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1、电冰箱的制冷原理1制冷的理论基础 热力学第二定律的克劳修斯说法是：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不 引起外界的变化。因此，只能通过某种逆向热力学循环，外界对系统作一定的功，使热量从低温物体（冷 端）传到高温物体（热端），如图一所示。而Q2 = Q1W电冰箱是对循环系统冷端的利用，称制冷机。2制冷的方式 制冷可利用熔解热、升华热、蒸发热、珀尔帖效应等方式。电冰箱是用氟里昂作制冷 剂，当液体氟里昂在蒸发器里大量蒸发（实际是沸腾，但在制冷技术中习惯称为蒸发）时，带走所需的热 量，从而达到制冷的目的。因此，电冰箱是一种利用蒸发热方式制冷的机器。3制冷剂氟里昂 氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍
2、生物的统称。本实验中使用的氟里昂 12 的分子式为CCI2F2，国际统一符号为R12。R12无色、无味、无臭、无毒，对金属材料无腐蚀性，容积 浓度达到10%左右时，对人没有任何不适的感觉；但达到80%时，人有窒息的危险。R12不燃烧，不爆烽， 但其蒸汽遇到800C以上的明火时，会分解产生对人体有害的毒气。R12的几个有关参数为沸点（latm） 29.8C凝固点（latm） 155C临界温度112C临界压力4.06MPa4真实气体的等温线制冷剂在循环过程中的状态变化，遵循真实气体的状态变化规律，其P-V图 如图二所示。从图可见，真实气体的等温线并非都是等轴双曲线。如在1m部分，与理想气体的等温线
3、相 似，在 m 点汽体开始液化，在 m 到 n 点的液化过程中，体积虽在减小，但压力保持不变，是等压过程， 其压力称饱和蒸汽压，至 n 点汽体完全液化。等温线的 mn 部分为饱和蒸汽和饱和液体共存的范围，但在 no部分，曲线几乎与压力轴平行，这反映了液体的不易压缩性。随着温度的升高，汽液共存状态的范围从 mn线段缩小为m n线段，而饱和蒸汽压增高。温度继续升高，等温线的平直部分缩成一点，在p-V 图上出现一个拐点 K ，称临界点。通过临界点的等温线称临界等温线。在临界等温线以上，压力无论怎样 加大，气体不可能再液化。在 p V 图上，不同等温线上开始液化和液化终了的各点可以连成曲线 mKn 。
4、曲线 nK 的左边完全是 液体，nK线称湿饱和液体线，以干度X= 0表示。曲线mK的右边完全是汽体状态，mK线称干饱和蒸汽 线，以干度X=1表示（干度X表示汽液共存区里饱和蒸汽所占的比例。例如干度X= 0.3时，表示饱和蒸 汽占 30%，饱和液体占 70%）。5电冰箱的制冷循环 电冰箱的制冷循环如图三和图四所示。图三为循环示意图，图四为表示在 pV 图上的制冷循环过程。一4TS即从图四可见，电冰箱的制冷循环主要有四个过程：压缩机压缩R12蒸汽，使它的压力由低增高成高温 高压蒸汽；冷凝器（散热器）使高温高压蒸汽放热冷凝为中温高压液体；毛细管使中温高压液体节流膨胀 为低温低压汽液混合体，并不断供向
5、蒸发器；蒸发器使R12液体吸热成低温低压蒸汽，从而达到制冷循环 的目的。四个过程的具体情况如下：（1）压缩过程（绝热过程） 在压缩过程中，由于压缩机活塞的运动速度很快，可近似地看作与外界 没有热量交换的绝热压缩。在pV图中为A-B的一条绝热线。绝热线下的面积，即为压缩机对系统所做 的功 W。（2）冷凝过程（等压过程）从压缩机排出的制冷剂刚进入冷凝器时是过热蒸汽（B点），它被空气 冷却成干饱和蒸汽（C点），并进一步冷却成湿饱和液体（D点），再进一步冷却成过冷液体直到E点。 一般情况下，进入毛细管之前的制冷剂是过冷液体，这是等压过程，为冷凝压力P1。在p-V图中为 BiCiDiE的一条水平线。在此
6、过程中制冷剂放出热量Q1。（3）减压过程（绝热过程） 制冷剂通过毛细管狭窄的通路时，由于摩擦和紊流，在流动方向产生压 力下降，此即焦耳一汤姆孙节流过程。在p-V图中为EiF的一条绝热线。（4）蒸发过程（等压过程） 从毛细管出口经过蒸发器进入压缩机吸入口为止的制冷剂，状态尽管有 变化，其压力是不变的，都是蒸发压力P2。进入蒸发器的制冷剂是汽液混合体（F点），制冷剂在通过蒸 发器的过程中从周围吸收热量，蒸发成干饱和蒸汽（G点），再进一步成过热蒸汽被压缩机吸入（A点）。 在p-V图中为FiGiA的一条水平线。在此过程中制冷剂吸收热量Q2。以上四个过程，构成电冰箱的制冷循环过程。（5）制冷系数根据热力学第二定律，制冷机的制冷系数为= Q2/W上式表示，压缩机对系统所作的功W越小，自低温热源吸取的热量Q2越多，则制冷系数越大，越 经济。制冷系数是反映制冷机制冷特性的一个参数，它可以大于1，也可以小于1。如把制冷机看作逆向卡诺循环机，则制冷系数= T2/（T1- T2）由此可见，T1、T2越接近，即冷冻室的温度与室温越接近时越大。消耗同样的功率，可以获得较 好的制冷效果。冰箱里没有需要深度冷冻的物品时，不必将冷冻室的温度调得很低，一般保持在一5C左右 即可，这样可以省电。
