大型冷庫(kù)之簡(jiǎn)述制冷原理 

     談起制冷大家就會(huì)聯(lián)想起冷和熱的關(guān)系，但冷和熱僅僅說(shuō)明物體溫度高或低，在本質(zhì)上無(wú)什么區(qū)別，均是分子熱運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，也就是說(shuō)大量分子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，冷表示物體內(nèi)部熱量減少，分子熱運(yùn)動(dòng)的減弱，熱表示物體內(nèi)部熱量的增加，表示分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈。所以制冷實(shí)質(zhì)上就是使物質(zhì)內(nèi)部熱量的減少，分子熱運(yùn)動(dòng)的減弱，但如何達(dá)到此目的而獲得冷呢?這就是我們所要說(shuō)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時(shí)有冷的感覺(jué)，出汗時(shí)用風(fēng)扇吹也感到很冷，這些例子均說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，即液體汽化時(shí)吸收了皮膚(即被冷卻物體)上的熱量而造成的。也就是皮膚上失去了熱量，而液體得到了熱量而蒸發(fā)(汽化)。但為什么液體汽化的時(shí)候，被冷卻物體的溫度就下降?從分子角度來(lái)解釋：當(dāng)液體汽化時(shí)，分子之間的距離越來(lái)越大，而液體的液分子在脫離液體時(shí)，必須克服分子間的吸引力而做功，那么做功就需要一定的能量，但這些做功的能量靠什么來(lái)供給，毫無(wú)疑問(wèn)靠外界熱量即被冷卻物體，或靠本身熱量來(lái)使液體變成汽體所需的內(nèi)能。由于被冷卻物體提供了熱量，使液體在物體中汽化，而吸收了大量的汽化潛熱，導(dǎo)致被冷卻物體的溫度下降。

      通過(guò)上述得知，利用低沸點(diǎn)的液體物質(zhì)，吸熱汽化是基本的制冷原理，但很不全面。因?yàn)樗鼰o(wú)法保持溫度的穩(wěn)定性，而且浪費(fèi)液體。為了克服此點(diǎn)，就必須把低沸點(diǎn)的液體(如制冷劑)回收循環(huán)利用，就必須循環(huán)熱力學(xué)的第二定律的規(guī)律。

     熱力學(xué)第二定律指出“熱量能自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，而絕不可能從低溫物體傳向另一個(gè)高溫物體”說(shuō)明了熱量交換的方向性。例如水，它們不能自發(fā)的從低處向高處運(yùn)動(dòng)(必須注意自發(fā)兩字)，如果外界給于一個(gè)力(如水泵)，水就能改變運(yùn)動(dòng)方向，但必須消耗外功(即補(bǔ)償)。

      從上例說(shuō)明，熱量并非不能由低溫物體傳向高溫物體，需要給它一個(gè)補(bǔ)償過(guò)程，即消耗功，就能實(shí)現(xiàn)制冷。圖為制冷中低溫物體傳向高溫物體示意圖。

從上面示意圖說(shuō)明：被冷卻物體(即食物、空氣、水)，被蒸發(fā)器內(nèi)的低沸點(diǎn)制冷劑液體吸熱蒸發(fā)，再經(jīng)壓縮機(jī)外功補(bǔ)償，而傳給冷凝器放出熱量。它整個(gè)傳遞過(guò)程由低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?，但必須消耗外功。即：QK=Qo+AIQl廣冷凝器放出的熱量Q 蒸發(fā)器吸收被冷卻物體的熱量Al— — 壓縮機(jī)耗功的熱量從理論上講，蒸發(fā)器吸收的熱量應(yīng)等于冷凝器放出的熱量，也就是說(shuō)，1公斤蒸汽液化放出的熱量等于同一溫度下，1公斤液體汽化時(shí)所吸收的熱量。即QK=Q。

通過(guò)上述得出結(jié)論：

       制冷基本原理— —在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上，利用某些低沸點(diǎn)的物質(zhì)(制冷劑)在低溫下吸熱汽化(循環(huán)相變)。如果要實(shí)現(xiàn)低溫物體的熱量轉(zhuǎn)移到另一個(gè)高

溫物體中去，就必須消耗外功，熱量才能反自然的倒流，從而使被冷卻物體的溫度下降到比環(huán)境介質(zhì)溫度更低。

三、制冷過(guò)程

          制冷過(guò)程和制冷原理是兩種不同的概念。制冷過(guò)程主要敘述制冷循環(huán)中的工作過(guò)程。實(shí)質(zhì)上制冷循環(huán)就是一個(gè)相變過(guò)程。所相變過(guò)程，就是從一相(固相、液相、汽相)，通過(guò)加熱或冷卻來(lái)改變分子結(jié)構(gòu)，而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪幌嗟倪^(guò)程。制冷循環(huán)中的物質(zhì)，就是我們平時(shí)所說(shuō)的工作物質(zhì)(簡(jiǎn)稱工質(zhì)、制冷劑)，它是利用本身制冷劑汽化、凝結(jié)的相變，并在相變過(guò)程中與外界進(jìn)行交換，時(shí)而吸熱(液體變成了汽體)，時(shí)而放熱(氣體變成了液體)。主要原因是加熱、冷卻后分子結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果。(詳細(xì)解釋，請(qǐng)關(guān)注以后期刊)制冷設(shè)備四大件中的冷凝器，主要作用是釋放出被冷卻物體的熱量(食品或介質(zhì))和壓縮機(jī)壓縮時(shí)的熱

量，熱量釋放過(guò)程是以冷卻介質(zhì)(水或空氣)冷卻來(lái)改變分子結(jié)構(gòu)，使氣體轉(zhuǎn)變成液體，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中放出二種熱；即潛熱和顯熱，但以潛熱為主。所謂潛熱是指：物質(zhì)在吸、放熱過(guò)程中，溫度不變，而集態(tài)發(fā)生相變，在相變過(guò)程中有熱量交換。例如燒開水時(shí)，燒到100℃時(shí)水才沸騰，如果繼續(xù)燒還是100~C，

此時(shí)溫度不變。但水從液態(tài)相變成汽態(tài)。而冷凝器在冷凝過(guò)程中，如同燒開水，制冷劑的冷凝溫度不變，而汽變成液，所以放出的是潛熱。 

         所謂顯熱是指，物質(zhì)在吸、放熱過(guò)程中，集態(tài)不變，溫度發(fā)生了變化，這種吸收或放出的熱量稱為顯熱。例如燒水時(shí)，從冷水燒到100~C的過(guò)程中，水溫度變化了，但水還是水。即溫度變了，而相不變。冷凝器在冷卻過(guò)程中由過(guò)熱蒸汽變成飽和干蒸汽而溫度下降。所以冷卻過(guò)程是放出的顯熱。而冷凝器在過(guò)熱過(guò)程中，同樣放出的是顯熱。即飽和液體變成了過(guò)冷液體相不變，而溫度在下降變化。通過(guò)上述得知：冷凝器在放熱過(guò)程中由：冷卻過(guò)程，冷凝過(guò)程，過(guò)冷過(guò)程。冷凝器放出的熱由顯熱潛熱 顯熱。冷凝放熱過(guò)程中的變化由：過(guò)熱蒸汽轉(zhuǎn)變成飽和干蒸汽，飽和干蒸汽轉(zhuǎn)變成飽和液體，飽和液體轉(zhuǎn)變成過(guò)冷液體。制冷過(guò)程：(見(jiàn)圖2)從冷凝器出1：3① 已經(jīng)放出潛熱、變成常溫高壓的

飽和液體(有點(diǎn)過(guò)冷液)，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓 3后進(jìn)入蒸發(fā)器④ 吸熱汽化，又變成了低。