1、第 27卷 第 3期 凱里學院學報 Vol. 27No. 3 2009年 6月 Journal of Kaili University J un. 2009家用電冰箱的制冷系統分析楊 妮(貴州電子信息職業技術學院 , 貴州 凱里 556000摘 要 :電冰箱已成為最普遍的家用電器之一 , 它以消耗電能的方式制冷 , 使箱內保持低溫 , 用于 儲藏食物的具有適當容積和機構裝置的絕熱箱體 . 本文從內部組成結構出發 , 分析了電冰箱的制 冷系統工作原理 .關鍵詞 :家用電冰箱 ; 制冷系統 ; 工作原理中圖分類號 :TM925121 文獻標識碼 :A 文章編號 2(021 熱力學基礎知識1. 1

2、物質的三態熱力學定律告訴我們 , , 熱量 能自動地從高溫物體向低溫物體傳遞 , 不能自動地從低溫 物體向高溫物體傳遞 . 要使熱量從低溫物體向高溫物體傳 遞 , 必須消耗一定量的其他形式的能 , 如消耗一定的機械 能 . 例如 , 在制冷工程中 , 為了冷藏或冷凍食品 , 必須從食品 中吸熱 , 這需在制冷機上消耗一定的能量才能實現 .物質以固態 、 液態和氣態 3種狀態中的任何一態存在 于自然界中 , 隨著外部條件的變化 , 三態之間可以相互轉 換 , 如果把固體冰加熱便變成水 , 水再加熱就變成蒸汽 ; 相 反 , 將水蒸氣冷卻可變成水 , 繼續冷卻可變成冰 . 這樣的狀 態變化對制冷技

3、術有著特殊的意義 .人們可利用制冷劑在蒸發器中汽化吸熱 , 而在冷凝器 中放熱冷凝 , 即應用熱力學定律的原理 , 通過制冷機對制冷 劑氣體的壓縮 , 以及在冷凝器中的冷凝和蒸發器中的汽化 , 實現熱量從低溫空間向高溫環境的轉移 , 達到制冷的目的 . 1. 2 制冷技術常用的學術語(1 顯熱 . 物質在進行熱交換過程中 , 僅使物質分子的 動能增加或減少 , 即便物質的溫度有所升高或降低 , 也不會 使物質的形態發生變化 . 這一過程中物質吸收或放出的熱 能稱之為顯熱 . 例如 , 水從 2030 所吸收的熱就是顯熱 . 顯熱的特點是 :通過觸摸可以定性感覺到其存在 , 通過用溫 度計可以定

4、量地測量其數值 .(2 潛熱 . 物質在進行熱交換過程中 , 僅使物質分子的 位能增加或減少 , 即便物質狀態發生改變 , 但溫度不發生變 化 . 在這一過程中物質吸收或放出的熱能稱之為潛熱 . 例 如 ,100 的水蒸氣 , 在常壓下液化為同溫度的水所放出的. 潛熱的特點是 :無法通過觸摸感覺到 , 也 .(3 制冷劑 . a. 制冷劑的種類 . 目前使用的制冷劑已有 近百種 , 并且在不斷地增加 , 它們一般都用 R 作代號 , 各種 制冷劑以 R 下的角標區分 . 如氟利昂 12(CCl 2F 2 用 R12表 示 , 氟利昂 22(CHClF 2 用 R 22表示等 . b. 制冷方法

5、 . 目前獲 得低溫的方法很多 , 總體上可以分為兩大類 , 即物理方法和 化學方法 . 在電冰箱和空調器中 , 多采用物理方法 .物理方法制冷是應用物質的物理變化來實現的 , 如冰 融解吸熱的方法制冷 、 利用干冰 (固態二氧化碳 升華吸熱 的方法制冷 、 利用易蒸發的液體蒸發吸熱的方法制冷 、 利用 導體溫差電效應即珀耳貼效應的方法制冷 182287.2 制冷系統的組成壓縮式電冰箱的制冷系統是電冰箱的重要組成部分 , 它主要由壓縮機 、 冷凝器 、 干燥過濾器 、 毛細管 、 蒸發器等組 成 . 各部件之間用管道連接起來 , 形成一個封閉系統 , 其內 充入適量的制冷劑 , 通常蒸發器裝在

6、箱體內部 , 冷凝器裝在 箱體外部 .壓縮機是制冷系統的 “心臟” , 它將制冷劑蒸氣的壓力 和溫度提高 , 在系統中建立壓力差 , 促使制冷劑在系統中循 環流動 ; 冷凝器使制冷劑蒸氣放熱而冷凝成液體 ; 干燥過濾 器濾除制冷劑中的水分和雜質 , 防止毛細管堵塞 ; 毛細管是 限制制冷劑的液體流量 , 配合壓縮機使系統形成高壓區和 低壓區 , 達到降壓降溫作用 ; 蒸發器使液態制冷劑吸熱氣 化 , 達到冷藏冷凍食品的目的 .3 制冷系統的工作原理制冷系統的工作過程如下 :壓縮機吸入從蒸發器出來 的低壓低溫制冷劑蒸氣 , 并將其壓縮成高溫高壓制冷劑后 送入冷凝器中 . 在冷凝器中制冷劑蒸氣將大

7、量的熱量散發 給箱外的空氣而冷凝成液態 , 成為高壓液態制冷劑 , 然后通3 收稿日期 :2008212218 作者簡介 :楊 妮 , 貴州電子信息職業技術學院教師 . 過干燥過濾器將制冷劑中的水分和雜質濾除 , 再送入毛細 管 . 毛細管非常細 , 通道狹小 , 阻力極大 , 因此對制冷劑液體 起到降壓節流作用 , 使制冷劑液體壓力明顯降低 , 蒸氣溫度 也隨之降低 , 有極少部分制冷液體氣化 , 制冷劑成為低溫低 壓氣液混凝合狀態 , 由毛細管進入蒸發器后 , 由于體積突然 加大 , 制冷壓力驟然降低 , 制冷劑迅速蒸發 , 由液態變為氣 態 , 在蒸發過程中制冷劑要從箱內的食物中吸收大量

8、的熱 量 , 對食物起到冷卻作用 . 然后在蒸發器中蒸發后的低壓低 溫氣態制冷劑再被壓縮機吸入進行壓縮 , 再經冷凝器 、 干燥 過濾器 、 毛細管而進入蒸發器 . 制冷劑在封閉的制冷系統中 如此循環往復 , 不斷吸收食物的熱量并排到箱體外的空氣 中 , 直到箱內的溫度達到所要求的預定溫度為此 21142120. 4 制冷循環的主要部件壓縮式冷凍機系統的主要部件有壓縮機 、 冷凝器 、 干燥 過濾器 、 毛細管 、 蒸發器等 .4. 1 制冷壓縮機制冷系統中冷凝 、 , , 起 . .壓縮機按工作原理分為容積型壓縮機和速度型壓縮 機 . 容積型壓縮機又分為往復活塞式 、 旋轉活塞式兩種 . 旋

9、 轉活塞式又可分為螺桿式 、 滑片式 、 刮片式 . 速度型壓縮機 有離心式等 . 其中應用廣泛的是容積型活塞式壓縮機 . 制冷壓縮機中的單相電動機采用單相交流電源作為動 力 . 由于單相交流電是 1個隨時間按正弦規律變化的電流 , 它所產生的磁場是 1個脈動的磁場 . 因此單相電動機無法 獲得啟動轉矩 . 為了使單相電動機旋轉 , 一般采用在主繞組 之外再增加 1個啟動繞組的方法 , 即在定子上裝有兩個繞 組 :1個是主繞組或稱為運行繞組 , 另 1個是副繞組或稱為 啟動繞組 . 這兩個繞組并聯 . 由于運行繞組的線徑粗 、 匝數 多 、 電阻小 ; 而啟動繞組的線徑細 、 匝數少 、 電阻

10、大 , 因此這 兩個繞組的電感 、 阻抗不一樣 . 通電以后 , 因為運行繞組電 感 、 阻抗很大 , 它與啟動繞組的電流形成相位差 . 也就是說 , 電阻大 、 電抗小的啟動繞組的電流比相鄰的運行繞組的電 流超前達到最大值 , 兩繞組之間的電流有 /2的相位差 . 因 而電流也就產生了旋轉磁場 , 電動機也跟著旋轉磁場沿同 1個方向轉動起來 . 一旦電動機啟動旋轉 , 由于轉動慣性和 異步的關系 , 啟動繞組被切斷 , 則運行繞組繼續維持電動機 旋轉 .4. 2 蒸發器(1 蒸發器的作用 . 蒸發器是電冰箱的主要換熱裝置 . 低溫低壓制冷劑液體在其內蒸發變為蒸汽 , 吸收被冷卻物 質的熱量

11、, 使物質溫度下降 , 達到冷凍 、 冷藏食品的目的 . 蒸 發器內制冷劑的蒸發溫度越低 , 被冷卻物的溫度也越低 . 在 電冰箱中一般制冷劑的蒸發溫度調整在 -20-26 . (2 蒸發器的結構 . 蒸發器分為冷卻液體的蒸發器和冷 卻空氣的蒸發器 . 在冷卻空氣的蒸發器中又分為自然對流 和強制對流兩種形式 .4. 3 冷凝器冷凝器又稱散熱器 , 它的任務是將壓縮機排出的高溫 高壓蒸汽 , 在通過冷凝器時放出熱量成為液態制冷劑 , 同時 將放出的熱量傳遞給周圍的低溫介質 , 從而完成熱交換 . 冷凝器按冷卻方式可分為水冷卻式 、 空氣冷卻式及蒸 發式 3種 . 家用電冰箱的冷凝器一般都是空氣冷

12、卻式的 . 有 的靠自然對流冷卻 、 有的靠風扇吹風強制通風冷卻 . 自然冷 卻式冷凝器又分為百葉窗式 、 鋼絲式 、 板式冷凝器和內藏式 冷凝器 . 強制通風冷凝器是采用翅片盤管式 . 2114-120 4. 4 干燥過濾器. 其作用是, 和 “冰堵” . 過濾器是以直徑 長度為 100150mm 的鋼管或紫銅管為外 , 兩端裝有金屬濾網 , 兩網之間裝入干燥劑而制成的 . 干 燥過濾器一般裝在冷凝器與節流裝置之間的液體管路上 . 作為干燥劑 , 目前多采用硅膠和分子篩 , 它們以物理吸 附的形式吸水后不生成有害物質 , 可以加熱再生 .4. 5 毛細管毛細管是電冰箱制冷系統中的節流降壓部件

13、 , 安裝在 冷凝器和蒸發器之間 , 它把從冷凝器流出的高壓制冷劑液 體減壓 、 節流后供給蒸發器 . 當電冰箱的熱負荷變化時 , 要 求制冷能力也隨其變化 , 這個變化取決于供給蒸發器的制 冷劑流量的大小 , 流量的大小則由節流元件來控制 . 因此 , 節流元件對制冷系統性能影響很大 . 節流元件的作用是 :將高溫高壓液體制冷劑變為低溫低壓液體 , 為制冷 劑在蒸發器內沸騰提供條件 .根據熱負荷的變化調節制冷劑流量 .控制蒸發器出口處制冷劑蒸汽的過熱度 .制冷劑液體流過毛細管 , 相當于高壓流體通過一個小 孔 , 流體在小孔前的部分靜壓力將轉變為小孔后的動壓力 , 流體通過小孔后流速急驟增加 , 摩擦阻力增大 , 靜壓力也隨 其下降 . 從而達到對流體的降壓 、 節流作用 . 制冷設備中使 用的毛細管為紫銅管 , 管的內徑為 0. 62. 5mm. 毛細 管的前 、 后兩端與管徑為 512mm 的粗管相連 182287.參考文獻 :1蔣治國 . 現代家電原理與維修 M .北京