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冰箱的制冷原理

作者:袁老师 来源: 日期:2014-11-17 点击次数:758

            冰箱的制冷原理

    冷冻不仅仅用于食物保鲜。美国有5家专业公司专门从事在-200℃条件下保存逝者遗体的业务。许多人生前都怀有一种希望,这就是有朝一日在某种药物的帮助下能重新复活。选择在液氮中长眠的第一人是心理学家詹姆斯˙贝德福德,他于196773岁时被癌症夺去了生命,从那时起有几十人仿效他的做法,而别外成千上万的人则签订了死后“冷藏”的合同。这些遗体在储藏时头部朝下,这样一旦自动化的控制系统失灵,可以使头部成为最后被解冻的部分。

    与普通人的感觉完全不同,冰箱并不是“制造冷气的机器”,而是一种用来吸收食品中的热量的装置。它利用称为“制冷剂”的液体,将食品中的热量“抽取”出来并转移到冰箱外面。致冷剂通过冰箱的一系列装置流动,主要包括3个基本的部件:压缩机、冷凝器和蒸发器,并不断重复同一个制冷循环(近似卡诺循环)。   除少数环保冰箱外,现在普通家用冰箱的制冷剂大多还是氟利昂(主要是二氯二氟甲烷),它储存在冰箱的专用容器中。当冰箱开始运转时,电动机带动压缩机开始工作,吸入处于低压和常温状态下的氟利昂蒸气,将其压缩成为高温高压(约为10几个大气压)的蒸气。

    这些处于高温高压状态下的氟利昂蒸气离开压缩机后被送往冷凝器。冷凝器是一种被多次弯曲的管子,称为“蛇形管”,一般是被安装在冰箱背后。由于进入冷凝器的氟利昂蒸气的温度比室温要高,热量就通过蛇形管的管壁向外散发,这样氟利昂蒸气的温度就降低了并从气态冷凝为液态,随后它离开冷凝器流向蒸发器。蒸发器由另一个蛇形管构成,同冰箱的内部接触。这个蛇形管比冷凝器的蛇形管要细一些,因此氟利昂的流动速度就加快了,随之而来的就是压力骤然下降这符合所谓的伯努利原理。

    由于在蒸发器中压力急剧降低,氟利昂便剧烈蒸发,从液态变为气态,伴随这一过程的是温度降低。由于热量总是从较热的物体向较冷的物体上转移,所以冰箱中较热的食物就将热量转移到流动着氟利昂气体的蛇形管上,从而达到制冷的目的

    上述过程完成之后,制冷剂──氟利昂气体又“整装待发”,以便重新被压缩机“吸收”,从而开始下一个循环过程。

    由于氟利昂会破坏臭氧层,现在已经被逐渐淘汰,改用其他的制冷剂,但它们制冷的原理是一样的。

       冰箱主要有两种类型。一种是像家用冰箱那样的立式冰箱,另一种是通常为商店采用的柜式冰箱即冰柜。柜式冰箱用起来不太方便,但比前一种效率更高。事实上,每次打开家用冰箱的门时,由于冷空气比重大,大量冷空气会向下流动并被热空气替代。但这种现象是不会在柜式冰箱上发生的,而且柜式冰箱的优点还在于它很少有除霜的必要。

    上图是冰箱制冷过程的示意图

    从压缩机出来的制冷剂处于高压气态,当它进入冷凝器时就会释放热量,从而变成液态并进入储存器。随后制冷剂流入一个更细的管子中,压力随之下降。这种低压的液体变冷,当它进入同食物周围空气接触的蛇形管时,制冷剂再次变为气体,同时吸收了食物的热量。吸收热量后,制冷剂进入压缩机开始下一个循环。

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