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正航仪器关于冰箱制冷原理的探讨

文章出处: 责任编辑:正航仪器 发表时间:2014-05-05

 

正航仪器关于冰箱制冷原理的探讨

 

 

 

随着国民经济的飞速发展,百姓的生活水平不断提高,冰箱已经不再是一件奢侈品,绝大多数的百姓家里都拥有一台冰箱来改善生活。冰箱能够保鲜蔬菜、水果,并冷冻肉,还可以将吃剩的食品短期保存,避免浪费。通过冰箱制冷,人们生活所需的食物都可以延长一定的保鲜期和保质期。但是,冰箱的使用同样不可避免地与环境、资源产生矛盾,这些矛盾影响了冰箱的进一步开发应用。因此,必须从冰箱的制冷原理入手,从根部解决问题,才能实现冰箱制冷与环境、资源相协调。

一、冰箱制冷原理

电冰箱的制冷系统是由全封闭压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器等组成的一个封闭循环系统。冰箱在制冷过程中,低温低压的制冷剂如R134a(现在我国大部分厂家生产的无氟冰箱采用无氯的R134a或R600a)经毛细管节流后其压力降低,进入蒸发器达到沸腾汽化,将冰箱内的热量吸收,降低冰箱内的温度,然后由全封闭压缩机将制冷剂R134a气体吸入气缸,经过压缩机压缩,变成高温高压的气态R134a,并排到冷凝器内进行冷却,此时,将热量排至周围空气中,气体制冷剂放热后,物态变化,凝结为液态,再经毛细管进入蒸发器进行吸热,如此反复,通过制冷剂的物态变化来将冰箱内部热量带到周围空气中,从而降低冰箱内的温度,达到制冷的目的,为人们提供多个低于室温的间室,便于保存食物。

冰箱制冷原理探讨

冰箱整个制冷循环过程可以分为四个阶段:1)绝热压缩,即低温低压的制冷剂变成高温高压气体,这个过程经压缩机在短时间内完成,制冷剂升温的过程没有热量流到冰箱外部,因此称为绝热压缩过程;2)等温压缩,高温高压制冷气体在冷凝器内冷却,发生物态变化时温度没有变化,因此称为等温压缩;3)绝热膨胀,被液化的制冷剂在毛细管中,由于管道狭窄,节流降压未能吸收外界的热量,因此称为绝热膨胀;4)等温膨胀,进入蒸发器的制冷剂迅速蒸发,不断从冰箱内吸收热量,直到完成制冷剂的汽化,在此过程中,制冷剂温度不变,被称为等温膨胀。

二、冰箱制冷过程中存在的问题

冰箱制冷过程是通过制冷剂的物态变化,吸收冰箱内部的热量,并将热量交换到冰箱外部,以达到降低冰箱内部温度的目的。在这个过程中,需要通过电能提供动力,需要制冷剂以物态化来完成热量交换。因此,冰箱制冷过程中不可避免地会出现制冷与资源、环境之间的矛盾。

1、冰箱制冷过程中制冷剂与环境、安全之间的问题众所周知,冰箱正常运行时,制冷剂是在密封的系统中运行的,但到了淘汰期或者维修阶段,制冷剂就会泄漏到空气中,对环境产生影响。例如R134a,温度效应潜能是0.24-0.29,虽然相对于R12大大降低,但其比CO2要高,对气变暖的影响不可忽略。而R600a虽然没有温室效应,也不会对臭氧层造成破坏,但其遇明火易爆炸增加了维修人员的人身安全威胁,焊接时要注意制冷剂的排放时周围环境的通风。

2、冰箱制冷过程中电能消耗问题

冰箱在给人们提供保鲜、冷藏功能时,是以消耗电能为代价的。即冰箱制冷过程中,需要提供电力作为动力,制冷系统才能完成一系列的制冷循环,为人们提供便利的生活条件。目前,普通冰箱的电能利用率仅为40%左右,采用新技术的冰箱,其电能利用率也只在60%左右。可见,冰箱制冷对电能的消耗很大。这与国家提倡的节能减排、低碳生活相矛盾。全国多数家庭中都至少拥有一台冰箱,这样一来,数以万计甚至千万计的冰箱对于电能的消耗是一个非常庞大而惊人的数字。虽然对于每个家庭来说,能够支付电能的费用,为了获得低温保存条件,以牺牲电量为代价完成冰箱制冷,但对于一个产业或是一个国家来说,如此庞大的电能损耗是一个大的经济包袱,也是一个巨大的能源浪费问题。

3、冰箱制冷过程中噪音污染问题

近年来,噪音污染逐渐被人们所重视。性能良好的冰箱噪音值一般在39分贝以下,一些质量不合格的冰箱,产生的噪音分贝高达50分贝,这种高噪音在家庭中对儿童的听力影响是的,不但容易引起儿童聋哑,还会对儿童的智力发育产生影响,降低儿童的免疫功能。噪音过高,还会造成失眠,人容易疲倦,产生一系列恶性连锁反应;还会对孕妇和胎儿发育产生不良影响。冰箱在制冷过程中,压缩机不可避免会产生噪音,噪音的大小根据不同品牌,不同制冷技术以及不同质量有高低之分。但是,冰箱制冷噪音往往被人们所忽略,人们在选购冰箱的时候往往不考虑噪音的高低,或是在高噪音的卖场里听不到冰箱噪音而忽略这一点。其实,冰箱制冷过程中的噪音是家庭噪音的来源之一,是家庭噪音污染的原因之一。

 

正航仪器冰箱制冷原理探讨

三、冰箱制冷新技术策略

1、冰箱制冷新技术策略

我国最初以R134a取代R12、R22等氟利昂制冷剂,但考虑到R134a的温室效应、易水溶性和强腐蚀性,经过技术引进与创新,R600a在目前的冰箱生产中广泛应用,但是R600a易爆炸,在焊接上对工作人员的人身安全造成危胁,因此,在冰箱制冷剂的选择上,要从环境和安全两方面考虑,寻找两全其美的制冷剂。半导体制冷技术,这种制冷技术是建立在珀尔帖效应的基础上,通过电流方向控制热量的交换,达到降低冰箱内部温度的目的。这种制冷技术完全取代了制冷剂,使得冰箱制冷不再依靠制冷剂的相变完成制冷。如果所有的冰箱生产厂商都采用这种制冷技术,将会大大减少环保的负担,人们不用再担心冰箱会破坏臭氧层而影响身体健康。和顾氏热力循环技术,这种制冷技术可以不改变现有的冰箱构造,只需要加长毛细管长度,注入该技术的工质来取代氟利昂就完全能够达到制冷的效果。虽然这种技术存在一定的局限,但其工质应用后能够完全替代氟利昂,并大大降低电能的损耗,节能效果显著。因此,这种制冷技术在冰箱制冷系统中的应用有非常大的应用前景。

2、冰箱制冷过程中节能策略

冰箱制冷过程是以消耗电能为代价的,而目前冰箱的电能转化率仅40%-60%,其节能空间还很大。冰箱节能措施制冷方面主要有采用高品质率的压缩机,合理匹配蒸发器、冷凝器,选择合适的毛细管压比等。此外,采用顾氏热力循环技术也能提高电能的转化,有效达到节能目的。http://www.zhpct.com 

 

 

 

 

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