冰箱的原理是

冰箱的原理是

 

八个字就是:蒸发致冷、气化吸热!详细如下:

电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。

电冰箱的喉管内,装有一种商业上称为氟利昂:freon,俗称雪种的致冷剂。常用的一种为xxxxxx(CCL2F2),是一种无色无臭xx的气体,沸点为29℃。

氟利昂在气体状态时,被压缩器加压,加压后,经喉管流到电冰箱背部的冷凝器,借散热片散热(物质被压缩后,温度就会升高)后,冷凝而成液体。

液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后,由于脱离了压缩器的压力,就立即化为蒸汽,同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热(latentheatofvaporization),引致冰箱内部冷却。

汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热,再变为液体,如此循环不息,把冰箱内的热能泵到箱外。

冰箱冷柜的制冷原理图

液体蒸发时必须从周围取得热量。把酒精洒在手上会感到凉爽,就是因为酒精吸收了人体的热量而蒸发。常用制冷装置都是根据蒸发除热的原理设计的。

在标准大气压力条件(760mmHg)下,水要达到100℃才沸腾蒸发,而在低于大气压力(即真空)环境下,水的沸点会降低。如果在密封的容器里创造6mmHg的低压条件,水的沸点只有4℃。溴化锂溶液是一种吸水性极强的物质,可以连续不断地将周围的水蒸汽吸收过来,维持低压条件。

直燃机以及其他溴化锂制冷机,都是利用这样一个原理设计的:水在真空环境下大量蒸发带走空调系统的热量,溴化锂溶液将水蒸汽吸收,将水蒸汽中的热量传递给冷却水释放到大气中去,将变稀了的溶液加温浓缩,分离出的水再次去蒸发,浓溶液再次去吸收,使制冷循环进行。

在这里,我们用通俗语言描述远大直燃机制冷循环状况:

蒸发器  

从空调系统来的12℃冷水流经蒸发器的换热管,被换热管外的真空环境下的4℃的冷剂水喷淋,冷剂水蒸发吸热,使冷水降温到7℃。冷剂水获得了空调系统的热量,变成水蒸汽,进入吸收器,被吸收。

吸收器  

浓度64%、温度41℃的溴化锂溶液具有极强的吸收水蒸汽能力,当它吸收了蒸发器的水蒸汽后,温度上升、浓度变稀。从冷却塔来的流经吸收器的换热管的冷却水将溶液吸收来的热量(也就是空调系统热量)带走,而变稀为57%的溶液则被泵分别送向高温发生器和低温发生器加温浓缩。 蒸发器与吸收器在同一空间,压力约为6mmHg。 高温发生器(简称高发) 1400℃火焰将溶液加热到165℃,产生大量水蒸汽,水蒸汽进入低温发生器,将57%的稀溶液浓缩到64%,流向吸收器。高发压力约为690mmHg。

低温发生器(简称低发)  

高发来的水蒸汽进入低发换热管内,将管外的稀溶液加热到90℃,溶液产生的水蒸汽进入冷凝器;57%的稀溶液被浓缩到63%,流向吸收器。而高发来的水蒸汽释放热量后也被冷凝为水,同样流入冷凝器。

冷凝器  

从冷却水流经冷凝器换热管,将管外的水蒸汽冷凝为水,把低发的热量(也就是火焰加热高发的热量)带进冷却塔。而冷凝水作为制冷剂流进蒸发器,进行制冷。低发与冷凝器在同一空间,压力约为57mmHg。

高温热交换器(简称高交) 

将高发来的165℃的浓溶液与吸收器来的38℃的稀溶液进行热交换,使稀溶液升温、浓溶液降温。165℃浓溶液经热交换后进入吸收器时变为42℃,回收了123℃温差的热量。

低温热交换器(简称低交)  

将低发来的90℃的浓溶液与吸收器来的38℃的稀溶液进行热交换,90℃浓溶液经热交换后进入吸收器时变为41℃,回收了49℃温差的热量。 热交换器大幅度减少了高、低温发生器加温所需的热量,同时也减少了使溶液降温所需的冷却水负荷,其性能优劣对机组节能指标起决定性作用。

供热循环特征

由于采用“分隔式供热”,使直燃机供热变得十分简单:燃烧的火焰加热溴化锂溶液,溶液产生的水蒸汽将换热管内的采暖温水、卫生热水加热,凝结水流回溶液中,再次被加热,如此循环不已。供热时,关闭3个冷热转换阀,使主体与高发分隔,主体停止运转。高发成为真空相变锅炉,采暖温水和卫生热水温度可以在95℃以内稳定运行。当热水温度为65℃时,高发内的压力约为240mmHg;热水温度为95℃时,高发内的压力约为707mmHg(比标准大气压力低53mmHg)。

与主体供热型机组不同,分隔式供热型机组可以在停止制冷、采暖时,单独提供卫生热水。

由于主体不参与供热运转,xx无磨损、无腐蚀,所以,分隔式供热比主体供热的直燃机寿命可以延长一倍以上,而高发全年不间断运转又减少了停机腐蚀,并且,由于整台机组只有燃烧机是旋转部件,因而故障率比制冷时降低70%以上。 分隔式供热成倍增加了产品附加值——减少设备劳损和故障,延长寿命,并提高可利用率。大幅度降低了产品生命周期成本。

冰箱制冷原理

电机压缩式冰箱 简称压缩式冰箱。它是使用最多的一种冰箱﹐其产量占冰箱总产量的90%以上。吸收式冰箱约占5%。压缩式冰箱由压缩机﹑冷凝器﹑干燥过滤器﹑毛細管(节流装置)﹑蒸发器組成封闭的制冷系統,系統中充入制冷剂氟利昂﹐实现制冷功能。压缩机﹕冰箱上使用的全封闭式压缩机有往复活塞式(简称往复式)和旋转活塞式(简称旋转式)两种。往复式压缩机又分为曲柄滑管式和连杆活塞式。输出功率小于150W的压缩机多采用曲柄滑管式﹐大於于150W的多采用连杆活塞式或旋转式式。旋转式压缩机具有体积小﹑重量轻﹑零部件少﹑制冷效率高等特点,但零部件加工精度和材料耐磨性要求高。冷凝器﹕有百叶窗式﹑丝管式(又称丝管式)﹑翅片管式和內裝式(冷凝器粘附在箱体后壁或侧壁板內侧)等。干燥过滤器﹕使用120~180目的滤网﹐干燥剂使用4级分子篩或硅膠。毛細管﹕用內徑0.6~2mm﹑長1~4m的銅管製作。蒸發器﹕有鋁板吹脹式﹑鋁板鋁管或銅板銅管黏合的管板式﹑單脊翅片管式和翅片盤管式(多在間冷式冰箱上使用)。

工作时﹐压缩机吸入在蒸发器中吸热蒸发的制冷剂蒸气﹐经过压缩﹐成为高温高压(約為10幾個大氣壓)蒸气﹐被送往冷凝器。冷凝器向外界空气散熱﹐将高溫高壓蒸气冷凝成液态制冷剂﹐再经过干燥过滤器过滤掉混入系統中的微量物质和水分﹐以防止在毛細管中发生“脏堵”或“冻堵”。然后﹐液态制冷剂经毛細管節流﹐送入蒸发器。在蒸发器內﹐制冷剂由于压力突然降低而剧烈沸腾蒸发﹐同时吸收箱內被冷却物品的热量﹐产生制冷效果效果。制冷剂蒸气再次送入压缩机。如此循环往复﹐使箱內保持设定的低温。

吸收式冰箱 利用吸收-扩散制冷原理制成的冰箱。由发生器﹑精馏器﹑冷凝器﹑蒸发器﹑吸收器﹑凝液罐組成封闭的制冷系統﹐系統中充入氨(制冷剂)﹑水(吸收器)﹑氢(扩散剂)三種組分。

吸收式冰箱靠工質的液位差和密度差產生自然循環實現製冷。來自貯液罐的濃氨液經液-液熱交換器換熱後進入發生器。發生器中的濃氨液受到電或氣體加熱器加熱而產生氣泡。由於熱虹吸的作用﹐帶氣泡的氨水自提昇管上行﹐至發生器上部時氣泡破裂﹐含有水蒸氣和氨蒸氣的混合氣體進入精餾器﹐並在其內分餾。分餾後﹐因氨蒸氣較水蒸氣的冷凝溫度低﹐故氨蒸氣進入冷凝器﹐水蒸氣則凝成液滴返回發生器的外套管中。進入冷凝器的氨蒸氣被外界空氣冷卻﹐放出熱量﹐在10多個大氣壓(相當於1MPa以上的壓力)下變為液態氨。液態氨進入蒸發器﹐並在擴散劑氫氣中迅速蒸發擴散﹐吸收周圍的熱量﹐產生製冷效果。

在蒸發器中形成的氫氨混合氣因密度大於氫氣﹐隨即下行﹐經氣-氣熱交換器換熱後﹐通過貯液罐上部空間進入吸收器中。同時﹐發生器中氨蒸發後剩餘的稀氨水由於提昇管的作用被汲到發生器上部﹐經連通管進入吸收器上部﹐形成從上向下的液流﹐它與由下向上流動的氫氨混合氣在吸收器內相遇﹐氨氣被稀氨水溶液吸收﹐氫氣則經過吸收器上部返回蒸發器。在吸收器中吸入氨氣的稀氨水變為濃氨水進入貯液罐﹐再送往發生器﹐使循環周而復始。

吸收式冰箱系統內沒有機械運轉部件﹐無機械磨損﹐使用壽命長﹐且運轉時沒有振動和噪聲﹐特別適用於醫院﹑臥室等需要保持寧靜的場所。這種冰箱可以使用電﹑煤氣﹑煤油﹑液化石油氣﹑xx氣﹑太陽能等多種能源製冷﹐因而也適於電力不足﹑無電源的農林牧地區﹑邊防哨卡﹑船舶等的食物冷藏。吸收式冰箱比相同功率的壓縮式冰箱的製冷量小﹐故首次降溫速度慢﹔使用電能製冷時﹐耗電比壓縮式冰箱高。

熱電冰箱 利用半導體材料的熱電效應(珀耳帖效應)實現製冷的冰箱(圖4 熱電製冷原理 )。將一塊P型半導體和一塊N型半導體聯接成電偶對﹐接上直流電源﹐在兩個接頭處分別形成“冷端”和“熱端”。如果不斷移走“熱端”的熱量﹐使其保持一定的溫度﹐則“冷端”即开始制冷。實際應用時﹐要把電偶對串聯或並聯起來組成熱電堆﹐熱端置於箱外向周圍介質(空氣或水)散熱﹐冷端置於箱內吸熱﹐即成為熱電冰箱。如果將電源的正負極對調﹐則可變為加熱的保溫箱。

热电冰箱无机械运动部件﹐使用时没有振动和噪声﹐寿命长﹐维修简便;不用制冷剂﹐没有污染﹔调节工作电流的大小即可改变冰箱的冷却速度和制冷温度﹔体积可以很小。但由於其制冷效率低﹐半导体材料昂贵﹐因而发展受到限制。

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