শীতলীকরণ যন্ত্র

রেফ্রিজারেশন মেশিন সম্পর্কিত নিবন্ধ

রেফ্রিজারেটর হলো একটি তাপ ইঞ্জিন যা বিপরীতভাবে কাজ করে। সুতরাং, একটি তাপ ইঞ্জিন নিম্ন-তাপমাত্রার অঞ্চল থেকে তাপ গ্রহণ করে এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অঞ্চলে তা বর্জন করে। এই প্রক্রিয়াটি ঘটার জন্য, ইঞ্জিনটিকে অবশ্যই কাজ সম্পাদন করতে হয়। তবে, তাপ স্বাভাবিকভাবে কেবল উচ্চ-তাপমাত্রার অঞ্চল থেকে নিম্ন-তাপমাত্রার অঞ্চলে প্রবাহিত হয়। তাপ নিজে থেকে নিম্ন-তাপমাত্রার অঞ্চল থেকে উচ্চ-তাপমাত্রার অঞ্চলে প্রবাহিত হতে পারে না। এটি পূর্বে আলোচিত ক্লসিয়াসের বিবৃতির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। রেফ্রিজারেটরে যে প্রক্রিয়াটি ঘটে, তার জন্য পূর্ববর্তী ক্লসিয়াসের বিবৃতিটি নিম্নরূপে লেখা যেতে পারে:

একটি হিমায়ন যন্ত্রের (যা একটি চক্রে কাজ করে) পক্ষে কাজ না করে তাপকে নিম্ন তাপমাত্রার স্থান থেকে উচ্চ তাপমাত্রার স্থানে স্থানান্তর করা অসম্ভব ( তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র – ক্লসিয়াসের বিবৃতি)।

বাঁকা অক্ষরে লেখা অংশটি তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের একটি বিশেষ উক্তি। এই উক্তিটি শুধুমাত্র হিমায়ন যন্ত্রের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। শক্তির রূপ পরিবর্তন এবং তাপ স্থানান্তর করার প্রক্রিয়া।শক্তি চালু শীতলীকরণ যন্ত্রটি নিচের চিত্রের মতো দেখতে।

_{যন্ত্রটি একটি নিম্ন তাপমাত্রার স্থান (Q L} ) থেকে তাপ গ্রহণ করে (W) এবং সেই তাপ একটি উচ্চ তাপমাত্রার স্থানে (Q _H ) ছেড়ে দেয়। শক্তির সংরক্ষণ নীতি অনুসারে, এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে Q _L + W = Q _H ।

তাপ ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে যেমন দক্ষতা (efficiency) শব্দটি ব্যবহৃত হয়, তেমনি হিমায়ন যন্ত্রের ক্ষেত্রে কর্মদক্ষতা গুণাঙ্ক (KK) শব্দটি ব্যবহৃত হয়। একটি হিমায়ন যন্ত্রের কর্মদক্ষতা গুণাঙ্ক (KK) হলো নিম্ন তাপমাত্রার স্থান থেকে স্থানান্তরিত তাপ (Q _L ) এবং সেই তাপ স্থানান্তরের জন্য কৃত কাজ (W)-এর অনুপাত। গাণিতিকভাবে, এটিকে নিম্নরূপে লেখা যায়:

যদি আপনি একটি রেফ্রিজারেশন মেশিনের পারফরম্যান্স গুণাঙ্ক শতাংশে প্রকাশ করতে চান, তবে এই সমীকরণটিকে ১০০% দিয়ে গুণ করুন। একটি আদর্শ রেফ্রিজারেশন মেশিনের পারফরম্যান্স গুণাঙ্ক (রেফ্রিজারেশন মেশিনের কার্নো পারফরম্যান্স গুণাঙ্ক):

এমন অনেক শীতলীকরণ যন্ত্র আছে যা আমরা সাধারণত ব্যবহার করি, যেমন রেফ্রিজারেটর, এয়ার কন্ডিশনার (এসি) এবং হিট পাম্প।

রেফ্রিজারেটর

কন্ডেন্সার = বাষ্পকে তরলে রূপান্তর করে, কম্প্রেসার = সংকুচিত করে। কুলিং কয়েলগুলো সাধারণত রেফ্রিজারেটরের ভিতরে থাকে, আর কন্ডেন্সার কয়েলগুলো রেফ্রিজারেটরের বাইরে (রেফ্রিজারেটরের পিছনে) অবস্থিত থাকে।

কয়েলের ভিতরে একটি তরল পদার্থ থাকে যা দশার সাম্যাবস্থায় (তরল এবং বাষ্পীয় অবস্থায়) বিদ্যমান। এই তরল পদার্থটি রেফ্রিজারেন্ট নামে পরিচিত। অতীতে সাধারণত ব্যবহৃত রেফ্রিজারেন্ট ছিল ফ্রেয়ন। বর্তমানে ফ্রেয়ন আর ব্যবহার করা হয় না, কারণ এর নির্গমন ওজোন স্তরের ক্ষতি করতে পারে।

কম্প্রেসার মোটর (বিদ্যুৎ দ্বারা চালিত) রেফ্রিজারেন্টকে (বাষ্প আকারে) টেনে নেয় এবং এটিকে রুদ্ধতাপীয়ভাবে সংকুচিত করে। এই রুদ্ধতাপীয় সংকোচনের কারণে বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে বাষ্পের চাপও বৃদ্ধি পায়। কম্প্রেসার (উচ্চ তাপমাত্রা) এবং কনডেন্সারের (নিম্ন তাপমাত্রা) মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে উচ্চ-তাপমাত্রা ও উচ্চ-চাপের বাষ্প রেফ্রিজারেটরের পিছনে অবস্থিত কনডেন্সার কয়েলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়।

বাষ্পের তাপমাত্রা চারপাশের বাতাসের তাপমাত্রার চেয়ে বেশি, তাই যখন এটি কনডেন্সার কয়েলের মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন বাষ্প চারপাশের বাতাসে তাপ ছেড়ে দেয়। কনডেন্সারে ঘনীভূত হওয়ার কারণে, বাষ্প ঠান্ডা হয়ে তরলে পরিণত হয়। যখন এটি এক্সপ্যানশন ভালভের মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন তরলে পরিণত হওয়া রেফ্রিজারেন্ট রুদ্ধতাপীয়ভাবে প্রসারিত হয়। রুদ্ধতাপীয় প্রসারণের কারণে তরলটি আরও ঠান্ডা হয়ে যায় (এর তাপমাত্রা কমে যায়)। এই ঠান্ডা তরল রেফ্রিজারেটরের ভেতরের কয়েলগুলোতে প্রবাহিত হয়। যেহেতু কয়েলের ভেতরের তরল রেফ্রিজারেটরের বাতাসের চেয়ে ঠান্ডা, তাই তরলটি তাপ শোষণ করতে থাকে যতক্ষণ না রেফ্রিজারেন্ট বাষ্পে পরিণত হয় (তরলটি রেফ্রিজারেটরের ভেতরে তাপ শোষণ করে)। বাষ্পে পরিণত হওয়া রেফ্রিজারেন্টটি কম্প্রেসার মোটর দ্বারা শোষিত হয় এবং রুদ্ধতাপীয়ভাবে সংকুচিত হয়। এবং এভাবেই চলতে থাকে... (প্রক্রিয়াটি আবার পুনরাবৃত্তি হয়)। যেহেতু রেফ্রিজারেটরের ভেতরের তাপ কয়েলের ভেতরের তরলে চলে যায়, তাই রেফ্রিজারেটরটি ঠান্ডা হয়ে যায়।

এসি (এয়ার কন্ডিশনার)

যদিও যন্ত্রটির নকশা ভিন্ন, একটি এয়ার কন্ডিশনারের মূল কার্যপ্রণালী একটি রেফ্রিজারেটরের মতোই। এক্ষেত্রে, রেফ্রিজারেটরটি হলো একটি ঘর। সাধারণত, কুলিং কয়েলগুলো ঘরের ভেতরে এবং কনডেন্সার কয়েলগুলো বাইরে অবস্থিত থাকে। কনডেন্সার কয়েলের পেছনে একটি ফ্যান থাকে। ফ্যানের কাজ হলো কেবল বায়ু চলাচল নিয়ন্ত্রণ করা এবং কনডেন্সার কয়েলগুলোতে বাতাস প্রবাহিত করা, যার ফলে কনডেন্সার কয়েল এবং চারপাশের বাতাসের মধ্যে তাপ স্থানান্তর ত্বরান্বিত হয়। অন্যদিকে, কুলিং কয়েলের পেছনে একটি ব্লোয়ার থাকে। এর কাজ ফ্যানের মতোই। ফ্যান যেমন কনডেন্সার কয়েলের বাতাস বাইরে প্রবাহিত করে চারপাশের বাতাসে তাপ ছড়িয়ে দেয়, তেমনি ব্লোয়ার কুলিং কয়েলের বাতাস ভেতরে প্রবাহিত করে পুরো ঘরে ঠান্ডা বাতাস ছড়িয়ে দেয়।

তাপ পাম্প

হিট পাম্প সাধারণত শীতকালে ব্যবহার করা হয়। একটি হিট পাম্পের কার্যপ্রণালী রেফ্রিজারেটরের মতোই। পার্থক্য হলো, রেফ্রিজারেটর একটি ঘর ঠান্ডা করার যন্ত্র, আর হিট পাম্প একটি ঘর গরম করার জন্য ব্যবহৃত হয়। রেফ্রিজারেটর যেখানে ঘর থেকে তাপ শোষণ করে (QL ₎ এবং তা বাইরে ছেড়ে দেয় (QH ₎ , সেখানে একটি হিট পাম্প বাইরে থেকে তাপ শোষণ করে (QL ₎ এবং তা ঘরের ভেতরে ছেড়ে দেয় (QH ₎ । এই অতিরিক্ত তাপের কারণে ঘরটি উষ্ণতর হয়। গ্রীষ্মকালে, হিট পাম্পটিকে বিপরীতভাবে এয়ার কন্ডিশনার (AC) হিসেবে চালানো যায়।