The Unsung Hero of Chill: How Your Ice Maker Works

از یک کوکتل یخ زده در یک عصر تابستانی گرفته تا یک کولر که برای پیک نیک بسته بندی شده است، یخ یک ضرورت مدرن است که ما اغلب آن را بدیهی می دانیم. قبل از استفاده گسترده از فریزرها و یخ سازهای خودکار، تهیه یک منبع ثابت یخ یک فرآیند پر زحمت بود که شامل خانه های یخی و تلاش های لجستیکی گسترده بود. امروز حقیر یخ maker چه یک وسیله مستقل یا یک ویژگی داخل یخچال شما، این معجزه کوچک را با علم کارآمد و جذاب انجام می دهد.

علم انجماد: از آب تا یخ

در هسته خود، یخ ساز صرفاً ماشینی است که از ویژگی فیزیکی آب بهره برداری می کند: وقتی دمای آن به زیر دمای آب می رسد، به جامد تبدیل می شود - یخ. نقطه انجماد .

تغییر فاز

آب از مولکول های $H_2O$ ساخته شده است. در حالت مایع، این مولکول ها دائماً در حال حرکت هستند و از کنار یکدیگر می لغزند. برای تبدیل آب مایع به یخ جامد باید به اندازه کافی آن را حذف کنیم انرژی حرارتی (گرما) برای کند کردن این مولکول ها. هنگامی که آنها به اندازه کافی کند می شوند، نیروهای جاذبه بین مولکول ها آنها را در یک الگوی سفت و تکرار شونده به نام شبکه کریستالی . این تبدیل به عنوان a شناخته می شود تغییر فاز .

چرخه تبرید

فرآیند حذف گرما کار این است سیستم تبرید ، که در اصل با چیزی که کل یخچال یا کولر گازی شما را خنک می کند یکسان است. این چرخه شامل چهار جزء کلیدی و یک سیال خاص به نام a مبرد .

• کمپرسور: این قلب سیستم است. مبرد گازی را تحت فشار قرار می دهد که به طور چشمگیری دمای آن را افزایش می دهد.
• کویل های کندانسور: مبرد داغ و پرفشار از طریق سیم پیچ ها، معمولاً در پشت یا پایین دستگاه جریان می یابد. گرمای خود را در هوای اطراف (آشپزخانه) آزاد می کند. با سرد شدن، مبرد دوباره به مایع تبدیل می شود.
• دریچه انبساط (یا لوله مویرگی): مبرد مایع از یک شیر باریک عبور می کند که به سرعت فشار آن را کاهش می دهد. این افت ناگهانی فشار باعث می شود که مبرد فوراً بسیار سردتر شود.
• کویل های اواپراتور: اینجاست که جادو برای یخ ساز اتفاق می افتد. مبرد مایع فوق سرد از طریق سیم پیچ ها جریان می یابد که معمولاً در تماس مستقیم با سینی یخ ساز هستند. این سطح سرد به سرعت گرما را جذب می کند بیرون آب، باعث یخ زدن آب می شود. مبرد با جذب گرما، دوباره به گاز تبدیل می شود و دوباره به سمت کمپرسور جریان می یابد تا چرخه دوباره شروع شود.

آناتومی یخ ساز اتوماتیک

در اکثر یخچال‌های مدرن، یخ‌ساز خودکار در یک چرخه ساده و زمان‌بندی‌شده کار می‌کند و معمولاً هر یک تا دو ساعت یک دسته یخ تولید می‌کند.

تامین آب

ابتدا یخ ساز به آب نیاز دارد. الف شیر برقی جریان آب را از خط اصلی خانه شما (معمولاً فیلتر شده) به یک فلز کوچک، پلاستیکی یا فلزی کنترل می کند. یخ mold یا سینی این شیر معمولاً توسط یک تایمر یا یک سنسور فعال می شود.

انجماد و حس کردن

پس از پر شدن قالب، کویل های اواپراتور اطراف قالب شروع به سرد شدن آب می کند. زمان این مرحله بسیار مهم است. هنگامی که آب به طور کامل منجمد شد، یکی از دو روش رایج نشان می دهد که یخ آماده است:

• ترموستات/تایمر: یک سیستم پایه از یک تایمر ساده استفاده می کند. پس از مدت زمان از پیش تعیین شده (مثلاً 60 دقیقه)، دستگاه یخ را جامد فرض می کند.
• سنسور نوری (پرتو مادون قرمز): سیستم های پیچیده تر از پرتوی مادون قرمزی استفاده می کنند که در سطل ذخیره یخ تابیده می شود. هنگامی که پرتو توسط توده ای از یخ مسدود می شود، دستگاه تولید را متوقف می کند. هنگامی که سطح پایین می آید، پرتو باز می شود و تولید از سر گرفته می شود. این اغلب به عنوان یک نامیده می شود سنسور کامل .

برداشت یخ

هنگامی که یخ به طور کامل تشکیل شد، باید از قالب آزاد شود - فرآیندی که به آن معروف است برداشت .

• عنصر گرمایش: یک کوچک عنصر گرمایش در نزدیکی قالب به طور خلاصه فعال می شود (حدود 10-15 ثانیه). این کمی سطح قالب را گرم می کند، فقط به اندازه ای که یک لایه کوچک یخ آب شود و مکعب ها آزاد شوند، اما نه به اندازه ای که خود مکعب ها ذوب شوند.
• بازوی اجکتور: یک موتوری بازوی اجکتور یا چنگک پس از آن بر روی قالب می‌چرخد و مکعب‌های شل شده را به بیرون و داخل سطل ذخیره‌سازی زیر فشار می‌دهد. با صدای بلند چنگ زدن صدای افتادن مکعب ها در سطل را می شنوید.

مکانیسم خاموشی

برای راحتی، یخ سازهای خودکار باید وقتی سطل زباله پر است، یخ را متوقف کنند. این توسط یک به دست می آید بازوی قطع کننده سیم (یا سیم وثیقه). این بازو در بالای توده یخ قرار دارد. همانطور که سطل یخ پر می شود، مکعب ها بازو را به سمت بالا فشار می دهند و آن را در وضعیت "بالا" نگه می دارند. این حرکت فیزیکی یک سوئیچ را خاموش می کند که به یخ ساز می گوید چرخه خود را متوقف کند. پس از استفاده از یخ و افتادن توده، بازو به پایین می‌افتد و باعث می‌شود دستگاه دوباره شروع به ساخت یخ کند.

چرخه مداوم و بی‌صدا انجماد، گرمایش و بیرون‌زدن، گواهی بر مهندسی هوشمندانه است که عرضه مداوم و بر اساس تقاضای آب کاملاً منجمد را برای ما فراهم می‌کند.

فراتر از یخچال: یخ سازان تخصصی

در حالی که یخ ساز یخچال رایج ترین است، واحدهای تخصصی از تکنیک های مختلفی برای ایجاد انواع خاصی از یخ برای مصارف تجاری و خانگی استفاده می کنند.

یخ فلیک و ناگت

• یخ پولکی: یخ پولکی که عمدتاً در نمایشگرهای فروشگاه های مواد غذایی برای غذاهای دریایی استفاده می شود، با خراشیدن یک لایه یخ از روی یک درام عمودی سرد تولید می شود.
• یخ ناگت (یا یخ جویدنی): این یخ نرم و متخلخل که یک انتخاب محبوب در رستوران‌ها و بیمارستان‌ها است، با فشرده کردن یخ پوسته‌دار به گلوله‌های کوچک و هوادار ساخته می‌شود.

یخ سازهای شفاف

یک شکایت رایج در مورد یخ یخچال ظاهر کدر آن است که ناشی از حباب های هوا و مواد معدنی یخ زده در مرکز مکعب است. یخ سازهای شفاف (اغلب توسط بارمن ها یا برای نوشیدنی های سطح بالا استفاده می شود) این مشکل را با تقلید از فرآیند انجماد طبیعی دریاچه حل کنید: آنها آب را منجمد می کنند. به آرامی و جهت دار .

با یخ زدن آب از لایه پایینی یا بالایی ابتدا و نگه داشتن آب به طور مداوم به هم زدن، حباب های هوا و ناخالصی ها به بیرون رانده می شوند و در آخرین ذره آب متمرکز می شوند تا یخ بزنند که معمولاً دور ریخته می شود. نتیجه یخ شفاف و متراکم است که کندتر آب می شود و نوشیدنی ها را به سرعت رقیق نمی کند.