Neopjevani heroj hladnoće: kako radi vaš ledomat

Od ledenog koktela u ljetnoj večeri do hladnjaka napunjenog za piknik, led je moderna potreba koju često uzimamo zdravo za gotovo. Prije raširene upotrebe zamrzivača i automatiziranih ledomata, dobivanje stalne zalihe leda bio je naporan proces koji je uključivao ledenjake i goleme logističke napore. Danas, skromni led maker , neovisno o tome radi li se o samostalnom uređaju ili o elementu unutar vašeg hladnjaka, izvodi ovo malo čudo uz učinkovitu, fascinantnu znanost.

Znanost o smrzavanju: od vode do leda

U svojoj srži, ledomat je jednostavno stroj koji iskorištava fizička svojstva vode: ona se pretvara u krutinu - led - kada joj temperatura padne ispod točka smrzavanja .

Promjena faze

Voda se sastoji od molekula $H_2O$. U svom tekućem stanju, te se molekule neprestano kreću, klizeći jedna pored druge. Da bismo tekuću vodu pretvorili u čvrsti led, moramo ukloniti dovoljno toplinska energija (toplina) za usporavanje tih molekula. Nakon što se dovoljno uspore, privlačne sile između molekula zaključavaju ih u kruti, ponavljajući obrazac koji se naziva kristalna rešetka . Ova transformacija je poznata kao a promjena faze .

Ciklus hlađenja

Proces uklanjanja topline je posao rashladni sustav , što je u principu identično onome što hladi cijeli vaš hladnjak ili klima uređaj. Ovaj ciklus uključuje četiri ključne komponente i posebnu tekućinu zvanu a rashladno sredstvo .

• Kompresor: Ovo je srce sustava. Tlači plinovito rashladno sredstvo, što dramatično podiže njegovu temperaturu.
• Zavojnice kondenzatora: Vruće rashladno sredstvo pod visokim pritiskom teče kroz zavojnice, obično na stražnjoj ili donjoj strani uređaja. Otpušta svoju toplinu u okolni zrak (kuhinja). Dok se hladi, rashladno sredstvo se ponovno pretvara u tekućinu.
• Ekspanzijski ventil (ili kapilarna cijev): Tekuće rashladno sredstvo prolazi kroz uski ventil, koji brzo smanjuje njegov tlak. Ovaj nagli pad tlaka uzrokuje da rashladno sredstvo trenutačno postane mnogo hladnije.
• Zavojnice isparivača: Ovdje se događa čarolija za ledomat. Superhladno tekuće rashladno sredstvo teče kroz zavojnice, koje su obično u izravnom kontaktu s ladicom za stvaranje leda. Ova hladna površina brzo povlači toplinu van vode, uzrokujući smrzavanje vode. Rashladno sredstvo, nakon što je apsorbiralo toplinu, pretvara se natrag u plin i teče natrag u kompresor kako bi ponovno pokrenulo ciklus.

Anatomija automatskog ledomata

U većini modernih hladnjaka, automatski ledomat radi u jednostavnom, vremenski određenom ciklusu, obično proizvodeći seriju leda svakih jedan do dva sata.

Opskrba vodom

Prvo, ledomat treba vodu. A solenoidni ventil kontrolira protok vode iz glavnog voda vašeg doma (obično filtriranog) u mali, plastični ili metalni led mold ili pladanj. Ovaj ventil obično pokreće mjerač vremena ili senzor.

Zamrzavanje i senzor

Nakon što se kalup napuni, zavojnice isparivača oko plijesni počinju hladiti vodu. Vrijeme za ovaj korak je ključno. Nakon što je voda potpuno zamrznuta, jedna od dvije uobičajene metode signaliziraju da je led spreman:

• Termostat/Timer: Osnovni sustav koristi jednostavan mjerač vremena. Nakon unaprijed određenog vremena (npr. 60 minuta), stroj pretpostavlja da je led čvrst.
• Optički senzor (infracrvena zraka): Sofisticiraniji sustavi koriste infracrvenu zraku koja se obasjava preko spremnika za led. Kada se zraka blokira hrpom leda, stroj zaustavlja proizvodnju. Kada razina padne, snop se deblokira i proizvodnja se nastavlja. Ovo se često naziva a puni senzor .

Žetva leda

Nakon što je led potpuno formiran, mora se osloboditi iz kalupa - proces poznat kao berba .

• Grijaći element: mali grijaći element u blizini kalupa se nakratko aktivira (oko 10-15 sekundi). Ovo lagano zagrijava površinu kalupa, tek toliko da se otopi sićušni sloj leda i oslobode kockice, ali nedovoljno da se same kockice otope.
• Ruka za izbacivanje: Motorizirani ruka za izbacivanje ili grabljama zatim pometite po kalupu, gurajući olabavljene kockice van u spremnik za pohranu ispod. Glasno zveket čujete zvuk kockica koje padaju u kantu.

Mehanizam za isključivanje

Radi praktičnosti, automatski ledomati moraju prestati proizvoditi led kada se posuda napuni. To se postiže a ruka za zatvaranje žice (ili žica za jamstvo). Ova ruka leži na vrhu hrpe leda. Kako se posuda za led puni, kockice guraju ruku prema gore i drže je u "gore" položaju. Ovaj fizički pokret aktivira prekidač, koji ledomatu govori da zaustavi svoj ciklus. Nakon što se led iskoristi i hrpa padne, ruka pada natrag, pokrećući stroj da ponovno počne proizvoditi led.

Kontinuirani, tihi ciklus zamrzavanja, grijanja i izbacivanja dokaz je pametnog inženjeringa, koji nam osigurava kontinuiranu opskrbu savršeno smrznutom vodom na zahtjev.

Izvan hladnjaka: Specijalni ledomati

Dok je rashladni ledomat najčešći, specijalizirane jedinice koriste različite tehnike za izradu specifičnih vrsta leda za komercijalnu i kućnu upotrebu.

Led u obliku pahuljica i grumena

• Led u ljuspicama: Led u ljuskama, koji se primarno koristi u izlozima morskih plodova u trgovinama, proizvodi se struganjem sloja leda s ohlađenog okomitog bubnja.
• Nugget Ice (ili led za žvakanje): Popularan izbor u restoranima i bolnicama, ovaj mekani, porozni led se pravi komprimiranjem leda u komadićima u male, prozračne kuglice.

Prozirni ledomat

Uobičajena pritužba na led u hladnjaku je njegov mutan izgled, uzrokovan zarobljenim mjehurićima zraka i mineralima koji se smrzavaju u središte kocke. Prozirni ledomati (koje često koriste barmeni ili za vrhunska pića) riješite to oponašanjem procesa prirodnog zamrzavanja jezera: zamrzavaju vodu polako i usmjereno .

Smrzavanjem vode prvo s donjeg ili gornjeg sloja i držanjem vode stalno miješanom, mjehurići zraka i nečistoće se istiskuju i koncentriraju u posljednji komadić vode za smrzavanje, koji se obično baca. Rezultat je kristalno čist, gust led koji se topi sporije i ne razrjeđuje pića tako brzo.