Beim Kühlen werden Kühlbedingungen durch Wärmeabfuhr geschaffen. Es wird hauptsächlich zur Konservierung von Lebensmitteln und anderen verderblichen Gegenständen verwendet, um durch Lebensmittel verursachte Krankheiten zu verhindern. Es funktioniert, weil das Bakterienwachstum bei niedrigeren Temperaturen verlangsamt wird.
Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln durch Abkühlen gibt es seit Tausenden von Jahren, aber der moderne Kühlschrank ist eine neuere Erfindung. Laut einem Artikel aus dem Jahr 2015 im International Journal of Refrigeration macht die Nachfrage nach Kühl- und Klimaanlagen heute fast 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus.
Geschichte
Die Chinesen schneiden und lagern Eis um 1000 v. Chr. und 500 Jahre später lernten die Ägypter und Indianer, in kalten Nächten Tontöpfe auszulassen, um Eis herzustellen, so Keep It Cool, ein Heizungs- und Kühlunternehmen mit Sitz in Lake Park, Florida. Andere Zivilisationen wie die Griechen, Römer und Hebräer lagerten Schnee in Gruben und bedeckten sie laut der Zeitschrift History mit verschiedenen Isoliermaterialien. An verschiedenen Orten in Europa wurde im 17. Jahrhundert festgestellt, dass in Wasser gelöster Salpeter Kühlbedingungen schafft und zur Erzeugung von Eis verwendet wird. Im 18. Jahrhundert sammelten die Europäer im Winter Eis, salzten es, wickelten es in Flanell ein und lagerten es unter der Erde, wo es monatelang aufbewahrt wurde. Laut einem Artikel aus dem Jahr 2004, der im Journal der American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) veröffentlicht wurde, wurde Eis sogar an andere Orte auf der ganzen Welt verschifft.
Als Eis nicht war verfügbar oder praktisch, benutzten die Leute kühle Keller oder stellten Waren unter Wasser, so das Magazin History. Andere bauten ihre eigenen Eisboxen gemäß Keep It Cool. Holzkisten wurden mit Zinn oder Zink und einem Isoliermaterial wie Kork, Sägemehl oder Wasser ausgekleidet Seetang und mit Schnee oder Eis gefüllt.
Verdunstungskühlung
Das Konzept der mechanischen Kühlung begann, als William Cullen, ein schottischer Arzt, beobachtete, dass Verdunstung in den 1720er Jahren einen kühlenden Effekt hatte demonstrierte seine Ideen 1748 durch Verdampfen von Ethylether im Vakuum, so Peak Mechanical Partnership, ein Sanitär- und Heizungsunternehmen mit Sitz in Saskatoon, Saskatchewan.
Oliver Evans, ein amerikanischer Erfinder , entworfen, aber keine Kältemaschine gebaut t 1805 verwendete er Dampf anstelle von Flüssigkeit. 1820 verwendete der englische Wissenschaftler Michael Faraday verflüssigtes Ammoniak, um eine Abkühlung zu bewirken.
Jacob Perkins, der mit Evans zusammenarbeitete, erhielt 1835 laut History of Refrigeration ein Patent für einen Dampfkompressionszyklus mit flüssigem Ammoniak. Dafür wird er manchmal als „Vater des Kühlschranks“ bezeichnet.
John Gorrie, ein amerikanischer Arzt, baute 1842 auch eine Maschine ähnlich dem von Evans. Gorrie benutzte seinen Kühlschrank, der Eis erzeugte. um Patienten mit Gelbfieber in einem Krankenhaus in Florida abzukühlen. Gorrie erhielt 1851 das erste US-Patent für seine Methode zur künstlichen Erzeugung von Eis.
Andere Erfinder auf der ganzen Welt entwickelten laut Peak Mechanical weiterhin neue und verbesserte Techniken für die Kühlung, darunter:
- Ferdinand Carré, ein französischer Ingenieur, entwickelte einen Kühlschrank, der eine Mischung aus Ammoniak und Wasser verwendete 1859.
- Der deutsche Wissenschaftler Carl von Linde erfand 1873 eine tragbare Kompressorkühlmaschine mit Methylether und stellte 1876 auf Ammoniak um. 1894 entwickelte Linde auch neue Methoden zur Verflüssigung großer Mengen von Luft.
- Albert T. Marshall, ein amerikanischer Erfinder, patentierte die erste mechanische Auffrischung igerator im Jahr 1899.
- Der renommierte Physiker Albert Einstein patentierte 1930 einen Kühlschrank mit der Idee, einen umweltfreundlichen Kühlschrank ohne bewegliche Teile zu schaffen, der nicht auf Elektrizität angewiesen war.
Die Popularität der gewerblichen Kühlung wuchs laut Peak Mechanical gegen Ende des 19. Jahrhunderts aufgrund von Brauereien, wo 1870 der erste Kühlschrank in einer Brauerei in Brooklyn, New York, installiert wurde Um die Jahrhundertwende hatten fast alle Brauereien einen Kühlschrank.
Die Fleischverpackungsindustrie folgte nach Angaben des History Magazine mit dem ersten Kühlschrank, der 1900 in Chicago eingeführt wurde, und fast 15 Jahre später fast alle Fleischverpackungen Pflanzen verwendeten Kühlschränke.
Kühlschränke galten in den 1920er Jahren laut der Zeitschrift History als unverzichtbar in Privathaushalten, und mehr als 90 Prozent der amerikanischen Haushalte hatten eine Kühlschrank.
Heute haben fast alle Haushalte in den USA – 99 Prozent – mindestens einen Kühlschrank, und etwa 26 Prozent der US-Haushalte haben mehr als einen, so ein Bericht des US-Außenministeriums von 2009 Energie.
Wie funktioniert ein Kühlschrank?
Kühlschränke funktionieren heute sehr ähnlich vor über hundert Jahren zu Kühlschränken: durch Verdampfen von Flüssigkeiten, so SciTech.Kältemittel, die flüssigen Chemikalien, die zum Kühlen verwendet werden, verdampfen bei niedrigen Temperaturen.
Die Flüssigkeiten werden durch Rohre durch den Kühlschrank gedrückt und beginnen zu verdampfen. Wenn die Flüssigkeiten verdampfen, nehmen sie Wärme mit, während die Gase zu einer Spule an der Außenseite des Kühlschranks gelangen, wo die Wärme abgegeben wird. Die Gase werden zu einem Kompressor zurückgeführt, wo sie wieder flüssig werden, und der Zyklus wiederholt sich.
Sicherheit des Kühlschranks
Früh Kühlschränke verwendeten Flüssigkeiten und Gase, die nach Angaben der US Environmental Protection Agency (EPA) brennbar, giftig, hochreaktiv oder in Kombination waren. Thomas Midgley, ein amerikanischer Ingenieur und Chemiker, untersuchte 1926 sicherere Optionen und stellte fest, dass fluoridhaltige Verbindungen viel sicherer zu sein schienen. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die von DuPont als Freon vermarktet werden, erfreuten sich wachsender Beliebtheit, bis sich herausstellte, dass die Verbindungen fast 50 Jahre später die Ozonschicht in der Atmosphäre schädigen.
Die meisten heute hergestellten Kühlschränke verwenden Fluorkohlenwasserstoffe (HFCs), laut der California Energy Commission, die sicherer sind als CFCs und viele andere Optionen, aber immer noch nicht die idealsten. Die EPA führt eine aktualisierte Liste akzeptabler Materialien, die in Kühlschränken als Kühlmittel verwendet werden können.
Kühlschränke halten Lebensmittel sicher, jedoch nur, wenn sie bei angemessenen Temperaturen betrieben werden, gemäß der US-amerikanischen Food and Drug Administration. Wenn Kühlschränke nicht kalt genug gehalten werden, wachsen schädliche Bakterien in verderblichen Lebensmitteln schnell und können die Lebensmittel kontaminieren, was zu schweren Reizungen schwerer Lebensmittelvergiftungen führt, wenn sie gegessen werden. Die FDA empfiehlt, die Temperatur eines Kühlschranks auf maximal 40 ° C einzustellen Grad Fahrenheit (4,4 Grad Celsius); Außerdem sollte der Kühlschrank nicht übermäßig verpackt sein und verschüttetes Material sollte unverzüglich gereinigt werden.
Kühlschränke der Zukunft
Zu den neuen Technologien in der Kühlung gehören Festkörperkühlschränke und Kühlschränke, die Magnete verwenden
Kühlschränke setzen traditionell auf große Kompressoren, die viel Wärme erzeugen und einen Raum leicht aufheizen können, sagte Tony Atti, CEO von Phononic, einem Elektronikhersteller mit Sitz in Durham, North Carolina. Das Unternehmen hat seinen Namen von der Theorie der Phononen, Quantenpartikel, die Wärme transportieren.
Festkörperkühlschränke nutzen die gesamte Oberfläche des Kühlschranks, um die Wärme sehr langsam und absichtlich abzuleiten, sodass ein Temperaturanstieg im Raum praktisch nicht vorhanden ist und sich die Oberfläche des Kühlschranks kühl anfühlt. Atti erzählte Live Science. Diese Kühlschränke haben außerdem den Vorteil, dass sie frei von schädlichen Materialien und lauten Vorgängen sind und genauer gesteuert werden können.
Ein anderer neuer Kühlschranktyp verwendet Magnete, um einen vibrationsfreien, leisen und umweltfreundlichen Kühlschrank bereitzustellen. Der von Haier in Zusammenarbeit mit BASF und Astronautics gebaute Magnetkühlschrank basiert auf einem Konzept, das auf dem magnetokalorischen Effekt basiert und 1917 von Pierre Weiss und Auguste Piccard, französischen bzw. schweizerischen Physikern, nach einem Artikel von Andrej Kitanovski et al. Entdeckt wurde. Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Slowenien und Dänemark, die 2015 von Springer International Publishing veröffentlicht wurde.
Laut einer Pressemitteilung auf PR Newswire hat eine ordnungsgemäße Lagerung von Rotwein sehr spezielle Anforderungen, um den Geschmack und die Qualität zu erhalten . Der Haier-Kühlschrank verwendet eine magnetokalorische Wärmepumpe (mit einem Material, das sich in einem Magnetfeld erwärmt und abkühlt, wenn dies nicht der Fall ist) mit einem Kühlmittel auf Wasserbasis. Dies geht aus einer Pressemitteilung der BASF hervor, die auf reichlich vorhandenen und erschwinglichen Rohstoffen basiert. Der magnetische Kühlschrank verbraucht außerdem bis zu 35 Prozent weniger Strom als herkömmliche Kühlschränke.