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    簡述制冷設備制冷原理

    2021-01-09

      說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。

      制冷設備制冷基本原理——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、制冷設備制冷過程

      制冷設備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。 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。

    制冷設備

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