குளிரேற்றல்

குளிரேற்றல் (refrigeration) என்பது ஓரிடத்தில் இருந்து வேறோர் இடத்துக்கு வெப்பம் கடத்தப்படுவதற்குச் செய்யப்படும் வேலையைக் குறிக்கும். இது பொதுவாக இயந்திர ஆற்றல் மூலம் செய்யப்படுகிறது. ஆனால் இதை காந்த சக்தி மூலமாகவும் மற்றும் பிற முறைகளை கையாண்டும் செய்யலாம். இது பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டிருக்கிறது. அவை வீட்டு குளிர்சாதனப்பெட்டிகள், தொழில்துறை, உறைப்பனி உருவாக்கம், காற்றுச்சீரமைத்தல், வெப்ப ஏற்றிகளில் பயன்படுகிறது.

வரலாற்று பயன்பாடுகள்

பனி அறுவடை 
முற்காலத்தில் உணவை பாதுகாக்க பனி பயன்படுத்தப்பட்டது. இங்கே இருந்து குளிரேற்றல் வரலாறு தொடங்குகிறது. காலங்காலமாக, பனி மற்றும் பனிக்கட்டி பருவகால அறுவடை பண்டைய கலாச்சாரங்கள் பெரும்பாலான வழக்கமான நடைமுறையாக இருந்தது. சீனர்கள், கிரேக்கர்கள், ரோமானியர்கள், பெர்சியர்கள் பனியை வைக்கோல், மின்காப்பு பொருள்கள், குகைகள் கொண்டு சேமித்து இருந்தனர். பெர்சியர்கள் பனியை ஒரு குழியில் சேமித்தனர். பனி பங்கீடு சூடான காலகட்டங்களில் உணவுகளை பதப்படுத்தவும் அனுமதித்தது.

16 ஆம் நூற்றாண்டில், இரசாயன குளிர்ப்பானங்களில் கண்டுபிடிப்பு செயற்கை குளிரேற்றலின் முதல் படிகளில் ஒன்றாக இருந்தது. சோடியம் நைட்ரேட் அல்லது பொட்டாசியம் நைட்ரேட் தண்ணீர் சேர்க்கப்படும் போது நீரின் வெப்பநிலையை குறைத்தது. இத்தாலியில், இத்தகைய ஒரு தீர்வு ஒயின் மற்றும் கேக்குகளுக்கு குளிர்ச்சியுட்ட பயன்படுத்தப்பட்டது.

19 ஆம் நூற்றாண்டின் முதல் பாதியில், பனி அறுவடை அமெரிக்காவில் பெரிய வணிகமாக அமைந்தது.

முதல் குளிர்ப்பதன அமைப்புகள் 

1756 இல் ஸ்காட்லாந்தில் உள்ள கிளாஸ்கோ பல்கலைக்கழகத்தில் வில்லியம் கலென் என்பவர் முதல் குளிர்ப்பதன அமைப்பை உருவாக்கி செயற்கை குளிரேற்றத்தை செய்து காட்டினார். ஒரு குழாயை பயன்படுத்தி ஒரு கொள்கலனில் பகுதி வெற்றிடம் உருவாக்கப்பட்டது. அதில் டைஎத்தில் ஈத்தர் வைக்கப்பட்டது. சுற்றியுள்ள காற்று வெப்பத்தை இது உறிஞ்சி சிறிது பனிக்கட்டியை உருவாக்கியது. ஆனால் அந்த நேரத்தில் எந்த நடைமுறை பயன்பாடும் இதற்கு இல்லை. 1758 ஆம் ஆண்டில், பெஞ்சமின் பிராங்க்ளின் மற்றும் ஜான் ஹாட்லி ஆகிய இரு கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக்கழக வேதியியல் பேராசிரியர்கள் சேர்ந்து நீராவியாகுதல் கொள்கை அடிப்படையில் வேகமாக ஒரு பொருளை குளிர்விக்க சோதனை மேற்கொண்டனர். இந்த சோதனை மூலம் அதிக ஆவியாகும் திரவங்களான் ஆல்கஹால் மற்றும் ஈத்தர் உபயோகித்து ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை நீரின் உறை வெப்பநிலைக்கு கீழ் கொண்டு செல்லளாம் என்று உறுதி செய்தனர். அவர்கள் ஒரு பாதரச வெப்பநிலைமானியின் வெப்பநிலையை ஆவியாதல் முறை மூலம் வெப்பநிலைமானியின் வெப்பநிலையை 7 °F (-14 °C) கொண்டுவந்தார்கள். அந்த சமயம் சுற்றுப்புற வெப்பநிலை 65 °F (18 °C) ஆகும். சோதனையின் போது வெப்பநிலைமானியின் வெப்பநிலை நீரின் உறைநிலையை (32 டிகிரி பாரன்ஹீட்)விட குறைந்த போது வெப்பநிலைமானியின் மேற்பரப்பில் மெல்லிய பனி படலம் உருவாதை பிராங்க்ளின் கவனித்தார். வெப்பநிலைமானியின் வெப்பநிலை 7 °F (-14 °C) அடைந்ததும் சோதனையை நிறுத்தினார்.

1805 இல், அமெரிக்க கண்டுபிடிப்பாளரான ஆலிவர் எவன்ஸ் எத்தில் ஈத்தர் போன்ற இரசாயனத்தை உபயோகிக்காமல் ஆவியாதல்-அழுத்தம் குளிர்பதன சுழற்சியில் அடிப்படையில் குளிர்ப்பதன அமைப்பை வடிவமைத்தார்.

1820 இல், பிரித்தானிய விஞ்ஞானி மைக்கேல் பாரடே உயர் அழுத்தம் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையை பயன்படுத்தி அம்மோனியா மற்றும் பிற வாயுக்களை திரவமக்கினார்.

ஜேக்கப் பெர்கின்ஸ் என்பவர் 1834 ல் ஒரு ஆவியாதல்-அழுத்தம் குளிர்பதன அமைப்பை உறுவாக்கி காப்புரிமைபெற்றர். இந்த அமைப்பு வேலை செய்தாலும் வணிக ரீதியாக வெற்றி பெறவில்லை.

1842 ஆம் ஆண்டில், ஒரு அமெரிக்க மருத்துவர், ஜான் கோரி வடிவமைத்த அமைப்பு நீரை பனியாக மாற்றியது. இந்த சிந்தனையின் அடிப்படையில் காற்று குளிர்ப்பதன அமைப்பை வீடுகள் மற்றும் மருத்துவமனைகளுக்கு உருவாக்கினார். அவரது அமைப்பு காற்றை அழுத்தி பின் சூடான அழுத்திய காற்றை நீரைக் கொண்டு பகுதி குளிர்விக்கப்பட்டது. பிறகு அழுத்திப்பட்ட காற்றை அகவெப்பமாறா (isentropic) முறையில் விரிவடைய செய்வதன் மூலம் நீரை உறைய வைக்ககூடிய வெப்பநிலையை அடைய வைத்தார். இதற்கு 1851 இல் அமெரிக்க காப்புரிமை அலுவலகம் காப்புரிமை வழங்கியது. கோரியினால் ஒரு வேலை செய்யும் முன்மாதிரி கட்டப்பட்டது, ஆனால் அவரது அமைப்பு ஒரு வணிக ரீதியாக தோல்வியை தழுவியது. .

அலெக்சாண்டர் ட்விநிங் என்பவர் 1848 ல் ஆவியாதல்-அழுத்தம் குளிர்பதன பரிசோதனையை ஆரம்பித்தார், இதற்காக 1850 மற்றும் 1853 இல் காப்புரிமை பெற்றார். அவர் 1856 அமெரிக்காவில் வணிகரீதியாக குளிர்ப்பதனம அமைப்பை அறிமுகப்படுத்தினார். இதற்கிடையில் ஆஸ்திரேலியாவில், ஜேம்ஸ் ஹாரிசன் கீலாங் என்பவர் 1851 இல் ஒரு இயந்திர பனி தயாரிப்பு கருவியை தயாரித்தார். தொடர்ந்து 1854 ல் வணிக ரீதியாக பனி தயாரித்தல் இயந்திரத்தை அறிமுகப்படுத்தினார். அவரது ஈத்தர் திரவ ஆவியாதல்-அழுத்தம் குளிர்பதன அமைப்பு 1855 ஆம் ஆண்டு காப்புரிமை பெற்றது. 1861 ஒரு டஜனுக்கும் மேற்பட்ட இயந்திரம் உபயோகத்தில் இருந்தன.

ஆஸ்திரேலியா, அர்ஜென்டினா, மற்றும் அமெரிக்கா மத்தியில் 1870 களில் குளிரூட்டப்பட்ட கப்பல் பற்றிய பரிசோதனையில் கவனம் செலுத்தின. வில்லியம் டேவிட்சன் என்பவர் அழுத்த குளிர்பதன அமைப்பை நியூசிலாந்தின் டுனேடின் கப்பலில் வணிக ரீதியாக பொருத்தி வெற்றி பெற்றார். 1882 ல் ஆஸ்திரேலியா மற்றும் தென் அமெரிக்காவின் பால் மற்றும் இறைச்சி தேவைக்காக போக்லாந்து தீவுகள் ல் இருந்து 1886 இல் 30,000 இறைச்சி ஒரு நீராவி அழுத்தம் அமைப்பு பொருத்தப்பட்ட எஸ எஸ் ஸெலெம்பேரியா என்ற கப்பல் மூலம் கொண்டு செல்லப்பட்டது.

அமெரிக்காவில் இயந்திர குளிர்சாதனப்பெட்டிகள் 1911 முதல் கிடைக்க பெற்றன.

பரந்த வணிக பயன்பாடு 
1870 களில், வணிகரீதியான குளிர்ப்பதன பிரிவுகளின் மிகப்பெரிய பயனராக மதுபானம் இருந்தது. அப்பொழுதும் ஒரு பகுதியினர் அறுவடை பனியை நம்பியிருந்தனர். பனி-அறுவடை தொழில் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் மிக பெரிய அளவில் வளர்ந்து இருந்தது. பெருநகர பகுதியில் மாசு மற்றும் கழிவுநீர் இயற்கை பனியை பாதிக்க தொடங்கின. இறுதியாக வடிப்பகம் கறை பனி பற்றி புகார் செய்ய தொடங்கின. மேலும் நவீன மற்றும் நுகர்வோர்-உபயோக குளிர்ப்பதன மற்றும் பனி தயாரித்தல் இயந்திரங்களுக்கு தேவை அதிகரித்தது.

1895 இல், ஜெர்மன் பொறியாளர் கார்ல் வோன் லின்டி பெரிய அளவிலான திரவ காற்று உற்பத்தி செயல்முறையை உருவாக்கினார், அதனுடன் திரவ ஆக்சிஜன் உற்பத்தி செயல்முறையையும் உருவாக்கினார்.

1840 ம் ஆண்டு ஐக்கிய அமெரிக்காவில் பால் பொருட்களை குறுகிய தூரம் கொண்டு செல்ல குளிரூட்டப்பட்ட இரயில் வண்டி போக்குவரத்து அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. 1867 ஆம் ஆண்டு டெட்ராய்டின் JB சதர்லேண்ட், மிச்சிகன் குளிர்சாதன பெட்டி காருக்கான காப்புரிமை பெற்றார்.

1900 ஆம் ஆண்டு வாக்கில், சிகாகோவில் இறைச்சி பொதி வீடுகள் அம்மோனியா-சுழற்சி வகை குளிர்ப்பதன இயந்திரத்தை உபயோக்க ஆரம்பித்தனர். 1914 வாக்கில், கிட்டத்தட்ட அனைத்து இடத்திலும் செயற்கை குளிர்ப்பதன இயந்திரம் பயன்படுத்தப்பட்டது.  பெரிய இறைச்சி பதப்படுத்துபவர்களான ஆர்மரின், ஸ்விஃப்ட், மற்றும் வில்சன் விலையுயர்ந்த அலகுகளை  வாங்கி ரயில் கிளை வீடுகள் மற்றும் தொலை விநியோக பகுதிகளில் சேமிப்பு வசதிகளை நிறுவினர்.

20 ஆம் நூற்றாண்டின் மத்திய காலம் வரை குளிர்ப்பதனம் இயந்திரம் லாரிகள் அல்லது வேக பார விசைப்பொறி வண்டிகளுக்கு நிறுவ வடிவமைக்கப்படவில்லை. குளிரூட்டப்பட்ட வாகனங்கள் உறைந்த உணவுகள், பழங்கள் மற்றும் காய்கறிகள், மற்றும் வெப்பநிலை உணர் ரசாயனங்கள் விரைவில் அழுகி கெட்டு போகிற பொருட்கள், போக்குவரத்துக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த மிக நவீன குளிர்சாதனப்பெட்டிகள் -40 மற்றும் 20 °C இடையே வெப்பநிலை வைத்திருக்க கூடியவை.

நுகர்வோர் மற்றும் இல்லம் பயன்பாடு 

குளோரோப்ளோரோகார்பன் (CFC) இரசாயனத்தை அடிப்படையாய் கொண்ட செயற்கை குளிர்ப்பான்களின் கண்டுபிடிப்பு நுகர்வோர் வீடுகளில் பாதுகாப்பாக பயன்படுத்த கூடியதாக இருந்தது. ப்ரீயான், டுபோண்ட் கார்ப்பரேஷனின் ஒரு முத்திரையாக இருந்தது. பின்னர் 1920 களில் ஹைட்ரோபுலோரோகார்பன் (HFC), மற்றும் ஹைட்ரோகுளொரொ புலோரோகார்பன்(HCFC)  ஆகிய குளிர்ப்பான்கள் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த குளிர்ப்பான்கள் அப்பொழுது பயன்படுத்தப்பட்ட மெத்தில் ஃபார்மேட், அமோனியா, மெத்தில் குளோரைடு, மற்றும் சல்பர் டை ஆக்சைடுயை விட  குறைவான ஆபத்துடையதாக இருந்தது. CFC குளிர்ப்பான்களின் நோக்கம் குளிர்ப்பதன இயந்திரம் வீட்டிற்கு ஆபத்து  உருவக்காத உபகரணமாக இருக்கவே. இருப்பினும் 1970 இல் இந்த சேர்மங்கள் வளிமண்டல ஓசோனுடன் வினை புரிவது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. வளிமண்டல ஓசோன், சூரிய புற ஊதா கதிர்களுக்கு எதிரான ஒரு முக்கியமான பாதுகாப்பு அமைப்பாக செயல் படுகிறது. அதனால் 1987 ஆம் ஆண்டு மாண்ட்ரீல் நெறிமுறை இந்த சேர்ம உபயோகத்தை கட்டுப்படுத்த கொண்டு வரப்பட்டது.

குளிரேற்றலின் தற்போதைய பயன்பாடுகள் 

தற்போது அநேகமாக குளிரேற்றல் மிக பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. இவை வீடுகள், உணவு விடுதிகள், பெரிய சேமிப்பு கிடங்குகள், கட்டிடங்கள் உணவுப்பொருள் பதப்படுத்தல் மற்றும் காற்றுச்சீரமைத்தல் போன்றவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சமையலறைகளில் குளிர்சாதனப்பெட்டிகள் பழங்கள் மற்றும் காய்கறிகளை சேமிப்பதற்கும் மீன் மற்றும் இறைச்சியை நீண்ட காலத்துக்கு பாதுகாப்பாக சேமிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வணிகம் மற்றும் உற்பத்தியில், குளிரேற்றல் பல வகையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குளிரேற்றம் ஆக்சிஜன், நைட்ரஜன், ப்ரொபேன் மற்றும் மீத்தேன் ஆகிய வாயுக்களை திரவமாக்க பயன்படுகிறது. அழுத்தப்பட்ட காற்றை தூய்மைபடுத்தவும், அதில் உள்ள ஈரப்பதத்தை குறைக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எண்ணெய் சுத்திகரிப்பு, இரசாயன ஆலைகள், மற்றும் பெட்ரோ இரசாயணம்  குளிரேற்றல் அவர்களின் சில குறைந்த வெப்பநிலை செயல்முறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உலோக தொழிலாளர்கள் எஃகு மற்றும் கருவிகளை குளிர்விக்க  குளிரேற்றலை பயன்படுத்துகின்றன.  லாரிகள், ரயில்கள், விமானங்கள் மற்றும் கடலில் செல்லும் கப்பல்கள் மூலம் வெப்பநிலை உணர் உணவுப்பொருளை மற்றும் பிற பொருட்களை கொண்டு செல்வதற்கு, குளிரேற்றல் தேவை படுகிறது.

குளிரேற்றல் முறைகள் 

குளிரேற்றல் முறைகளை சுழற்சி அல்லாத, சுழற்சி, வெப்பமின் மற்றும் காந்த என்று வகைப்படுத்தலாம்.

சுழற்சி அல்லாத குளிரேற்றல் 

சுழற்சி அல்லாத குளிரேற்றல் பனி உருகுதல் அல்லது உலர் பனி (உறைந்த கார்பன் டை ஆக்சைடு)  மூலம் நிறைவேற்றப்படுகிறது.  இந்த முறைகள் ஆய்வகங்கள் மற்றும் பட்டறைகள், அல்லது கையடக்க குளிரூட்டிகள் போன்ற சிறிய அளவிலான குளிரேற்றலில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
பனி கடல் மட்டத்தில் 0 °C (32 °F) உருக தொடங்குகிறது. பனி உருக 333.55 kJ / கிலோ (144 BTU / lb கிட்டத்தட்ட)வெப்பம் தேவை. அந்த வெப்பம் அருகில் உள்ள பொருளில் இருந்து எடுக்க படுவதால் உணவுப்பொருளின் வெப்பநிலை பராமரிக்கப்பட்டு சேமிக்கபடுகிறது.
திட கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைந்த வெப்பநிலையில் பொருட்கள் பராமரிக்க பயனளிக்கும்.

சுழற்சி குளிரேற்றல்

வெப்பமின் குளிரேற்றல்

காந்த குளிரேற்றல்

வெளி இணைப்புகள் 
 "The Refrigeration Cycle", from HowStuffWorks
 British Institute of Refrigeration
 Refrigeration History

மேற்கோள்கள் 

வெப்ப இயக்கவியல்
வேதியியல் செயல்முறைகள்
உணவு பதப்படுத்தல்