【精品】大型冷库之简述制冷原理

大型冷库之简述制冷原理

谈起制冷大家就会联想起冷和热的关系，但冷和热仅仅说明物体温度高或低，在本质上无什么区别，均是分子热运动的关系，也就是说大量分子无规则的运动，冷表示物体内部热量减少，分子热运动的减弱，热表示物体内部热量的增加，表示分子热运动的激烈。所以制冷实质上就是使物质内部热量的减少，分子热运动的减弱，但如何达到此目的而获得冷呢?这就是我们所要说的制冷原理。

首先回想一下日常生活中例子：如酒精擦手或游泳上岸时有冷的感觉，出汗时用风扇吹也感到很冷，这些例子均说明一个问题，即液体汽化时吸收了皮肤(即被冷却物体)上的热量而造成的。也就是皮肤上失去了热量，而液体得到了热量而蒸发(汽化)。但为什么液体汽化的时候，被冷却物体的温度就下降?从分子角度来解释：当液体汽化时，分子之间的距离越来越大，而液体的液分子在脱离液体时，必须克服分子间的吸引力而做功，那么做功就需要一定的能量，但这些做功的能量靠什么来供给，毫无疑问靠外界热量即被冷却物体，或靠本身热量来使液体变成汽体所需的内能。由于被冷却物体提供了热量，使液体在物体中汽化，而吸收了大量的汽化潜热，导致被冷却物体的温度下降。

通过上述得知，利用低沸点的液体物质，吸热汽化是基本的制冷原理，但很不全面。因为它无法保持温度的稳定性，而且浪费液体。为了克服此点，就必须把低沸点的液体(如制冷剂)回收循环利用，就必须循环热力学的第二定律的规律。

热力学第二定律指出“热量能自发地从高温物体传向低温物体，而绝不可能从低温物体传向另一个高温物体”说明了热量交换的方向性。例如水，它们不能自发的从低处向高处运动(必须注意自发两字)，如果外界给于一个力(如水泵)，水就能改变运动方向，但必须消耗外功(即补偿)。

从上例说明，热量并非绝对不能由低温物体传向高温物体，需要给它一个补偿过程，即消耗功，就能实现制冷。图为制冷中低温物体传向高温物体示意图。

从上面示意图说明：被冷却物体(即食物、空气、水)，被蒸发器内的低沸点制冷剂液体吸热蒸发，再经压缩机外功补偿，而传给冷凝器放出热量。它整个传递过程由低温热源传向高温热源，但必须消耗外功。即：QK=Qo+AIQl广冷凝器放出的热量Q 蒸发器吸收被冷却物体的热量Al——压缩机耗功的热量从理论上讲，蒸发器吸收的热量应等于冷凝器放出的热量，也就是说，1公斤蒸汽液化放出的热量等于同一温度下，1公斤液体汽化时所吸收的热量。即QK=Q。

通过上述得出结论：

制冷基本原理——在热力学第二定律基础上，利用某些低沸点的物质(制冷剂)在低温下吸热汽化(循环相变)。如果要实现低温物体的热量转移到另一个高

温物体中去，就必须消耗外功，热量才能反自然的倒流，从而使被冷却物体的温度下降到比环境介质温度更低。

三、制冷过程

制冷过程和制冷原理是两种不同的概念。制冷过程主要叙述制冷循环中的工作过程。实质上制冷循环就是一个相变过程。所相变过程，就是从一相(固相、液相、汽相)，通过加热或冷却来改变分子结构，而转变为另一相的过程。制冷循环中的物质，就是我们平时所说的工作物质(简称工质、制冷剂)，它是利用本身制冷剂汽化、凝结的相变，并在相变过程中与外界进行交换，时而吸热(液体变成了汽体)，时而放热(气体变成了液体)。主要原因是加热、冷却后分子结构改变的结果。(详细解释，请关注以后期刊)制冷设备四大件中的冷凝器，主要作用是释放出被冷却物体的热量(食品或介质)和压缩机压缩时的热

量，热量释放过程是以冷却介质(水或空气)冷却来改变分子结构，使气体转变成液体，在转变过程中放出二种热；即潜热和显热，但以潜热为主。所谓潜热是指：物质在吸、放热过程中，温度不变，而集态发生相变，在相变过程中有热量交换。例如烧开水时，烧到100℃时水才沸腾，如果继续烧还是100~C，

此时温度不变。但水从液态相变成汽态。而冷凝器在冷凝过程中，如同烧开水，制冷剂的冷凝温度不变，而汽变成液，所以放出的是潜热。

所谓显热是指，物质在吸、放热过程中，集态不变，温度发生了变化，这种吸收或放出的热量称为显热。例如烧水时，从冷水烧到100~C的过程中，水温度变化了，但水还是水。即温度变了，而相不变。冷凝器在冷却过程中由过热蒸汽变成饱和干蒸汽而温度下降。所以冷却过程是放出的显热。而冷凝器在过热过程中，同样放出的是显热。即饱和液体变成了过冷液体相不变，而温度在下降变化。通过上述得知：冷凝器在放热过程中由：冷却过程，冷凝过程，过冷过程。冷凝器放出的热由显热潜热显热。冷凝放热过程中的变化由：过热蒸汽转变成饱和干蒸汽，饱和干蒸汽转变成饱和液体，饱和液体转变成过冷液体。制冷过程：(见图2)从冷凝器出1：3①已经放出潜热、变成常温高压的饱和液体(有点过冷液)，经过节流阀节流降压3后进入蒸发器④吸热汽化，又变成了低。

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