Морозильники появились сначала в виде отсека, а затем и отдельной камеры.
В 1949 году General Electric стала продавать двухкамерные холодильники.
Первые холодильники в СССР начали изготавливать еще до войны в 1937 году на Харьковском тракторном заводе. Они назывались ХТЗ-120. Массовое производство ХТЗ-120 было запущено в 1939 году. До войны было выпущено несколько тысяч холодильников объёмом 120 литров. Однако из-за войны наладить массовое производство холодильников не удалось.
После войны производить холодильники стали на автозаводе ЗИС. А в 1951 году начался выпуск знаменитых холодильников "Москва", которые отличалась высоким качеством сборки и долгим сроком эксплуатации. Многие из них отлично работают и сейчас.
Функция No Frost появилась в 1957 году. Систему вентиляция и льдогенераторы придумали в 1973 году, а роторные мотор-компрессоры – в 1983 году. Потом добавились полезные штуки вроде возможности перенавешивания двери, систем самодиагностики, отвода талой воды, контроля температуры, информирования об ошибках и класса энергоэффективности.
Прогресс не стоит на месте, а движется вперёд семимильными шагами. Современные бытовые холодильники очень многим отличаются от тех, которые изготавливались 50 – 60 лет назад. Они практически бесшумны, экономичны в плане расхода электроэнергии, имеют комфортный и стильный внешний и внутренний дизайн, а также радуют нас продолжительным сроком эксплуатации.
Сейчас в линейках многих брендов есть умные модели с многочисленными фишками. Некоторые холодильники понимают голосовые команды, распознают и помогают заказывать продукты. Нет предела совершенству!
В 1860-м году Ф. Карре, инженер из Франции предложил аппарат, способный превращать воду в лед. Именно это устройство считается прообразом современного бытового холодильника. Уже в 1862-м году этот же инженер представил на Всемирной Лондонской выставке более производительный аппарат, создававший уже блоки льда. В его основе была небольшая печь. С ее помощью разогревалась емкость с аммиаком. При нагреве он испарялся. Пары отводились в котел охлаждения. В свою очередь он был помещен воду и охлаждал ее до температуры замерзания.
Агрегат производил лед, однако он не мог охлаждать воздух. Кроме того, он требовал слишком больших затрат энергии. Исследования в данном направлении продолжались довольно долго. Например, шведские инженеры доработали агрегат француза, заменив печку газовой горелкой.
Первый настоящий холодильник
Лидерство по объемам производства холодильной техники в то время принадлежало США. В 1933-м году в Америке выпустили 5825 тыс. ед. Для сравнения в других странах суммарные объемы производства составляли:
- 100 тыс. — Великобритания;
- 30 тыс. — Германия;
- 17 тыс. — Швеция;
- 1,0 тыс. — Норвегия.
В СССР в этот период холодильное оборудование поставлялось из-за рубежа в штучных количествах. Чаще использовались шкафы-ледники.
Современные и инновационные системы холодильников
Уже вначале 1990-х годов начинается разработка следующих систем.
- Самодиагностика (Whirpool, США).
- Системы, контролирующие температуру внутри камеры, стабильность напряжения, процесс оттаивания, отвода талой воды и т.п. (GE).
- Внедрение синтезатора речи для голосовых предупреждений об ошибках использования (AEG).
- Создание опытных образцов, использующих энергию солнца (компания Brissonneau & Lotz Marine, Франция).
Проблемы экологии
Вплоть до 1980-х годов вещества групп ГХФУ и ХФУ составляли основной объем производимых хладагентов. К 1976-м году R12 производился в объеме 340 000 тонн ежегодно. Их них 27 000 тонн шло на производства охлаждающих систем. Спустя 10 лет объем суммарного производства достиг 1,123 млн. тонн. 30% из них приходилось на Америку, 20% — на европейские страны, по 10% — на Россию и Японию.
Далее началось изучение экологической безопасности хладагентов. Была выявлена связь между их применением и формированием парникового эффекта, разрушением озонового слоя и пр. В итоге вопрос о контроле выпуска ХФУ на международном уровне поднимается на состоявшейся в 1985-м году Венской конвенции по защите озонового слоя. Двумя годами позже индустриальные государства подписывают Монреальский протокол в Канаде.
Альтернативой R12 стал разработанный в начале 1990-х годов R134a. Этот хладагент содержит 1 компонент и безопасен для озонового слоя. Другими альтернативами стали R402 и пр. на основе ГХФУ, R407C и пр. на основе ГФУ. Ряд государств уже инвестировали в безопасные хладагенты и их разработку больше $2,4 млрд. Одни только исследования токсичности R134a длительностью в 7 лет потребовали суммарных затрат в $4,5 млн.
Современные тенденции
История освоения холода - тема слишком обширная, чтобы ее можно было исчерпывающе осветить в рамках данной статьи. Мы ограничимся описанием основных направлений, по которым прошло человечество в поисках способов искусственного производства холода.
О том, что продукты дольше хранятся в холоде, было известно еще в древние времена. Жители северных регионов пользовались природными ресурсами и хранили мясо на льду, под снегом, в пещерах.
Примитивные охлаждающие системы
Уже к 2500 г. до н.э. египтяне умели поддерживать пониженную температуру воды, храня ее в сосудах из глины, которая после соответствующего обжига становилась пористой. Вода медленно просачивалась через мельчайшие поры и испаряясь с поверхности сосудов, вызывала ее охлаждение. Для улучшения охлаждения рабам поручалось усиливать циркуляцию воздуха при помощи пальмовых опахал. Такие меры позволяли снизить первоначальную температуру воды на 10-15 градусов.
Способ охлаждения воздуха также был придуман задолго до появления вентиляторов и кондиционеров. Император Гелиогабал, правивший в Апеннинах, приказывал летом привозить с Альпийских гор снег и рассыпать его в саду, чтобы охлаждать воздух. Известно также, что халифы Багдада снаряжали большие караваны в горы Армении для доставки огромных количеств снега, часть которого набивалась между двойными стенами их дворцов, чтобы там устанавливалась легкая прохлада.
Многие столетия природный лед и снег оставались главными источниками холода. Только с приходом холодильной техники человек потерял зависимость от караванов со льдом.
Предки современных холодильных машин
Первые холодильные установки создавались ради получения искусственного льда. В 1775 году В. Гюллен получил искусственный лед следующим способом: поместил под стеклянный колпак емкость с водой и откачал из-под него воздух. Этот способ лег в основу газовых холодильников. Чуть позже, в 1799 году, М. Пикте получил искусственный лед замораживанием воды на поверхности резервуара, в котором расширялся воздух. Оба метода дали развитие двум основным типам холодильных установок.
Во второй половине 18 столетия активно разрабатывались способы получения искусственного льда именно за счет расширения воздуха. Практические работы в этом направлении подкреплялись теоретической базой о происходящих при этом процессах. К середине 19 века были изобретены три основных устройства, необходимых для производства холода:
1834г. - компрессионная машина Якоба Перкинсона
1844г. - машина для сжатия и расширения воздуха Джона Горри
1859г. - абсорбционная машина Фердинанда Карре
и база теоретических и практических способов стала достаточно полной для того, чтобы приступить к массовому производству холодильных агрегатов.
Как только принципы работы холодильных машин были сформулированы, началось их усовершенствование. Среди наиболее впечатляющих достижений, полученных с начала века стоит отметить:
- появление к 1930 г. первых хлорфторуглеродных соединений - фреонов
- миниатюризация оборудования - в 1900 г. холодильный компрессор с производительностью 340 кВт имел массу 46 тонн, а в 1990 уже 1,5 тонны
- создание бытового холодильного, и через 10 лет морозильного оборудования
- внедрение микропроцессоров
Промышленные рефрижераторы в России
В нашей стране холодильные машины в промышленном масштабе впервые были применены в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани. В 1889 г. были сооружены две холодильные установки на пивоваренных заводах. Первый производственный холодильник емкостью 250 т был построен в 1895 г. в Белгороде. Перевозки продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением начались в 1860 г.
Однако в дореволюционной России холодильная техника была развита слабо. В 1917 г. в стране насчитывалось всего 58 холодильников общей емкостью 57 тыс. т и холодопроизводительностью около 24 тыс. кВт. Холодильный транспорт состоял из 6500 двухосных железнодорожных вагонов с ледяным охлаждением и одного рефрижераторного судна грузоподъемностью 185 т.
Только после революции началось быстрое развитие этой техники в России. За годы Советской власти были построены крупные холодильники в мясной, рыбной, молочной и других отраслях пищевой промышленности, а также на транспорте. Уже в 1941 г. емкость холодильников в нашей стране составляла 370 тыс. т. В дальнейшем холодильные агрегаты совершенствовались и выпускались для бытового и профессионального использования.
Фактически только в XVIII веке зародились первые мысли об искусственном создании холода, и, следовательно, можно легко оценить достигнутый за два последних века прогресс.
Современные промышленные холодильные установки используются в торговле, сельском хозяйстве, общепите, медицине, химической и нефтегазоперерабатывающей промышленностях.
Ни для кого не секрет, что впервые человек начал использовать холод для хранения продуктов еще в доисторические времена. Древние охотники, принося домой добычу, старались спрятать ее в вечной мерзлоте.
Попытки создания первой искусственной системы охлаждения принято относить к древнему Египту. Тогда местные изобретатели стали использовать для охлаждения продуктов специальные сосуды с водой, которая вытекала и испарялась. В древних цивилизациях применяли также искусственные системы охлаждения воздухом, практиковали завоз снега и льда из гор.
В шестнадцатом столетии европейцы научились охлаждать жидкости и продукты питания при помощи растворенной в воде селитры. Немного позже выяснилось, что смешивание селитры со снегом позволяет получать более длительный и эффективный результат.
Первые холодильные установки начали конструировать для получения льда искусственным путем. Такие механизмы были прототипами современных льодогенераторов. Их использовали для получения технического и пищевого льда из проточной и морской воды.
Новая эра развития холодильных установок пришла вместе с оборудованием компрессора холодильной машины электрическим двигателем. Произошло данное событие благодаря усилиям Элиа Томсона в 1893 году. Хотя, в научных кругах до сих пор ведутся споры о том, кто действительно был первым в этой сфере. Таким образом, в 1895 году знаменитый французский физик Марсель Одифрен запатентовал абсолютно новый холодильный агрегат, который и стал прототипом современного холодильника. Первые холодильные установки на таком уровне начали выпускать одновременно несколько компаний. Холодильники имели весьма большие габариты, очень сильно шумели, а само полезное пространство для хранения было небольшим. Со временем начали появляться новые идеи и новые ученые, которые постепенно смогли модифицировать холодильные установки до неузнаваемости. Химики и физики практически со всего мира внесли неоценимый вклад в развитие конструирования и производства оборудования искусственного холода.
На современном этапе практически каждая отрасль промышленности не обходится без различных холодильных установок. Вариация конструкций и модельного ряда позволяет подбирать самые разнообразные и функциональные установки. Множество производителей по всему миру занимаются непрерывным совершенствованием технологий, поставляя на рынок все новые и новые технологические решения.
Читайте также: