大型冷庫之簡述制冷原理

     談起制冷大家就會聯想起冷和熱的關系，但冷和熱僅僅說明物體溫度高或低，在本質上無什么區別，均是分子熱運動的關系，也就是說大量分子無規則的運動，冷表示物體內部熱量減少，分子熱運動的減弱，熱表示物體內部熱量的增加，表示分子熱運動的激烈。所以制冷實質上就是使物質內部熱量的減少，分子熱運動的減弱，但如何達到此目的而獲得冷呢?這就是我們所要說的制冷原理。

     首先回想一下日常生活中例子：如酒精擦手或游泳上岸時有冷的感覺，出汗時用風扇吹也感到很冷，這些例子均說明一個問題，即液體汽化時吸收了皮膚(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(汽化)。但為什么液體汽化的時候，被冷卻物體的溫度就下降?從分子角度來解釋：當液體汽化時，分子之間的距離越來越大，而液體的液分子在脫離液體時，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供給，毫無疑問靠外界熱量即被冷卻物體，或靠本身熱量來使液體變成汽體所需的內能。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，導致被冷卻物體的溫度下降。

      通過上述得知，利用低沸點的液體物質，吸熱汽化是基本的制冷原理，但很不全面。因為它無法保持溫度的穩定性，而且浪費液體。為了克服此點，就必須把低沸點的液體(如制冷劑)回收循環利用，就必須循環熱力學的第二定律的規律。

     熱力學第二定律指出“熱量能自發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高溫物體”說明了熱量交換的方向性。例如水，它們不能自發的從低處向高處運動(必須注意自發兩字)，如果外界給于一個力(如水泵)，水就能改變運動方向，但必須消耗外功(即補償)。

      從上例說明，熱量并非絕對不能由低溫物體傳向高溫物體，需要給它一個補償過程，即消耗功，就能實現制冷。圖為制冷中低溫物體傳向高溫物體示意圖。

從上面示意圖說明：被冷卻物體(即食物、空氣、水)，被蒸發器內的低沸點制冷劑液體吸熱蒸發，再經壓縮機外功補償，而傳給冷凝器放出熱量。它整個傳遞過程由低溫熱源傳向高溫熱源，但必須消耗外功。即：QK=Qo+AIQl廣冷凝器放出的熱量Q 蒸發器吸收被冷卻物體的熱量Al— — 壓縮機耗功的熱量從理論上講，蒸發器吸收的熱量應等于冷凝器放出的熱量，也就是說，1公斤蒸汽液化放出的熱量等于同一溫度下，1公斤液體汽化時所吸收的熱量。即QK=Q。

通過上述得出結論：

       制冷基本原理— —在熱力學第二定律基礎上，利用某些低沸點的物質(制冷劑)在低溫下吸熱汽化(循環相變)。如果要實現低溫物體的熱量轉移到另一個高

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境介質溫度更低。

三、制冷過程

          制冷過程和制冷原理是兩種不同的概念。制冷過程主要敘述制冷循環中的工作過程。實質上制冷循環就是一個相變過程。所相變過程，就是從一相(固相、液相、汽相)，通過加熱或冷卻來改變分子結構，而轉變為另一相的過程。制冷循環中的物質，就是我們平時所說的工作物質(簡稱工質、制冷劑)，它是利用本身制冷劑汽化、凝結的相變，并在相變過程中與外界進行交換，時而吸熱(液體變成了汽體)，時而放熱(氣體變成了液體)。主要原因是加熱、冷卻后分子結構改變的結果。(詳細解釋，請關注以后期刊)制冷設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)和壓縮機壓縮時的熱

量，熱量釋放過程是以冷卻介質(水或空氣)冷卻來改變分子結構，使氣體轉變成液體，在轉變過程中放出二種熱；即潛熱和顯熱，但以潛熱為主。所謂潛熱是指：物質在吸、放熱過程中，溫度不變，而集態發生相變，在相變過程中有熱量交換。例如燒開水時，燒到100℃時水才沸騰，如果繼續燒還是100~C，

此時溫度不變。但水從液態相變成汽態。而冷凝器在冷凝過程中，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，物質在吸、放熱過程中，集態不變，溫度發生了變化，這種吸收或放出的熱量稱為顯熱。例如燒水時，從冷水燒到100~C的過程中，水溫度變化了，但水還是水。即溫度變了，而相不變。冷凝器在冷卻過程中由過熱蒸汽變成飽和干蒸汽而溫度下降。所以冷卻過程是放出的顯熱。而冷凝器在過熱過程中，同樣放出的是顯熱。即飽和液體變成了過冷液體相不變，而溫度在下降變化。通過上述得知：冷凝器在放熱過程中由：冷卻過程，冷凝過程，過冷過程。冷凝器放出的熱由顯熱潛熱 顯熱。冷凝放熱過程中的變化由：過熱蒸汽轉變成飽和干蒸汽，飽和干蒸汽轉變成飽和液體，飽和液體轉變成過冷液體。制冷過程：(見圖2)從冷凝器出1：3① 已經放出潛熱、變成常溫高壓的飽和液體(有點過冷液)，經過節流閥節流降壓 3后進入蒸發器④ 吸熱汽化，又變成了低。

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