冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能

冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能

摘要：冰箱保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品。目前世界上91～95%的电冰箱属于压缩式电冰箱。我们来简单谈论压缩式电冰箱的工作原理和怎么样使用冰箱更为节能。

一．冰箱的工作原理

（一）概述

目前家用电冰箱绝大多数都是采用蒸汽压缩式制冷循环原理来制冷的，即利用压缩机增加制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统循环中循环流动，气化与液化的来回转换，如此周而复始地将箱内冷藏冷冻食物中的热量“搬出”箱外，实现制冷目的。

（二）冰箱的主要部件

冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和应用附件组成。

1.箱体：有外壳、内胆、隔热材料和箱门构成。其功能是围护隔热，是冰箱内外空气隔绝，以保持箱内的低温。

2.制冷系统：是一个封闭的循环系统。运转时不断吸收箱内被冷却物品的热量，并将其转移、传递给箱外的空气或水，以实现制冷。

3.控制系统：用于控制箱内温度，保证安全运转及自动除霜等。

（三）冰箱的制冷系统

（1）制冷系统的构件

1.压缩机

压缩机是制冷系统的心脏，它的制药任务是把电能转换为机械能，推动活塞转动产生吸排气和压缩功能，用于进行热交换，并使之冷系统在系统中循环往复。压缩机是一个封闭结构，家用电冰箱的压缩机多为单相电机，压缩机的工作包括压缩、排气、膨胀、吸气四个过程。

2.冷凝器

冷凝器由金属线构成，分为外漏冷凝器和内藏式冷凝器。冷凝器利用特殊的结构迅速散热，使压缩机送来的高温高压的气态制冷剂很快变为液态，家用电冰箱因功率较小，所以冷凝器均为自然对流空气冷却式。

3.蒸发器

蒸发器是冰箱中产生并交换热量的部件。当液态制冷剂自毛细管进入蒸发器时，由于管径突然扩大，使得制冷剂压力骤减，液态制冷剂迅速蒸发为气态。在此过程中，制冷剂通过导热性能良好的蒸发器管壁和壳体从冰箱内部大量吸热，完成了制冷功能。

（2）工作原理

冰箱的制冷系统是由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件及不同直径的钢管连接组成，形成一个封闭的循环系统。集中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，其他部件安装在电冰箱的背面。系统内安装气态制冷剂。气态制冷剂在蒸发器由低压液体汽化为气体，吸收冰箱内的热量，是箱内温度降低。变成气态被压缩机吸入，靠压缩机做功把它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。在冷凝器中制冷剂不断向周围空间放热，逐步凝结成液体。这些高压液体经毛细管，节流降压缓缓流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽化，吸热降温。就这样，冰箱利用电能做工，借助制冷剂的物态变化，把箱内蒸发器周围的热量搬送到箱后冷凝器里去放出，如此周而复始不断地循环，已达到制冷目的。

电冰箱制冷循环

1.循环过程分为

蒸发、压缩、冷凝和节流四个过程。

2.已知蒸发器吸热为Q1，

冷凝器放热为Q2

可得理想制冷循环的制冷系数为e,

外界对工作物质做功A

e=Q2/A=Q2/(Q1-Q2)

二．实现冰箱节能

卡诺制冷循环的制冷系数可以表示成e=T2/(T1-T2).这一制冷系数也是工作在温度为T1和T2的热源之间的各种制冷机的制冷系数的极限值，刺激限制取决于低温热源的热力学温度和俩热源的温度差。由此可知对于冰箱节能，最好两热源的温度差不要太大。

具体方法

1.正确摆放电冰箱冰箱周围的温度每提高5℃，其内部就要增加25%的耗电量。因此，应尽可能放置在远离热源处，以通风背阴的地方为好。还不能让太阳直接照到冰箱。摆放冰箱时顶部左右两侧及背部都要留有适当的空间，以利于散热。

2.热食不要直接放进冰箱，达到室温时再放入。冷冻室内的食品最好用塑料袋小包包装，可以很快冷冻，既不易发干，又免湿气变成霜；食品不宜装得太满，与冰箱壁之间应留有空隙，以利于流动冷气；冷冻的食品，在食用前最好有计划地把它转至冷藏室解冻。

3.不要频繁开门。如果开门过于频繁，一方面会使电冰箱的耗电量明显增加，同时也会降低电冰箱的使用寿命。由于电冰箱的箱门较大，如果开门次数较多，箱内的冷气外逸，箱外的暖湿空气乘机而入，就会使箱内温度上升。同时，进入箱内的潮湿空气容易使蒸发器表面结霜加快，结霜层增厚。由于霜的导热系数比蒸发器材料的导热系数要小得多，不利于热传导，造成箱内温度下降缓慢，压缩机

工作时间增长，磨损加快，耗电量增加。若蒸发器表面结霜层厚度大于10毫米时，则传热效率将下降30%以上，造成制冷效率大幅降低。

4.要缩短开门时间在平时存取东西一定要快，尽量减少开门次数和快门时间的增加。因为开一次门，冷空气就会散开，压缩机就要多运转数十分钟，才能恢复刚才冷藏的效果。另外，当打开箱门的同时，箱内照明灯就开启，既消耗电能又散发热量，显然也是不利于节能的

5.注意冰箱的容量如果我们选购的电冰箱容量有点小，不可以多装一点。食品不要过多过紧，否则会影响电冰箱内部气流的流通。食品散热困难，就达不到保鲜冷藏的效果，还会增加压缩机的负担。从而导致冰箱非常费电。

6.夏季的时候尽量安排在夜间制作冰块和冷饮夜间气温比较低，有利于冷凝器散热。而且夜间较少开门存取食品，压缩机一般在夜间工作时间也比较短，所以在夜间制作冰块和冷饮更加划算。

8.在能够保证事物不变质的温度范围内，设定冰箱内部温度高一些。

参考文献

1.《大学物理》芶秉聪、胡海云国防工业出版社

2.冰箱——百度百科

3.《冷库、冷柜、冰箱制冷技术与维修888问》刘旭人民邮电出版社