مبدأ عمل التبريد الميكانيكي بالضغط الهوائي المصاحب للمختبر

1. الضغط

يتدفق سائل التبريد الغازي منخفض الحرارة والضغط من المبخر، ويسحبه الضاغط. يبذل الضاغط شغلًا على هذا الجزء من الغاز (مستهلكًا طاقة كهربائية) ويضغطه بقوة. عندما يتحول سائل التبريد إلى بخار شديد الحرارة وعالي الضغط، تكون درجة حرارة هذا البخار أعلى بكثير من درجة حرارة المحيط، مما يُهيئ الظروف المناسبة لانطلاق الحرارة إلى الخارج.

2. التكثيف

يدخل بخار مادة التبريد عالي الحرارة والضغط إلى المكثف (وهو عادةً مبادل حراري أنبوبي ذو زعانف يتكون من أنابيب نحاسية وزعانف من الألومنيوم). تدفع المروحة الهواء المحيط للنفخ فوق زعانف المكثف. بعد ذلك، يُطلق بخار مادة التبريد حرارة إلى الهواء المتدفق في المكثف. نتيجةً للتبريد، يتكثف تدريجيًا من الحالة الغازية إلى سائل متوسط ​​الحرارة والضغط. عند هذه النقطة، تنتقل الحرارة من نظام التبريد إلى البيئة الخارجية.

3. التوسع

يتدفق سائل التبريد متوسط ​​الحرارة والضغط العالي عبر قناة ضيقة عبر جهاز الخنق، الذي يعمل على خنق وخفض الضغط، كما لو كان يسد فتحة أنبوب ماء بإصبع. عندما ينخفض ​​ضغط سائل التبريد فجأةً، تنخفض درجة حرارته بشكل حاد، ويتحول إلى خليط غاز-سائل ثنائي الطور منخفض الحرارة والضغط (ضباب).

4. تبخر

يدخل خليط الغاز والسائل منخفض الحرارة والضغط إلى المبخر، وتقوم مروحة أخرى بتدوير الهواء داخل الصندوق عبر زعانف المبخر الباردة. يمتص سائل التبريد حرارة الهواء المتدفق عبر زعانف المبخر، ويتبخر بسرعة، ويعود إلى حالة غازية منخفضة الحرارة والضغط. ونتيجةً لامتصاص الحرارة، تنخفض درجة حرارة الهواء المتدفق عبر المبخر بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى تبريد غرفة الاختبار.

بعد ذلك، يُسحب هذا الغاز منخفض الحرارة والضغط إلى الضاغط مرة أخرى، مُفعّلاً الدورة التالية. بهذه الطريقة، تتكرر الدورة بلا نهاية. ينقل نظام التبريد الحرارة من داخل الصندوق إلى الخارج باستمرار، ويُبددها في الغلاف الجوي عبر المروحة.