فريون

تتميز بقدرتها على التحول من غاز إلى سائل عند درجة حرارة 32 مئوية، وبقدرتها على الرجوع من سائل إلى غاز مرة أخرى إذا انخفضت درجة حرارتها عن 32 درجة مئوية. ولا تتجمد إلّا عند درجة حرارة -32 درجة مئوية تحت الصفر، وكانت بداية استعمالها في التطبيقات العملية للتبريد عام 1910م، وتم إنتاج العديد من الأجهزة المنزلية باستخدامها، منها ما كان يعمل على الكهرباء بضاغط Compressor كما هو الحال في القرن الواحد والعشرين، ومنها ما كان يعمل بطريقة بدائية، بحيث يتم إشعال شعلة نار تحت الضاغط Compressor سواء باستعمال شعلة غاز باستخدام أنبوبة الغاز العادية، أو بإشعال شعلة تستمد طاقتها من حوض صغير يتم تعبئته باستمرار بمادة الكاز Kerosene. وكان ذلك مصدر خطر كبير لأن من أكبر عيوب غاز الأمونيا أنه قابل للانفجار. وبالتالي فدرجة خطورته عالية جداً.[1][2][3]

وتم اكتشاف هذه المادة عام 1920م، والتي تتمتع بنفس صفات الأمونيا، وبنفس درجات حرارة التحول والتجمد، وتم استعمالها بالفعل لمدة 10 سنوات في ثلاجات المنازل من سنة 1920م-1930م، وذكرت بعض المصادر بأنه تم استخدامها لمدة 40 سنة.[3] ولكن بسبب سميته العالية -لأنه غاز سام جداً واحتمالية تسربه واردة- فقد تم الاستغناء عنه بمجرد الوصول إلى مادة أخرى أفضل منه.

والمرموز له بالرمز R40. والذي تم اكتشافه عام 1921م عن طريق مكتشفه توماس ميدغلي.

ومن ثم توالى اكتشاف المزيد من المركبات الكيماوية العضوية

1- يقوم الكباس؛ المسمى (الضاغطCompressor)، بضخ الغاز -والذي من المفترض أن يكون سائلاً وهو في داخل الضاغط- مضغوطاً بقوة ضغط عالية داخل الأنابيب، وللتأكد من تحويله جميعه إلى سائل، يضغطه أولاً داخل أنابيب خارجية معرضة للهواء تسمى (الراديتر Radiator) -الاسم العلمي له هو المُكثّف Condenser، ويتم صناعة حجمها وطول أنابيبها حسب كمية الغاز وحجم الجهاز والحيز المراد تبريده. كي تتمكن من تكثيف الغاز وتحويله إلى سائل، حيث أن ميزة هذا الغاز هو أنه يتكثف عند درجة حرارة 32 مئوية (أي يتحول من الحالة الغازية إلى حالة السيولة).

2- يستمر في سيره مضغوطاً من المكثف الخارجي المعرض للهواء المسمى (الراديتر Radiator) إلى داخل أنابيب رفيعة جداً تمسى «كابلري تيوب Capillary Tube».

3- ينتقل غاز الفريون (ويكون سائلاً في هذه الحالة) من خلال «منظم التدفق المُسمى Expansion Valve» وبقوة الضغط ينتقل من هذه الأنابيب الرفيعة إلى أنابيب المُجَمِّد (الفريزرFreezer) -الاسم العلمي له هو المُبَخِّر Evaporator.

4- فيدخل فجأة إلى داخل أنابيب كبيرة الحيز من الداخل، أبرد من الحيز السابق الذي كان فيه، والتي هي هنا أنابيب المبخر Evaporator (الفريزرFreezer)، والتي يساوي حجمها خمسة أضعاف إلى عشرة أضعاف حجم الأنابيب الرفيعة التي كان فيها، وأبرد بكثير من المكثف بسبب قوة الضغط التي كان فيها، فيتحول في هذه اللحظة سائل الفريون إلى بخار (أي يرجع غازاً كما كان)، لأن من خواصه التحول إلى الحالة الغازية في مثل هذه الظروف، وهنا لا بد له من كمية حرارة كافية لمساعدته على تحوله إلى غاز مرة ثانية.

5- وهكذا، وبقوة السحب القادمة من الطرف الآخر من الكباس (الضاغطCompressor)، حيث أن الكباس نفسه له طرفان، كل طرف يخرج منه أنبوب، أحدهما طرف للضغط، ولذلك سُمي الضاغط، والطرف الآخر للسحب، لسحب الغاز الراجع من أنابيب المُجَمِّد (الفريزرFreezer)، وهكذا ينتهي المطاف بغاز الفريون راجعاً إلى داخل الكباس (الضاغط Compressor) مرة ثانية، ولكن على شكل سائل، انظر الرسم التوضيحي المرفق.

دورة غاز الفريون داخل الأجهزة

عند سيره داخل الأنابيب ووصوله منطقة أنابيب المُجَمِّد (الفريزرFreezer) -الاسم العلمي له هو المُبَخِّر Evaporator- عليه أن يتحول من سائل إلى غاز، وعملية تحوله من حالة السيولة إلى حالة البخار (الحالة الغازية) تحتاج إلى كمية كبيرة من الحرارة، وهي من خواصه الكيميائية، ففي هذه اللحظة يأخذ كمية الحرارة اللازمة لعملية التحول الخاصة به من جدران الأنابيب التي يسير بداخلها، وهي هنا طبعاً في هذه الحالة أنابيب المُجَمِّد (الفريزرFreezer)، فيقوم بامتصاص حرارة جدران الأنابيب، وعادة يتم صناعة أنابيب هذا الجزء من الأجهزة التي تحتوي منطقة التجمد أو التبريد الشديد (الفريزرFreezer) عادة من مواد عالية التأثر بالحرارة مثل الألمونيوم الخفيف أو من القصدير المقوى، وأحياناً النحاس، وهذه الأنابيب بدروها تقوم أيضاً بتعويض كمية الحرارة التي أخذها منها غاز الفريون، من محيطها، وطبعاً هنا تنخفض حرارة حيز التبريد أو (الفريزرFreezer) ومحتوياتها وبالتالي تنخفض حرارة الغرفة.

هنالك عوامل كثيرة تؤثر في سلاسة وسلامة ونجاح عملية تحول غاز الفريون من حالة إلى حالة منها:

1- الفرق بين الضغط الصادر من الكباس (الضاغطCompressor) والسحب من الطرف الثاني منه. وينتج هذا الفرق بسبب خلل في الصمامات مثلاً أو ضعف في تردد الطاقة المزودة للكباس، أو زيادة قلة زيت التبريد الموجود بداخل الكباس عن الحدود المصممة لها. على ألا يزيد هذا الفرق عن 0.25 أي ربع درجة.

2- وجود عائق في خط السحب أو خط الضغط، مثل الأوساخ الناتجة عن بقايا تسريب، لم يتم تنظيف آثارها.

3- انسداد، أو طول، أو قصر، أو انثناء، في الأنابيب الدقيقة، قد يؤثر على حرية تدفق السائل بداخلها.

4- استعمال نوع فريون درجة إزاحته مختلفة عن استطاعة وتصميم الضاغط.

5- سريان الغاز في كل جزء من أجزاء الجهاز وارتباط حجمه بالحيز المصمم له، فلا يجوز تغيير حجم أنابيب بحجم أو نوعية أخرى تكون أقصر أو أكبر من الحيز المحسوب له كمية ونوع الغاز.

6- درجة الحرارة الخارجية المحيطة بالجهاز، وتأثيرها على عمل الضاغط أو المكثف وطريقة تحويل الغاز إلى سائل.

7- تقطع أو تغير في تدفق الفريون وعدم تلاحقه والتحامه داخل الدائرة، مما يؤدي إلى تراكمات داخل جدران أنابيب المبخر (الفريزرFreezer).

8- عطل في المنظم الذي ينظم تدفق السائل من الأنابيب الدقيقة Caplory Tube إلى داخل أنابيب المبخر (الفريزرFreezer).