
前言
松洋压缩机所处行业为制冷空调行业,制冷技术是制冷空调行业的基础科学技术。自今日起,本公众号开设知识分享栏目,借助行业前辈们的技术积累,陆续组织发布一些制冷技术相关的图文,供广大读者交流参考。
正文
制冷机:能量的搬运工——制冷原理简述
工业社会经济的长足发展使人们对能源的要求快速增长。上世纪80年代以后全球气候变化加剧的形势将人们的节能减排意识提高到新的高度。制冷空调行业从诞生到兴旺,技术不断更新发展,越来越与人们的日常生活密不可分。作为一门贴近生活的科学,我们可以从其原理来开始进行逐步认识。
这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁块放在空气中,通过辐射和对流向环境传热,逐渐冷却到环境温度,类似这样的过程都是自发的传热降温,属于自然冷却,不是制冷。只有通过一定的方式将铁块冷却到环境温度以下,才可称为制冷。因此,制冷就是从物体或流体中取出热量,并将热量排放到环境介质中去,以产生低于环境温度的过程。
把东西从低处搬到高处需要功。把海拔H1m处的水移到H2m处需要泵,高度差(H1-H2)m越大所需做功也越大,且水量越多所消耗功也越大。
图1:搬运做功
同理,把热量从温度为T1K的物体吸收的热(X)传给温度为T2K的物体(T1<T2),需外界对其做功。以把低温物体的热量传给高温物体为目的的装置称为制冷机。(热不能自动地从低温处移到高温处。)
机械制冷中所需机器和设备的总和称为制冷机或制冷系统。
制冷机——通俗点讲:就是能量的搬运工。
图2:制冷机——能量的搬运工
制冷机中使用的工作介质称为制冷剂(国内各地有不同的通俗叫法,比如叫冷媒、雪种等)。
制冷剂在制冷机中循环流动,同时与外界发生能量交换,不断地从被冷却对象中吸取热量,向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环,必须消耗能量。所消耗能量可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它形式的能。
图3:制冷循环
{原理)
在空气干燥炎热的地方(沙漠等)冷却饮用水时,把水装进(素烧)陶器里让风吹着,水从陶器无数毛细管一点一点往外渗出,并蒸发到空气中去。此时的蒸发热主要从陶器以及内部的水吸收,相应地水被冷却。如果水不渗出此容器,用水不断地浇湿其表面,也能得到同样结果。这与用制冷机使库内保持低温原理完全相同。在制冷机中,制冷剂在蒸发器内由液体蒸发成气体。此时的蒸发热主要由蒸发器周围环境吸收,所以环境温度下降。
参考文献:
1:《制冷原理与设备》(第四版),西安交通大学出版社


