制冷机的工作原理-制冷机的工作原理详细介绍

目前冷库行业常见的制冷方式分为以下几种：

1、蒸汽压缩式制冷

原理：在蒸汽压缩制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽，再压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀（或毛细管）绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸收空调循环水（空气）中的热量，从而冷却空调循环水（空气）达到制冷的目的，流出低压的制冷剂被吸入压缩机，如此循环工作。

系统循环

焓：物质系统能量的一个状态函数。

等于工质的内能加上其体积与绝对压力的乘积。

即：H=U+pV

熵：物质系统状态的一个物理量(记为S)，它表示该状态可能出现的程度。在热力学中，是用以说明热学过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。孤立体系中实际发生的过程必然要使它的熵增加。

等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过程；

等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压过程;

等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流前后焓值相等;

等温过程：制冷剂在蒸发器和冷凝器中没压力损失。

制冷四大件：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置。

压缩机

功能：把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂在冷凝器中常温液化的条件。被称为整个装置的“心脏”。

压缩机分类：

冷凝器

功能：使压缩机排出的制冷剂过热蒸气冷却，并凝结为制冷剂液体，在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质。

分类：水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器。

风冷式冷凝器：使用和安装方便，不需要冷却水、热量由分机将其带入大气中。但同样传热系数低，相对其他类型重量偏大，翅片表面会积灰是散热能力下降，须及时清理。

蒸发器

功能：依靠制冷剂液体的蒸发来吸收冷却介质热量的换热设备，它在制冷系统中的任务是对外输出冷量。

分类：满液式（沉浸式）蒸发器、干式蒸发器。

干式蒸发器：沉浸式蛇管、壳管式、板式、喷淋式等。

节流装置

功能

1、截流降压：高压常温的制冷剂液体流过膨胀阀后，就变为低压、低温的制冷剂液体。

2、控制制冷剂流量：膨胀阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。

3、控制过热度：膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，即保持蒸发器的传热面积的充分利用，又防止压缩机冲缸事故的发生。

分类：手动节流阀、热力膨胀阀、毛细管、电子膨胀阀、浮球板、固定孔板、可变孔板。

2、蒸汽吸收式制冷

工作流体

以制冷剂-吸收剂为工作流体，称为吸收工质对。

常用工质对：溴化锂-水（制冷剂是水）、氨-水（制冷剂是氨）-低沸点工质是制冷剂。

装置：吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。

优点：

1、夏天需供应冷气，冬天需供应暖气的全年候空气调节地区，最适合使用吸收式系统。目前美国、日本的中央空调系统，吸收式系统的约占80%以上。

2、运转安静，可减少磨损至最小(除液体泵运转外)，故障较少、维护简单。

3、不依赖电力。

4、容量控制容易，仅需控制发生器的热源。

5、系统安全性高，无爆炸。

6、系统满载与轻载效果相同，当负载改变时，只需调节发生器热源和水循环量即可。

7、当蒸发温度及压力减低时，吸收式容量仅有限度地减少，运转稳定。

(2)缺点：

1、以水为冷媒时，无法获得低温（水冰点为0℃）。

2、操作不当时，溴化锂易生结晶。

3、蒸汽喷射式制冷

原理：由锅炉供给的压力较高的水蒸汽(称为工作蒸汽)进入主喷射器中,在拉瓦尔喷嘴中绝热膨胀，利用这一高速汽流不断从蒸发器中抽汽，在其中保持较高的真空，即较低的蒸发压力。从制冷装置来的冷水，经节流减压后进入蒸发器，其中一部分蒸发并吸收其余水的热量而使之温度降低。

降温后的冷水由泵输出，供给冷量之后反复使用。在喷射器中的工作蒸汽连同从蒸发器中抽吸的蒸汽，一起流经扩压管使压力升高到冷凝压力（仍为真空），进入冷凝器中与冷却水直接接触并凝结于冷却水中。冷凝器中的不凝性气体用一两级辅助喷射器抽除，以使冷凝器保持一定的真空度。图中的冷凝器称为混合式冷凝器。蒸汽喷射式制冷机也可使用管壳式冷凝器，这时进入冷凝器中的水蒸汽通过传热管被冷却并冷凝成水，凝结水即可用冷却水泵注入锅炉中，重复使用。

4、吸附式制冷

原理：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用，且吸附能力随吸附剂温度的改变而不同。通过周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷剂气体，并使之冷凝为液体；吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。

按吸附机理分类：物理吸附式制冷、化学吸附式制冷。

原理：吸附式制冷基本结构由太阳能集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门五个模块组成。吸附式制冷系统的运作机制为：在白天，集热器温度随着气温的升高而升高，制冷剂蒸发集热器中压力升高，气体进入冷凝器并冷凝、制成液体；在晚上，温度降低，吸附剂会吸收制冷剂蒸汽，蒸发器中压力降低，于是会有更多液体气化，蒸发中吸收热量降温。

5、热电制冷

热电制冷是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法——又称温差电制冷、半导体制冷。

1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，在将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，发现一个接头变热，另一个接头变冷，即两个接头处分别发生了吸放热现象。

热电效应的大小取决于两种材料的热电势，纯金属材料的热电势很小，常用热电势较高的半导体材料来做小型热电制冷器。

陶瓷平板型一级半导体制冷组件

一对N、P热电偶产生的制冷量很小，实际的热电制冷装置是将许多热电偶组成热电堆使用。

原理：电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以热的形式放出或吸收。

6、磁制冷、声制冷

磁制冷：基于“磁热效应”（MCE）的磁制冷是传统的蒸汽循环制冷技术的一种有希望的替代方法。在有这种效应的材料中，施加和除去一个外加磁场时磁动量的排列和随机化引起材料中温度的变化，这种变化可传递给环境空气中。

声制冷：基于所谓的热声效应，热声效应机理可以简单的描述为在声波稠密时加入热量，在声波稀疏时排出热量，则声波得到加强；反之声波稠密时排出热量，在声波稀疏时吸入热量，则声波得到削弱。当然，实际的热声理论远比这复杂的多。

制冷原理分为两部分:

1.二元溶液被发生器中的热源加热沸腾，产生的制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成制冷剂液体。液态制冷剂经U形管节流后进入蒸发器，由蒸发器在低压下喷出。液态制冷剂蒸发，吸收制冷剂的热量，产生制冷效果。

2.从发生器流出的浓缩液经换热器冷却降压后流入吸收器，与吸收器的原液混合形成中等浓度的浓缩液。中浓溶液由吸收泵输送和喷淋，来自蒸发器的制冷剂蒸气被吸收，变成稀溶液。稀溶液由发生器泵输送到发生器，热源产生的制冷剂蒸汽再次形成浓溶液，进入下一个循环。

综上所述，任何制冷设备都是由四个部分(压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置)组成，制冷剂通过在冰箱内的物理状态变化，吸收或释放热量来达到制冷或制热的效果。

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