制冷原理有哪三种

制冷原理有哪三种
制冷原理有哪三种

制冷原理有哪三种
最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器；
我们日常使用的电冰箱,正好由这四要件加上箱体组成,箱体就好像冷库.不过电
冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代.首先讲讲什么叫制冷.制冷
两字只能说是技术上的术语,严格讲是错误的,世界上没有那国的科学家能制造出
“冷”来.那到底什么是冷,先举例说明：在寒冬腊月,气温降到－5℃,我们说
今天天气真冷,可东北人说不冷；在大伏天,气温在＋32℃时,我们会说不算热,
但气温突然降到＋25℃,我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的,在物理学
中没有冷的定义.在工程中冷是跟着生产需要而定的.如老总问,冷库打冷了吗?
你说打冷了,这个冷是指－18℃；老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回
答的含义是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义.但是我们
还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语.
什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上,
没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了.大家和说钢板在对水加热,
反过来也可以说水在对钢板降温.而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤
水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡热量,水从100℃到烧干,它需要外
界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量.
如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽,使钢板
降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷.如果将水倒在钢板上,那就更直观了.
在上述的制冷过程中,如果钢板的大小一定,并排除外界空气的降温因素,那么钢
板降了多少度,是可以精确计算出来的.在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、
‘大卡’、‘℃’等物理量,我想学过物理的人都能理解.
初中物理就讲到,热量总是通过传导、对流、辐射,从温度高的物体转移到温度低
的物体,绝不可能反过来进行.一个物体失去一些热量后,它的温度也会降低一些.
我们的目的就是通过制冷系统,将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷
剂传递,达到降低商品温度的目的.
我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的,它们的热传导公
式也完全一样,我们先以锅炉作比拟,进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用.
上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉,不过水烧开了,我们就灌热水瓶了,如果我们
在壶嘴上套根管子,通到浴室,那就可以洗桑拿了,水壶就成小锅炉了.要注意的
是这时水壶中的水永远是100℃,水壶出口处的蒸汽温度也是100℃,为什么不是
110℃,不是90℃?这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃,这是水的物理
性能所决定了的.在青藏高原,大气压力较低,水70℃左右就开了,没有高压锅就
只能吃夹生饭,而在高压锅里,温度可达到110℃,因为高压锅排气阀的重量,刚
好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力（实际是2个大气压）.一般小型锅炉可烧
4Kg/CM2表压力蒸汽,蒸汽温度也接近140℃,锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是
140℃.煤气炉的火头温度可达1000℃左右,火头将热量传递给水,使水的温度上
升直达沸点,一公斤水从沸点到烧干（全部变成蒸汽）,将从煤气火头中带走的热
量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的,接近壶底的火焰是一个降温过程.锅炉中
的煤燃烧温度在1200℃左右,没有锅炉中水的降温,锅炉中的排管将被烧塌.从我
们的角度来讲,在这里的水就是制冷剂.
反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠（雾气）,放出热量使浴室内温度上升,
同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽,汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水,在
蒸汽变成水的时候,小水珠的温度是100℃,这是一个冷凝过程.当然小水珠会继
续放出热量而降低温度,等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时,只有30℃左右
了,这就不是冷凝过程了,而只是普通降温过程.同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀
（室内供热排管）中,热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器,如果供应的蒸汽压力是
1Kg/CM2表压力（实际是2个大气压）,热水汀表面温度就是110℃,热水汀向室内
空气散发热量,使室内温度上升,而蒸汽就在热水汀内冷凝成水,如果向室内散发
了539大卡热量,热水汀内就冷凝下来1公斤水.按制冷角度来讲,这整个过程就是
煤燃烧的热量被水吸收而沸腾,成为蒸汽,蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀,热
水汀的表面向空气散发了热量,蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水,这水可通过
设备回到锅炉继续使用.
现在回到制冷的四大要件：
①压缩机,与空气压缩机原理一样；
②冷凝器,可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器（锡锅）；
③蒸发器,可以理解为上面所讲的水壶或锅炉；
④节流阀,可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间,加一只阀,开小一点,让
蒸馏下来的水流进锅炉继续使用,不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回
热水汀,这一点与我们制冷不同,因为整个系统是均压的,而制冷系统冷凝部分是
高压的,节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器,让蒸发器处于正常的制冷工作状
态.
在电冰箱上制冷的四大要件是：
①压缩机,藏在冰箱后面,圆头圆脑的家伙；
②冷凝器,就是在冰箱后面的散热片；
③蒸发器,在初期的单门冰箱中的冻结框,可以看得很清楚,拆开无霜冰箱的内衬
也能看到冷风机一样的翅片管；
④节流阀,在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管,那就是毛细管.冰箱的外壳就
相当与冷库外体.
在制冷行业中,制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等.空调用溴化锂
吸收式制冷机,就是以水作为制冷剂使用.电冰箱中使用的是F12,在大冷库的制
冷系统中用的是液态氨（不是氨水）,液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到,
它在一个大气压下的蒸发温度是－33.3℃.如果将液氨从常温的钢瓶中放出,一出
钢瓶它立即变为－33.3℃的液氨（因为外界是一个大气压）,如果流到水泥地上,
水泥地的温度立刻使它沸腾,这是水泥地的热量传给了液氨,使液氨蒸发成汽态氨,
水泥地的局部也很快降到－30℃左右,如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤,要
使液氨全部蒸发光,他必需从水泥地上吸收326大卡热量,吸收多少,蒸发多少,
吸不足326大卡热量,就一定有液氨残留下来.如果将液氨放在一个金属盆里,再
将金属盆底接触水面,水的热量立刻传给液氨,液氨受热沸腾,水也很快结冰；如
果将盆悬挂在空中,盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温,降
了温的空气在下降,周围热空气立即来补充,在盆下面可以看到带着雾的冷空气在
缓缓降下.这个盆就是‘蒸发器’.
至于蒸馏器,有人看过,有人没看过,但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象,或者
农村吊酒的锡锅,原理是一样的.缸盖里面是热腾腾的水蒸汽,缸盖外是冷空气,
水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气,失去了一定热量的水蒸汽,在缸盖里表面
凝结成水,这就是冷凝器的原理,上面讲的热水汀也是同样原理.
现在讲库房里的制冷进行过程：液态氨在蒸发器（排管）中如果处于0.3Kg/CM2表
压力状态（应该是0.03Mpa表压力,出于习惯的方便,还是用Kg/CM2）,它的沸腾
温度应该是－28℃；而蒸发器外是－18℃的冷库,如果有高于－18℃的商品进库,
商品中的热量很快传给了空气,使空气温度上升到比如－15℃,－15℃的空气又将
从商品中传来的热量传给了－28℃的液氨,液氨吸收了热量温度不会上升,而是沸
腾蒸发为气体（氨蒸汽）,这样空气来来回回的传送,商品中的热量逐步减少,温
度逐步降低,最后降到－18℃,制冷就可以结束了,这是蒸发器的工作任务,库内
空气向蒸发器传递多少热量,蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量.当然除了商品
中的热量外,还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量,开门时空气带进
的热量,使库温不时的上升,所以需要定时开机降温.
但是如果没有压缩机的参与,蒸发器的工作是不能持久的,因为液氨受热蒸发成为
氨蒸汽,氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间,蒸发器中的压力也就逐步升高,压力升高,
液氨的沸腾温度就会上升,最后压力升到1Kg/CM2表压力时,温度也上升到－18℃
左右,液氨与冷库的温度相同,由于温度平衡,热量就无法向液氨传递了,制冷也
就停止了.压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走,使蒸发器中的压力
一直保持在我们生产需要的0.3Kg/CM2表压力状态.这时候蒸发器中的压力叫蒸发
压力,蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度.压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去
的,而是排到冷凝器中,氨蒸汽被压缩到冷凝器后,冷凝器的压力会逐步升高,而
后就是冷凝器的任务了.我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的,氨蒸汽被压缩机
从蒸发器抽出,而后压缩到冷凝器中,那么压缩机就完成了输送热量的任务.
现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中（带着大量冷库中的热量）,压力不断升高,温度也
随着压力的升高而升高,比如说压力升高到表压力14Kg/CM2,温度也就对应升到
＋39℃,如果在冷凝器管外供给＋34℃的冷却水,那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传
送出热量,每向冷却水送出264大卡热量,冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成
液态氨,并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来.如果热量没有出路,那冷凝器中
的压力就继续升高,到冷凝器爆炸或跳安全阀为止.但是实际上压缩机的排出温度,
在表压力14公斤/平方公分时,不是＋39℃,而是＋100℃以上.这是因为电动机带
动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功,转换成热量的缘故,也即热功当量,
这可以在我们给自行车打气时,打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的.压缩机
对氨蒸汽做了1KW的功,就对氨蒸汽附加了860大卡的热量,这一部分热量是显热,
它加热了氨蒸汽,使氨蒸汽温度上升,这种热量传送给冷却水后,不会被冷却水冷
凝成液氨,只会降低温度,只有当氨蒸汽温度降到＋39℃时,才进行真正的冷凝工
作,在冷凝工作连续进行时,只要压力不变,温度也不会改变.这时的温度叫冷凝
温度,这时的压力叫冷凝压力.这就是冷凝器的工作任务.
冷凝器中冷凝下来的液氨,可以送到蒸发器中继续使用,但必需用节流阀进行控制,
要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中,那就乱套了.节流阀必需调
节到蒸发器中有确当的液氨补充,这就是节流阀的工作任务.
总结一下：首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量,蒸发成氨蒸汽；氨蒸汽
包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器,并压缩成高压、高温的氨蒸汽,这时
候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量；冷凝器中的氨蒸汽,将热量
传送给温度较低的冷却水,失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨；节流阀将冷凝下
来的液氨再有节制的补充给蒸发器,使蒸发器能够连续地工作；整个工作过程就是
将低于－18℃的制冷对象中的热量,强制送到＋30多℃的冷却水中去,使制冷对象
失去热量,温度降到我们所需要的－18℃；而冷却水吸收了热量后,又通过水蒸汽
的蒸发,将热量传送给了大气,或者说是风将热量吹走了.这就是制冷全过程,氨液制冷方式有氨泵供液,直接供液,重力供液.