冰箱空调制冷基本原理

冰箱工作原理

我们知道任何物质在液化(气体变为液体)后都要放出热量，在气化（液体变为气体）时都要吸收热量，这是最普遍的物理现象。空调冰箱就是利用了这个道理，将制冷剂液化放出热量，然后再让他蒸发吸收热量。因此空调就有了室外机，目的是散热和其它主要功能，冰箱则散热器在冰箱外部。

作为制冷剂的物质通常常温下为气体，便于蒸发，而且沸点不能太低，否则压缩时液化不容易，还要要求无毒，无异味儿。常见的制冷剂为氨、氟里昂。氟里昂实际上就是卤代烷，常见的是卤代甲烷。例如一氟三氯甲烷、三氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷等等。也就是甲烷的分子中的氢原子被氯和氟原子所取代，你可以自己组合出不同的物质。当然了，这种卤代烷一定要有氯原子和氟原子存在，不能全是氯也不能全是氟，而且烷烃中的氢原子全部被取代。倒不是说不存在这种物质，而是满足不了作为制冷剂的要求，例如四氯甲烷，常温下为液体，也就是四氯化碳，不能做制冷剂的。但是四氯化碳中的一个氯被氟取代，就可以做制冷剂。

制冷的过程是这样的：

首先压缩机将蒸发器来的气体制冷剂进行压缩，由于室温低于制冷剂的临界温度，当达到所需的压力后液化，液化时放出大量的热，这些热量通过散热管、散热片散发到空气中，也就是冰箱后面的散热管、空调室外机的风扇吹着的散热片。

提高压放出热量力，强制冷却，使制冷剂从气体转化为液体而放热。

液化后的制冷剂散热后，温度降低到接近室温，经过缓冲器后再通过毛细管进入蒸发器，毛细管很细，流着的是液体，到了蒸发器，空间突然增大，使得气体压力低，导致沸点降低，就不得不气化了，于是上演了气化吸热的一幕。然后蒸发器后面就是压缩机，压缩机会及时地抽取气体，制冷剂在蒸发器蒸发后变成了气体，再到压缩机压缩，结果又放出热量变成了液体，成为一个循环。

高压的液体通过小孔，迅速膨胀降压、气化而吸热。

对于冰箱，蒸发器就是冷冻室周围的金属和部分，对于空调就是室内机里面的金属管和外面的吸热片，和冰箱不同的是，空调蒸发器温度不是低吗，用风扇吹他，于是空调就吹出了冷风。冰箱同志则住在密封箱里，由于蒸发器不断地吸热，使得这里面温度很低，低到零下十几度。那温度是怎么控制的？冰箱和空调温度控制都是通过启停压缩机来实现的。压缩机总在那里干活儿就冷，反之就不制冷。

控制温度的部分叫温控器，冰箱的比较简单，有机械的，也有电子的，空调基本上都是电子的。机械的相对比较简单，就是一个密封管，里面装有膨胀系数大的液体或气体，当温度升高时，膨胀，推动开关，使冰箱供电导致压缩机启动。

电子的也很简单，一般是一个热电阻温度计或热电偶温度计或者半导体温度计(所谓的温度计实际上是传感器)，温度变化导致传感器参数变化，通过电子电路实现对压缩机供电电路的开关。电子温控有好处，便于实现遥控、定时、等等。

制冷剂氟里昂可以破坏大气中的臭氧层。我们知道，大气分为对流层、平流层、暖层、电离层等，其中在大气层的10公里到50公里高度的区域(平流层)臭氧有相当的浓度，是臭氧富集区，臭氧是氧气的一种同素异形体，一个分子中有三个氧原子(氧气是两个)，臭氧可以吸收太阳光中的紫外线，使得紫外线转变为热能，氧气也可以在紫外线的作用下转变为臭氧。单独的氧气在紫外线的照射下是不能把紫外线转化为热能的，而是直接透过。只有在臭氧存在下，才会出现臭氧在紫外线照射下转换为氧气，氧气再在紫外线照射下转换为臭氧，实际上是一种化学平衡。

在氟里昂存在的情况下，臭氧分子将会被破坏变成氧气分子，在这个过程中，氟里昂并不发生变化，起到催化剂的作用。也就是说，氟里昂破坏了臭氧分子后自己并不被消耗掉，氟里昂自然降解过程十分缓慢，因此大气中氟里昂的浓度增加自然而然会把臭氧破坏干净。自然界的臭氧的产生一般是通过空气放电也就是闪电过程中有氧气

转变而来的，在自然环境下，臭氧的产生和消耗是平衡的，但人类制造了氟里昂，就会破坏这种平衡。

臭氧被破坏了，太阳光中波长小于290纳米的紫外线就会对生物造成极大的影响。