電冰箱制冷原理

1、電冰箱制冷原理電冰箱既美觀又實(shí)用（它能為我們提供一個(gè)低溫的小空間（一般 冷凍室溫度在-6?,-30?（根據(jù)星級的不同），冷藏室溫度在-1,12?，箱 內(nèi)外溫差約在10?,60?（南北方有差別）（根據(jù)熱學(xué)知識，放入電冰箱內(nèi)的食品降溫就要放出熱量+（要冷藏 保+放出由q=cmAt決定的熱量（注:這里的c是物質(zhì)在冰點(diǎn)以上的比 熱）（要冷凍在冰點(diǎn)以下，還要放出q=Am , q=cmAt的熱量（這里的c 是物質(zhì)在冰點(diǎn)以下的比熱）（除此之外，還有50,的熱量從箱體傳入箱 內(nèi)，使箱內(nèi)溫度升高（這些熱量是被電冰箱吸收了嗎，還是它有致冷劑 的作用呢，這些都不是，它是把熱量從低溫的箱內(nèi)傳給了高溫的箱外 空間（這不

2、是違背了熱量由高溫物體向低溫物體傳遞的自然規(guī)律了嗎, 根據(jù)熱力學(xué)第二定律:熱量不能自動地由低溫的物體傳向高溫物體， 但是，熱量可以有條件地由低溫的物體傳向高溫的物體，這個(gè)條件就 是要消耗外功（電冰箱是靠它的制冷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的（電冰箱的制冷方 式有三種:機(jī)械壓縮式、吸收擴(kuò)散式和熱電式（壓縮式最常見，它是壓 縮機(jī)消耗電能而做了功，實(shí)現(xiàn)了熱量由低溫物體向高溫物體的轉(zhuǎn)移 （下面我們分析一下壓縮式電冰箱工作過程，來看一看熱量在各處是 怎樣轉(zhuǎn)移的（附圖為壓縮式電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖（它主要由壓縮機(jī)、冷凝器、 干燥過濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等組成（各部件以管道聯(lián)接而成一個(gè)封 閉系統(tǒng)（除用來吸熱的蒸發(fā)器安裝在箱體內(nèi)部

3、的上方外（此處溫度最 低為冷凍室），其它部件均安裝在箱體外部，便于散熱和維修（系統(tǒng)內(nèi) 充注一定量（120g左右）的制冷劑作為傳熱的媒質(zhì)一一工質(zhì)（家用壓縮 式電冰箱的制冷劑現(xiàn)多為氟里昂r12（壓縮面壓縮制冷劑r12在管道里 循環(huán)，在流經(jīng)各器件時(shí)進(jìn)行不同的相態(tài)變化而達(dá)到熱量從低溫移向高 溫的制冷作用，下面按圖示分段說明：ab段為制冷劑的壓縮過程（壓縮機(jī)將來自蒸發(fā)器的低溫低壓的 氟制冷劑蒸氣吸入，并壓縮成高溫高壓蒸氣，其壓力由p0升至pk（大 約10個(gè)大氣壓），這時(shí)壓縮機(jī)溫度接近高溫制冷劑蒸氣的溫度（大約60?左右）（它將以熱輻射、傳導(dǎo)，并使空氣對流的形式向外傳遞熱量 （因?yàn)闊彷椛湓谄錅厥腋哂诮^對零

4、度（-273?）時(shí)任何物體都可進(jìn)行，且 溫度越高，輻射越強(qiáng)，它是電冰箱外露部分溫度最高處（bc段為制冷劑的等壓冷卻過程（這一過程是在冷凝器的前半部 分進(jìn)行的，制冷劑在這一變化過程中將顯熱（物體在吸收或放出熱量 后，只有溫度發(fā)生變化;而物體狀態(tài)不變，把這吸收或放出的熱量稱 為顯熱）放出（冷凝器里制冷劑蒸氣溫度在50,60?，溫度比周圍環(huán)境空 氣要高，所以在冷凝器和周圍環(huán)境空氣間能自發(fā)地進(jìn)行熱交換，熱量 被周圍環(huán)境空氣吸收，制冷劑的熱量被帶走而被冷卻成飽和蒸氣（裝在封閉容器中的液體因吸收外界熱量而部分蒸發(fā)， 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，液面上的蒸氣稱為飽和蒸氣）（cd段為制冷劑的等溫等壓冷卻過程（這一過程是在

5、冷凝器的后 半部分進(jìn)行，制冷劑放出冷凝潛熱（物體在吸收或放出熱量后，并無 溫度的l降，只有物體的狀態(tài)改變，則所吸收或放出的熱量稱為潛熱 （一般潛熱較比熱大，電冰箱的制冷系統(tǒng)就是利用氟制冷劑在蒸發(fā)器 中蒸發(fā)吸收周圍大量的熱，在冷凝器中冷凝，放出制冷劑的熱，作為 潛熱，使蒸發(fā)器所在的周圍空間獲得低溫）而被冷卻成為常溫高壓液 體（這里的常溫是指冷凝器外周圍空氣的溫度由公式q=cmAt 因 c、 m為定值，所以q?At，即溫差越大，放熱越多（但冷凝器中制冷劑的 溫度只能為50,60?，如果能使周圍環(huán)境溫度降低就可使&增大，所 以電冰箱應(yīng)盡量安放在溫度低處使用，一般規(guī)定電冰箱應(yīng)避免陽光直 接照射和遠(yuǎn)離熱

6、源（de段為制冷劑的過冷過程（在液態(tài)制冷劑通過毛細(xì)管時(shí)，因與 溫度較低的回氣管進(jìn)行熱交換（毛細(xì)管一般纏繞在回氣管上）而得到 進(jìn)一步冷卻，使其成為“過冷”液體（液體的壓力一定，溫度低于該壓力 相對應(yīng)的飽和溫度時(shí)稱為過冷液體）（過冷能使制冷劑中殘余蒸氣充 分液化（ef段為過冷制冷劑的減壓膨脹過程（過冷的液體制冷劑從毛細(xì) 管噴射進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，減壓膨脹，制冷劑壓力從pk降至p0（約為0.5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）（物理學(xué)告訴我們，影響汽化的條件是壓強(qiáng)（即本文所說 的壓力，工業(yè)常用此表達(dá)壓強(qiáng)）和溫度（溫度越高，越利于汽化;壓力越 低，蒸發(fā)越快（現(xiàn)在壓力由很高（約10個(gè)大氣壓）一下降到很低，使得 制冷劑的沸點(diǎn)也隨

7、之降低，所以此時(shí)制冷劑立即由液態(tài)變氣態(tài)，吸收 大量的熱（r12沸點(diǎn)為在1個(gè)大氣壓下-29.8?），這些熱量來自蒸發(fā)器 周圍的空間和存放的物品中，至使蒸發(fā)器周圍溫度很低（接近-29.8?）（f-g段為制冷劑的等溫等壓吸熱過程（剩余的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā) 器的后半段吸收冷卻物質(zhì)的熱量而蒸發(fā)，成為飽和蒸氣，制冷劑吸收 的熱量就是維持它蒸發(fā)用的潛熱，正是在蒸發(fā)器的這一過程實(shí)現(xiàn)了對 電冰箱的箱內(nèi)空間和存放物品的制冷作用（g-a段為氣態(tài)制冷劑的等壓過熱過程（飽和的制冷劑蒸氣從蒸發(fā) 器出來后，經(jīng)位于箱體外表面的回氣管受到熱作用，使其溫度高于飽 和溫度而成為過熱蒸氣（這時(shí)的低溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于制冷劑的沸點(diǎn)，使制冷 劑殘存

8、的液體充分汽化，可避免沖缸故障（經(jīng)過上述過程，制冷劑在系統(tǒng)中完成了一個(gè)制冷循環(huán)，如此不斷 重復(fù)，就可以對箱內(nèi)空間實(shí)現(xiàn)制冷的目的（通過上述分析可看到:每一過程都伴隨著熱量的交換，這里主要 為一吸一放“一吸”在箱內(nèi)進(jìn)行，這時(shí)的熱源是箱內(nèi)的食品或物品， 它們將熱量直接輻射給蒸發(fā)器，或者是經(jīng)空氣傳導(dǎo)、對流給蒸發(fā)器， 而蒸發(fā)器又經(jīng)傳導(dǎo)、對流的形式傳給制冷劑，這一過程是自發(fā)進(jìn)行的， 吸熱后的制冷劑在壓縮機(jī)的壓縮下循環(huán)至箱外（“一放”在箱外進(jìn)行，冷 凝器溫度高于周圍環(huán)境空氣的溫度，熱源，經(jīng)過傳導(dǎo)將熱量傳給冷凝器上的散熱元件，又經(jīng)輻射、對 流將熱量傳給周圍的空氣，完成放熱過程（一般為了加大散熱效果，特意加大了