ฮีโร่แห่ง Chill ที่ไม่มีใครร้อง: เครื่องทำน้ำแข็งของคุณทำงานอย่างไร

ตั้งแต่ค็อกเทลเย็นฉ่ำในตอนเย็นของฤดูร้อนไปจนถึงเครื่องดื่มเย็นสำหรับปิกนิก น้ำแข็ง เป็นสิ่งจำเป็นสมัยใหม่ที่เรามักมองข้ามไป ก่อนที่จะมีการใช้งานตู้แช่แข็งและเครื่องทำน้ำแข็งอัตโนมัติอย่างกว้างขวาง การจัดหาน้ำแข็งอย่างสม่ำเสมอเป็นกระบวนการที่ลำบากซึ่งเกี่ยวข้องกับโรงน้ำแข็งและความพยายามด้านลอจิสติกส์จำนวนมหาศาล วันนี้คนถ่อมตัว น้ำแข็ง maker ไม่ว่าจะเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบสแตนด์อโลนหรือคุณสมบัติภายในตู้เย็นของคุณ ก็สร้างความมหัศจรรย์เล็กๆ น้อยๆ นี้ด้วยวิทยาศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพและน่าทึ่ง

ศาสตร์แห่งการแช่แข็ง: จากน้ำสู่น้ำแข็ง

โดยแก่นแท้แล้ว เครื่องทำน้ำแข็งเป็นเพียงเครื่องจักรที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ โดยจะกลายเป็นของแข็ง—น้ำแข็ง—เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิของมัน จุดเยือกแข็ง .

การเปลี่ยนแปลงเฟส

น้ำประกอบด้วยโมเลกุล $H_2O$ ในสถานะของเหลว โมเลกุลเหล่านี้จะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและเลื่อนผ่านกันและกัน หากต้องการเปลี่ยนน้ำของเหลวให้เป็นน้ำแข็ง เราต้องเอาออกให้เพียงพอ พลังงานความร้อน (ความร้อน) เพื่อทำให้โมเลกุลเหล่านี้ช้าลง เมื่อพวกมันเคลื่อนที่ช้าลงเพียงพอ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลจะล็อคพวกมันให้กลายเป็นรูปแบบแข็งทื่อซ้ำๆ ที่เรียกว่า a ตาข่ายคริสตัล - การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่าก การเปลี่ยนเฟส .

วงจรการทำความเย็น

กระบวนการกำจัดความร้อนเป็นหน้าที่ของ ระบบทำความเย็น ซึ่งมีหลักการเหมือนกันกับสิ่งที่ทำให้ตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศของคุณเย็นลงทั้งหมด วัฏจักรนี้เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหลักสี่ประการและของเหลวพิเศษที่เรียกว่าก สารทำความเย็น .

• คอมเพรสเซอร์: นี่คือหัวใจของระบบ มันสร้างแรงกดดันให้กับสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของมันสูงขึ้นอย่างมาก
• คอยล์คอนเดนเซอร์: สารทำความเย็นแรงดันสูงที่ร้อนจะไหลผ่านคอยล์ โดยปกติจะอยู่ที่ด้านหลังหรือด้านล่างของเครื่อง จะปล่อยความร้อนออกสู่อากาศโดยรอบ (ห้องครัว) เมื่อเย็นลง สารทำความเย็นจะเปลี่ยนกลับเป็นของเหลว
• เอ็กซ์แพนชันวาล์ว (หรือท่อคาปิลลารี): สารทำความเย็นเหลวไหลผ่านวาล์วแคบ ซึ่งจะลดแรงดันลงอย่างรวดเร็ว แรงดันที่ลดลงอย่างกะทันหันนี้ทำให้สารทำความเย็นเย็นลงมากทันที
• คอยล์เย็น: นี่คือจุดที่ความมหัศจรรย์เกิดขึ้นกับเครื่องทำน้ำแข็ง สารทำความเย็นเหลวที่มีความเย็นจัดจะไหลผ่านคอยล์ ซึ่งโดยปกติแล้วจะสัมผัสโดยตรงกับถาดน้ำแข็ง พื้นผิวที่เย็นนี้จะดึงความร้อนอย่างรวดเร็ว ออก ของน้ำทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง เมื่อสารทำความเย็นดูดซับความร้อนแล้วจะเปลี่ยนกลับเป็นก๊าซและไหลกลับไปยังคอมเพรสเซอร์เพื่อเริ่มวงจรอีกครั้ง

กายวิภาคของเครื่องทำน้ำแข็งอัตโนมัติ

ในตู้เย็นสมัยใหม่ส่วนใหญ่ เครื่องทำน้ำแข็งอัตโนมัติจะทำงานตามรอบเวลาที่เรียบง่าย โดยปกติแล้วจะผลิตน้ำแข็งเป็นชุดทุกๆ 1-2 ชั่วโมง

น้ำประปา

ขั้นแรก เครื่องทำน้ำแข็งต้องการน้ำ ก โซลินอยด์วาล์ว ควบคุมการไหลของน้ำจากท่อหลักในบ้านของคุณ (โดยปกติจะถูกกรอง) ให้เป็นท่อพลาสติกหรือโลหะขนาดเล็ก น้ำแข็ง mold หรือถาด โดยทั่วไปวาล์วนี้จะถูกกระตุ้นโดยตัวจับเวลาหรือเซ็นเซอร์

การแช่แข็งและการตรวจจับ

เมื่อแม่พิมพ์เต็มแล้ว คอยล์เย็น รอบแม่พิมพ์เริ่มทำให้น้ำเย็นลง ระยะเวลาของขั้นตอนนี้เป็นสิ่งสำคัญ เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็งอย่างสมบูรณ์ หนึ่งในสองวิธีทั่วไปจะส่งสัญญาณว่าน้ำแข็งพร้อมแล้ว:

• เทอร์โมสตัท/ตัวจับเวลา: ระบบพื้นฐานใช้ตัวจับเวลาแบบธรรมดา หลังจากผ่านระยะเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (เช่น 60 นาที) เครื่องจะถือว่าน้ำแข็งแข็งตัวแล้ว
• ออปติคัลเซนเซอร์ (ลำแสงอินฟราเรด): ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นใช้ลำแสงอินฟราเรดที่ส่องผ่านถังเก็บน้ำแข็ง เมื่อลำแสงถูกกองน้ำแข็งขวางไว้ เครื่องจะหยุดการผลิต เมื่อระดับลดลง ลำแสงจะถูกปลดบล็อก และการผลิตจะกลับมาทำงานอีกครั้ง สิ่งนี้มักเรียกกันว่าก เซ็นเซอร์เต็ม .

การเก็บเกี่ยวน้ำแข็ง

เมื่อน้ำแข็งก่อตัวเต็มที่แล้ว มันจะต้องถูกปล่อยออกจากแม่พิมพ์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า การเก็บเกี่ยว .

• องค์ประกอบความร้อน: ตัวเล็ก องค์ประกอบความร้อน ใกล้กับแม่พิมพ์จะเปิดใช้งานเป็นเวลาสั้นๆ (ประมาณ 10-15 วินาที) วิธีนี้จะทำให้พื้นผิวของแม่พิมพ์อุ่นขึ้นเล็กน้อย แค่เพียงพอที่จะละลายน้ำแข็งชั้นเล็กๆ แล้วปล่อยก้อนออกมา แต่ไม่มากพอที่จะละลายก้อนน้ำแข็งเอง
• แขนเป่า: แบบมีเครื่องยนต์ แขนดีดออก หรือคราดแล้วกวาดไปทั่วแม่พิมพ์ โดยดันก้อนที่คลายออกและเข้าไปในถังเก็บด้านล่าง เสียงดัง เสียงดังเอี๊ยด คุณได้ยินเสียงของลูกบาศก์หล่นลงถังขยะ

กลไกการปิดเครื่อง

เพื่อความสะดวก เครื่องทำน้ำแข็งอัตโนมัติต้องหยุดทำน้ำแข็งเมื่อถังเต็ม สิ่งนี้สำเร็จได้โดยก แขนปิดสายไฟ (หรือลวดประกัน) แขนนี้วางอยู่บนกองน้ำแข็ง ขณะที่ถังน้ำแข็งเต็ม ลูกบาศก์จะดันแขนขึ้นและค้างไว้ในตำแหน่ง 'ขึ้น' การเคลื่อนไหวทางกายภาพนี้จะสะดุดสวิตช์ ซึ่งบอกให้เครื่องทำน้ำแข็งหยุดวงจรของมัน เมื่อใช้น้ำแข็งและกองตกลง แขนจะถอยกลับลงมา กระตุ้นให้เครื่องเริ่มทำน้ำแข็งอีกครั้ง

วงจรการแช่แข็ง การทำความร้อน และการดีดออกที่ต่อเนื่องและเงียบเป็นข้อพิสูจน์ถึงวิศวกรรมอันชาญฉลาด ทำให้เราจัดหาน้ำแช่แข็งที่สมบูรณ์แบบได้อย่างต่อเนื่องตามความต้องการ

นอกเหนือจากตู้เย็น: เครื่องทำน้ำแข็งแบบพิเศษ

แม้ว่าเครื่องทำน้ำแข็งในตู้เย็นจะเป็นเครื่องที่ใช้บ่อยที่สุด แต่หน่วยเฉพาะทางก็ใช้เทคนิคที่แตกต่างกันเพื่อสร้างน้ำแข็งประเภทเฉพาะสำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์และในบ้าน

เกล็ดน้ำแข็งและนักเก็ต

• น้ำแข็งเกล็ด: น้ำแข็งเกล็ดใช้เป็นหลักในการจัดแสดงอาหารทะเลในร้านขายของชำโดยการขูดชั้นน้ำแข็งออกจากถังแนวตั้งแช่เย็น
• นักเก็ตน้ำแข็ง (หรือน้ำแข็งเคี้ยว): น้ำแข็งเนื้อนุ่มที่มีรูพรุนนี้เป็นตัวเลือกยอดนิยมในร้านอาหารและโรงพยาบาล ซึ่งผลิตขึ้นโดยการอัดเกล็ดน้ำแข็งให้เป็นเม็ดเล็กๆ ที่โปร่งสบาย

เครื่องทำน้ำแข็งใส

ปัญหาที่พบบ่อยเกี่ยวกับน้ำแข็งในตู้เย็นคือลักษณะที่ขุ่นมัว เกิดจากฟองอากาศและแร่ธาตุที่ติดอยู่ตรงกลางของลูกบาศก์ เครื่องทำน้ำแข็งใส (มักใช้โดยบาร์เทนเดอร์หรือเครื่องดื่มระดับไฮเอนด์) แก้ปัญหานี้โดยเลียนแบบกระบวนการแช่แข็งในทะเลสาบตามธรรมชาติ: พวกมันทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ช้าๆ และ ทิศทาง .

ด้วยการแช่แข็งน้ำจากชั้นล่างหรือชั้นบนสุดก่อนและปล่อยให้น้ำกวนอยู่ตลอดเวลา ฟองอากาศและสิ่งสกปรกจะถูกผลักออกและรวมตัวเป็นน้ำส่วนสุดท้ายเพื่อแช่แข็ง ซึ่งมักจะถูกทิ้งไป ผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำแข็งใสดุจคริสตัลที่ละลายช้าลงและไม่ทำให้เครื่องดื่มเจือจางเร็ว