Soğutma Sistemi Nedir?
Soğutma terimi, bir alanın veya maddenin ortam sıcaklığının altında soğutulması veya orada bulunan ısının uzaklaştırılması işlemine verilen addır. Mekanik soğutma sistemleri, mevcuttaki ısıyı emmek için sıvı bir soğutucunun buharlaşmasını kullanır. Soğutucu sistem, yeniden kullanılabilmesi için bir döngüden geçer.
Ana Döngüler Şunlardır
- Buhar sıkıştırma
- Emme
- Buhar püskürtme veya buhar ejektör
- Hava
İlkel Dönemlerde Soğutma Sistemleri
Mekanik soğutma sistemlerinden daha önceki dönemlerde insanlar yiyeceklerini korumak için farklı yollar bulmuşlardır. Bazı insanlar, yerel olarak bulunan veya dağlardan getirilen ve bazen mahzenlerde saklanan buz veya kar soğutma sistemlerini kullanmayı tercih ettiler. Mahzenlerin ilk yapıları, zemine kazılmış, saman veya tahta ile kaplanmış, kar ve buz ile doldurulmuş deliklerden oluşmaktaydı. Diğer bazı insanlar ise yiyeceklerini saklamak için tuzlama, kurutma ve baharatlama yöntemlerini kullanırdı. Bu tekniklerin kullanılmasının bir sebebi, tüketilen gıdaların taze olmayan gıda, meyve ve sebzeden oluşmasından kaynaklanıyordu. Saklanması gereken gıdalar çoğunlukla ekmek, peynir ve tuzlu besinlerden oluşması anlamına geliyordu.
Genellikle süt ve peynirleri taze tutmak zor bir iştir. Bu sebepten dolayı süt ve peyniri muhafaza etmek için mahzende veya pencere kenarlarında saklandılar. Ancak bu yöntemlere rağmen hızlı bozulmayı önleyemediler. O dönemlerde insanlar pastörizasyon hakkında çok şey bilmiyorlardı. Bu nedenle bakteri istilası yaygındı. Sıcak havalarda sömürge günlerinde şımarık yiyeceklerden dolayı ‘yaz şikâyetinden ölmek nadir değildi. İnsanlar daha iyi bir gıda koruma sistemi için hazırdı.
Evaporatif Soğutma Nedir?
Hindistan’daki yaratıcı düşünürler bu ihtiyacı fark etti. Hindistan evaporatif soğutmanın kullanıldığı ilk yerdi. Evaporatif Soğutma Nedir? Bir sıvı hızla buharlaştığında, hızla genişler ve yükselen buhar molekülleri kinetik enerjilerini hızla arttırır. Enerji artışı, ortamın soğumasına neden olan buharın yakın çevresinden çekilir.
Daha sonra suya sodyum nitrat veya potasyum nitrat gibi kimyasallar ilave edilmesinin sıcaklığın düşmesine neden olduğu bulundu. Bu teknikle ilk olarak şarap soğutma sistemleri yapıldı ve 1550’de “soğutma” terimi olarak kaydedildi. Avrupa’da, özellikle İspanya, İtalya ve Fransa’da 1600 yılına kadar içecek soğutma sistemleri çok popüler hale geldi. Geceleri soğuk su bulmak için insanlar yeni bir teknik kullandı. Çözülmüş güherçile sahip su içinde uzun boylu şişeleri döndürerek çözüm üretiyorlardı. Bu çözüm çok düşük sıcaklıklar oluşturmak ve hatta buz yapmak için kullanıldı. 17. yüzyılın sonunda dondurulmuş meyve suları ve likörler dahil buzlu içecekler Fransız toplumunda çok popülerdi.
İlk Buz Fabrikası
Buz talebi kısa sürede çok güçlendi. 1799 yılında buz, ancak taşıma yolu ile gerçekleştirilebiliyor ve ticari olarak New York City’deki Canal Street’ten Charleston, Güney Carolina’ya gönderildi. Sevkiyat geldiğinde çok az buz kaldığı için girişim başarısız oldu. New England’dan Frederick Tudor ve Nathaniel Wyeth, buz işi için var olan büyük potansiyeli gördü ve 1800’lerin ilk yarısında çabalarıyla sektörde devrim yarattı. “Buz Kralı” olarak bilinen Tudor daha çok tropik iklimlere buz nakli yapmaya odaklanmıştı. Ürününün güvenli bir şekilde gelmesini sağlamak için farklı yalıtım malzemeleri denedi ve erime kayıplarını yüzde 66’dan yüzde 8’in altına düşüren buzhaneler inşa etti.
Wyeth, buz endüstrisini dönüştüren tekdüze buz bloklarını ucuz ve hızlı bir şekilde kesmek için bir yöntem geliştirdi. Depolama, nakliye ve dağıtımda daha az atıkla hız yönetim tekniklerini mümkün kıldı. İşe daha fazla şirket girdiğinde, fiyatlar düştükçe ve buz kullanan soğutma daha kullanılabilir hale geldiğinde buz endüstrisi çok hızlı bir şekilde büyüdü. 1879’da Amerika’da 35 ticari buz fabrikası açıldı. 10 yıl sonra 200’den fazla, 1909’a kadar ise 2.000 buz fabrikası oluştu. 1907’de yaklaşık 15 milyon ton buz tüketildi, bu da 1880’de tüketilen miktarın neredeyse üç katı idi. Üretime bir örnek vermek gerekirse 1847’de Thoreau’nun Walden göleti’nde her gün 1.000 ton buz çıkarılıyordu.
Ancak elde edilen ve üretilen buzun tamamen temiz olmadığı ve sağlık sorunlarına neden olduğu ortaya çıktı. Temiz, doğal buz kaynakları bulmak giderek daha zor bir iş haline geliyordu ve 1890’lara kadar kirlilik hat safhaya ulaştı ve arıtma teknolojisinin o günlerde daha gelişmemiş olması işi daha da imkânsız hale getirmişti. Biracılık endüstrisinde ilk sorunlar fark edildi sağlık konusunda ciddi sorunlar yaşandı. Daha sonra et paketleme ve süt endüstrileri ciddi şekilde etkilendi. Bir çeşit temiz, mekanik soğutmaya umutsuzca ihtiyaç olmuştu ve insanlar bunun nasıl yapılabileceği konusunda yeterli bilgilere sahip değildi.
İlk Buzdolabının Kim Tarafından, Ne Zaman İcat Edilmiştir?
Birçok yaratıcı bilim adamı, her birinin bir sonraki aşamada icat ettiği farklı keşiflerle ilk buzdolabının icat edilmesine vesile oldu oldu. İskoçyalı Dr. William Cullen, 1720 yılında bir vakumda sıvıların buharlaşmasını inceleyen ilk kişi oldu. Daha sonra 1748 yılında Glasgow Üniversitesi’nde bilinen ilk yapay soğutmayı keşfetti. Cullen, kısmi vakum oluşturmak için dietil bir kap üzerine yerleştirilmiş bir pompa kullanarak kaynama noktasına erişen sıvıların buharlaşma ısısı sayesinde absorbe edilmesinin ardından çevresini soğutması prensibinden yararlanıyordu. Böylece küçük bir miktar buz üretmeyi başardı ancak bu işlemin ticari olarak pek bir sürdürülebilirliği yoktu.
Amerikalı bir mucit olan Olvier Evans, 1805’te sıvı yerine buhar kullanan ilk soğutma makinesini tasarladı. Aslında yapmamış olmasına rağmen, John Gorrie adlı bir Amerikalı doktor, hastaları soğutmak için 1842’de Evans’a çok benzer bir üretim yaptı. Havayı soğutmanın en iyi yolunu bir gazı sıkıştırmak, daha sonra yayılan bobinler yoluyla göndermek ve daha sonra sıcaklığı daha da düşürmek için genişletmekti. 1851’de, buz yapma deneylerine odaklanmak için tıbbi uygulamasını bıraktıktan sonra ilk mekanik soğutma patentini aldı.
Linde Tekniği Nasıl Bulunmuştur?
1820’de bir Londralı olan Michael Faraday, ilk önce soğumaya neden olan bir çeşit amonyak sıvılaştırdı. Fransa’dan Ferdinand Carre, 1859’da ilk amonyak / su soğutma makinesini geliştirdi. Carl von Linde, buzdolabının oluşturulmasında da çok etkili oldu. 1873’te Münih’teki ilk pratik ve portatif kompresör soğutma makinesini tasarladı ve 1876’da önceki modellerinde kullandığı metil eter yerine amonyak döngüsü kullanmaya başladı. Linde daha sonra 1894’te büyük miktarlarda havanın sıvılaştırılması için yeni bir yöntem sayesinde Linde tekniği geliştirdi.
Bira endüstrisi, soğutmanın sağlayabileceği en büyük faydaları ilk fark edenlerden endüstrilerden biriydi. 1840’larda Alman Lager birası, Alman göçmenlerle birlikte Amerika’ya geldi ve Amerikan birasından çok daha iyi tadı vardı. Soğutma sayesinde bira fabrikaları tüm yıl boyunca tek tip bir ürün üretebildi. İlk buzdolaplarından biri (bir soğurma makinesi) S. Liebmann’ın 1870 yılında Brooklyn, New York’taki Sons Brewing Company tarafından kullanıldı. Hemen hemen her bira fabrikasında 1891 yılına kadar soğutma makineleri vardı.
Şikago’daki et paketleme endüstrisi, yaklaşık on yıl sonra mekanik soğutmayı benimseyen bir sonraki sektördü. 1914’e kadar neredeyse tüm Amerikan paketleme tesisleri günde 90.000 tonun üzerinde kapasiteye sahip amonyak sıkıştırma soğutma sistemini kullanıyordu. Zırh, Swift, Morris, Wilson ve Cudahy (beş büyük et paketleyici) özellikle soğutma teknolojisine düşkündü ve otomobillerde, şube evlerinde ve diğer soğuk hava depolarında kullandı. Endüstri soğutma sayesinde büyük ölçüde iyileştirildi, tüm yıl boyunca etin muhafazası mümkün oldu. Önceleri hayvanlar sadece kış aylarında kesilerek pazara sürülebilirken artık kış değil, herhangi bir zamanda piyasaya sürülebildi. Bununla birlikte et kalitesi çok daha iyi noktalara ulaştı.
Soğutma teknolojisi hızla toplumda popüler hale geldi, buzdolapları soba veya dikiş makineleri kadar yaygın bir hal aldı. 1884’te buz vagonu gibi kreasyonlar, pencerelerine “Buz Bugün” işaretlerini yayınlayan Amerikalılara buz dağıtıyordu. Popülerlikleri artmaya devam etmesine rağmen, sistemde birkaç hata vardı.
Kloroflorokarbon (CFC-Freon) Nedir?
1800’lerin sonundan 1929’a kadar inşa edilen buzdolaplarında zehirli gazlar kullanıldı; soğutucu olarak metil klorür, amonyak ve kükürt dioksit de kullanılmıştı. 1920’lerde metil klorür buzdolabından sızdığında çok sayıda ölümcül kaza meydana geldi. Korkunç olaylardan sonra, üç Amerikalı şirket daha az tehlikeli soğutma yöntemleri araştırmaya başladı. Bu araştırma, kompresör buzdolaplarında hızla kullanılan standart haline gelen kloroflorokarbonların (Freon) keşfedilmesine yol açtı. Freon yakındaki kişiler için daha güvenliydi, ancak daha sonra 1973 yılında Prof. James Lovelock tarafından ozon tabakasına zararlı olduğu keşfedildi. Daha fazla hasarı önlemek için, ozon tabakası üzerinde bilinen bir etkisi olmayan Hidroflourokarbonlar gibi yeni gelişmeler yapıldı. Kloroflorokarbonlar artık kullanılmamaktadır; günümüzde soğutmayı her zamankinden daha güvenli hale getiren sistemler kullanılmaktadır ancak bu sistemlerde çeşitli yerlerde yasadışı olarak görülmeye devam etmektedir.