一 : 电冰箱制冷原理详细讲解

夏天意味着炎热，在这种炎热的天气下，食物的保存十分不容易，于是人们就发明了冰箱。其实不仅仅是在夏天，现在许多家庭中的冰箱是一年四季都开着的。虽然人们知道用冰箱来保存食物，但是人们对冰箱的制冷原理可能不太了解。不同种类的冰箱，它们的制冷原理是不同的，下面就跟随小编的步伐，一起来了解一下不同的冰箱的制冷原理都是怎样的吧。

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吸收式冰箱

这种冰箱使用的动力不止是电，它还可以使用煤气、煤油灯热源 作为动力。它的制冷原理是通过化学反应完成制冷，具体过程就是利用氨-水-氢混合溶液的连续吸收以及扩散反应完成制冷。这种冰箱的制冷效率十分之低，需要一个很长的过程才能完成，这种冰箱目前已经逐渐被市场所淘汰。

压缩式电冰箱

这种冰箱是目前世界上最为普及的冰箱，它的制冷过程主要是通过压缩机完成。具体的过程就是通过电力为电动机提供机械能，电动机推动压缩机工作，压缩机驱动制冷系统，制冷系统中含有沸点比较低的制冷剂，这种制冷剂蒸发，吸收热冷，从而达到制冷的目的。这种冰箱的寿命十分之长，占据了冰箱市场的九成以上。

化学冰箱

这种冰箱是通过将化学物质溶于水中时瞬间发生的强烈吸热反应从而达到制冷效果，这种冰箱一般较为小型，因为所需要的化学物质不可能长时间大量使用。

半导体电冰箱

这种半导体电冰箱的制冷方式主要是通过PN型半导体完成。因为将PN型半导体接通直流电之后，PN型半导体会在结点上产生一种珀尔帖效应，从而达到制冷效果。

电磁振动式冰箱

这种冰箱的制冷原理与压缩式电冰箱的原理大同小异，它们同样是通过压缩机来完成制冷。不同的是，电磁振动式冰箱是通过电磁振动机来驱动压缩机。

太阳能电冰箱

太阳能冰箱是通过吸收太阳能，作为制冷能源，从而完成智能过程。

以上就是不同电冰箱的制冷原理详细解析，不同的电冰箱有着不同的制冷原理，我们日常生活中基本上使用的都是压缩式电冰箱，这种电冰箱之前使用的制冷剂都是氟，但是氟这种物质会对我们的环境产生危害，因此目前越来越多环保的制冷剂被开发应用到我们的冰箱之中。相信看完了这篇文章的，您肯定对冰箱的制冷原理有了一定的了解了，这些知识与我们的生活息息相关，我们都应该了解一些。

二 : 电冰箱 压缩制冷原理

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三 : 电冰箱 压缩制冷原理

第五章 电冰箱

第一节 制冷技术中的几个基本概念
1.压强与真空 制冷系统中所说的“压力”是指压强 绝对压力=相对压力+大气压力 工程中取 P绝=P表+1

真空度是指压强远小于1.01?105Pa的 气态空间。电冰箱的制冷系统的真空度 要求在1.064Pa以下。

2.临界温度与临界压力 各种气体在一定的温度和压力下可以液 化，但温度升高超过某一值时，即使再 增大压力也不能使气体液化

——临界温度
在这一温度下使气体液化的最低压力叫

做临界压力

几种制冷剂的临界温度和临界压力
制冷剂种类 临界温度 临界压力

R12
R13

112.04°C
28.18°C

41.96
39.36

R22
NH3(氨)

96.13°C
132.5°C

50.84
112.77

3.饱和温度与饱和压力 密闭容器中的液体和气体 处于动态平衡时，蒸汽的 密度不再改变，温度和压 力也稳定不变，这种状态 下的蒸汽叫做饱和蒸汽， 液体称为饱和液体。他们 具有的温度称为饱和温度， 饱和蒸汽的压力称为饱和 压力。

4.干度和湿度
干度x= 干饱和蒸汽量(kg)/湿饱和蒸汽量(kg) 湿度为1-x

即1-x =饱和液体量(kg)/湿饱和蒸汽量(kg)

5.蒸发温度与冷凝温度
电冰箱的蒸发和冷凝都是在饱和温度下进行的。 制冷技术中的蒸发温度就是制冷剂在蒸发器中

达到饱和压力下的沸点温度，即饱和温度。这
时的饱和压力称蒸发压力。

电冰箱冷凝器中具有一定的高压。在这个高压
下，制冷剂达到饱和温度时就会冷凝放热，这

时的饱和温度称为冷凝温度，这时的饱和压力
为冷凝压力。

6.过冷与过热 在一定的压力下，制冷剂液体被冷却，

温度下降而压力不变，导致制冷液的温
度低于该饱和压力下的饱和温度，这个 现象叫过冷。 当压力一定制冷剂蒸汽的温度高于该

压力下的饱和温度的现象称为过热。

7.焓与熵
制冷剂在某种状态下所具有的内能和压力

能的和叫焓。焓与制冷剂重量的比值叫比
焓，用i表示

i=μ+APv
μ为制冷剂的内能（热能）；P为制冷剂的压力；v为制冷剂的比容；

熵是表征制冷剂状态变化时热量传递程度

A为功的热当量；APv为每Kg制冷剂所具有的热能

的物理量。外界输给制冷剂的热量与加热
时该物质绝对温度之比叫熵

ds=dq/T

8.IgP-i图 以绝对压力和 焓为坐标轴， 用来表示制冷 剂状态参数变 化及其相互关 系的图形。
饱和区

lgP
等压线 等温线 等熵线

K
过冷区
等容线 等焓线

过热区

i

8.IgP-i图（压焓图）
在制冷系统中，制冷剂的状态参数，常用压力与 焓所组成的压焓图来表示。压焓图是制冷工程中 进行热力计算的最简便的工具，对分析制冷过程 中制冷剂的状态变化、运行情况、故障原因，以 及理解制冷机理有很大用处。 以制冷剂的焓(H

)值为横坐标，绝对压力(P)为纵 坐标，绘出的表示制冷剂状态的曲线图就叫压焓 图。图上用不同的线簇将工质在不同状态下的温 度、比体积、熵及蒸气的干度同时表示出来。每 一种制冷剂都有一张标准的压焓图，在图上可以 查到该制冷剂在各种状态下的参数。

? 压焓图由“8线1点”组成:

1)等压线p 以垂直于纵坐标的水平线表示。每一个压力值有一条等 压线。等压线所标志的压力为绝对压力。等压线上的任意一点压力 相等，是一条水平直线。

2)等焓线h 以垂直于横坐标的垂线表示。等焓线上的各点焓值相等， 是一条垂直线。

3)饱和液体线(x=0) 在压焓图中，将表示各种温度下的饱和液体的 点标出，再将这些点连成一条曲线，这条曲线就称为饱和液体线。 饱和液体线表示制冷剂是将要沸腾的液体。饱和液体线上各点的干 度x=0。

4)饱和蒸汽线(x=1) 饱和蒸汽线是表示干蒸汽的线。将表示各种温 度下的饱和蒸汽的点标出，连接成一条曲线，即为饱和蒸汽线。饱 和蒸汽线上各点的干度x=1。

5)临界点k 饱和液体线与饱和蒸汽线的交点k称为临界点，即液、 气、过热蒸汽三个状态区的交点。这二线一点将压焓图分为三个区 域：饱和液体线左方为过冷液区；饱和液体线与饱和蒸汽线之间的 区域为气体与液体共存区(湿蒸汽区)，也称饱和区；饱和蒸汽线右 方为过热蒸汽区。图中的k点对应着制冷剂的五种状态—过冷状态 (在过冷液体区内)、饱和液态(在饱和液线上)、湿蒸汽状态(在湿蒸 汽区内，自左向右干度逐渐增大)、干饱和蒸汽状态(在干蒸汽线上) 和过热蒸汽状态(在过热蒸汽区内)。

6)等干度线x 在饱和区内将干度相等的各点连接成一条曲线，即构 成等干度线，用x表示。等干度线是一组曲线，每一个工值都可画 一条曲线，但此线只存在于饱和区(湿蒸汽区)内。其中两条特殊的 等干度线已绘出，即X=0和 X=1。

7)等温线t 将温度相同，但压力和比体积各不相同的各状态点用线 连接成一条折线，就构成等温线。等温线的温度用t表示。等温线在 过冷液体区内为垂直线，与等焓线平行。因为制冷剂处于液态时， 即使压力不同，只要温度相同，它的焓值就几乎不变。在饱和区内 的等温线为水平线，与等压线一致。在过热区内的等温线为向右弯 曲的倾斜线。

8)等比体积线v 将温度和压力都不同，但比体积相同的各状态点用 虚线连成一条曲线，就构成等比体积线。等比体积线用v表示，如 图所示，它是一组向右上方弯曲的曲线。

9)等熵线S 将相等熵值的各点连接成一条曲线，即构成等熵线，用 S表示。

R12的IgP-i图

-50 -60

几种常用单位换算 摄氏

度 ℃ 华氏度 °F 绝对温度 K

-273.15 0
100

-459.4 32
212

0 273.15
373.15

t℃=(°F-32)?5/9 t°F=(℃?9/5)+32 t K=t℃+273.15

巴 bar 1 10ˉ2 10 9.807 ?10ˉ1 6.895 ?10ˉ2

千帕斯 兆帕斯卡 卡 kPa MPa 102 1 103 98.07 6.895 0.1 10ˉ3 1 9.807 ?10ˉ2 6.895 ?10ˉ3

工程大气压 磅/平方英 kgf/平方厘米 寸 psi 1.020 1.02?10ˉ2 10.20 1 7.031?10ˉ2 14.5 1.45?10 ˉ1 145.0 14.22 1

第二节 压缩制冷原理
一、制冷 从低于环境温度的物体中吸取热量，并将 其转移给环境介质的过程，称为制冷。 实质：热量的转移的过程。

热力学第一定律的表述 能量守恒和转换定律

热力学第二定律的表述 克劳修斯(Clausius)表述: 热量不能自动地从低温物体传向高温 物体。
人工制冷： 低温物体
热量 外界补偿

高温物体

水 往 低 处 流

二、制冷方式

? 液体气化制冷：液体气化形成蒸汽，利
用该过程的吸热效应进行制冷的方法。 如：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸 汽喷射式制冷等。

? 气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀， 使其压力、温度下降，利用降温后的气 体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。 ? 热电制冷：利用某种半导体材料的热 电效应。建立在帕尔帖(peltire)效应 （电流流过两种不同导体的界面时 ， 将从外界吸收热量，或向外界放出热 量）原理上。

? 吸附式制冷：

三、压缩制冷技术
二氧化硫
属中等毒类，对眼和呼

吸道有强烈刺激作用。

二氧化硫 无色有强烈辛辣刺激味的不燃性气体。 沸点-10℃。在室温及392.266～

分子量64.07，密度2.3g/L,溶点-72.7℃， 490.3325kPa(4～5kg/cm2)压强下为无
色液体。

模拟实验

（一）制冷剂
在制冷装臵内完成热力循环的工质。是

制冷机中的工作流体，它在制冷 系统中
循环流动， 通过自身热力状态的循环变

化不断与外界发生能量交换，达到制冷
的目的。

1. 热力学方面的要求 ① 在大气压力下，制冷剂的蒸发温度 (沸点温度)ts要低。 一般，压缩式制冷系统的制冷剂在标准 大气压时沸点不应高于-10摄氏度，蒸 发器中的制冷剂的压力最好与大气压相 近或比大气压略高一些，可以防止制冷 系统外部的空气或水分渗入系统内。

② 要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc 应尽量低些，以免处于高压下工作的压 缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度 要求过高。并且，冷凝压力过高也有导 致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功 的增大。一般不超过12~15个大气压。 制冷剂在冷凝器中的液化温度不宜过低， 以便通过室内的空气就可使其液化。

③ 制冷剂的临界温度要高些、凝固温度 要低些。

临界温度的高低确定了制冷剂在常温或
普通低温范围内能否液化。

凝

固温度是制冷剂使用范围的下限，凝
固温度越低制冷剂的适用范围愈大 。

另外。汽化热要大，比容要小，以 提高制冷效率。
汽化热大的制冷剂可以减少循环量，提 高制冷效果，从而可以缩小系统的尺 寸，减少成本。 比容指单位质量的制冷剂所占的体积， 单位 立方米/kg。可减少压缩机的吸气 量，以便减少压缩机的体积。

2.物理化学性质方面 制冷剂的粘度应尽可能小，以减少管道流 动阻力、可以降低压缩机的耗功率和缩小 管道直径 ；导热系数应当高，以提高换 热设备的效率，减少传热面积；

应具有一定的吸水性，这样就不致在制冷
系统中形成“冰塞”，影响正常运行。

“冰塞”

R12与水的溶解度非常小， 在0摄氏度时为0.0026%，在30度时为 0.012%。当溶有水的制冷剂流经毛细管 的末端时，由于制冷剂在此处有部分蒸 发，温度剧降，水的溶解度也会迅速降 低，制冷剂中的部分水就被析出而冻结， 造成堵塞，使系统无法工作。因此，注 入制冷系统的制冷剂R12含水量不得超 过25ppm，即0.0025%，在注入R12前， 对整个系统进行严格的干燥处理。

电绝缘性能好。制冷剂在全封闭式压 缩机内与电动机绕组相接触，因此要 求制冷剂有良好的电绝缘性能。

应具有化学稳定性：不燃烧、不爆炸， 使用中不分解，不变质。同时制冷剂本 身或与油、水等相混时，对金属不应有 显著的腐蚀作用，对密封材料的溶胀作 用应小。
对人身健康无损害、无毒性、无刺激作用。 制冷剂的毒性按照对人体的危害程度，可以 分为6级。1级危害最大，6级最小；每一级 又分a、b两档，a档比b档危害大。如：R12 是6；R22是5a。

经济方面的要求 制冷剂应价格低，质量好，容量买到。

当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用 的是氨、氟利（里）昂类、水和少数碳氢化 合物等。
水H2O（R718） 优点：环保、安全易得、无毒无味； 缺点：比容大、单位体积制冷量qv小，凝固 点高，制冷温度0℃。 适用：蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制 冷机。

氨NH3（R717） 优点：环保、热力性质好（沸点-33.4℃， 凝固点-77.7℃）、工作压力适中、单位质量 制冷量q0、单位体积制冷量qv较大、粘性小， 密度小，流动阻力小、 传热性能 好、溶水性好、不会“冰塞”，纯氨不腐蚀， 但含水后腐蚀铜及铜合金[www.61k.com（磷青铜除外）。 缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易 爆、一旦泄漏，将污染空气、食品，并刺激 人，微溶于润滑油，易有油膜。 适用：大中型工业制冷装臵（-65℃以上） 和大中型冷库。

氟利昂 优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵 指数小、排气温度低，不腐蚀金属

，分子量大 缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗 透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原子的氟 利昂与明火接触能分解出剧毒的光 气COCl2，价格高。 适用：适用范围广。

氟里昂的应用比氨晚60余年，但它一
问世就以其无毒无臭、不燃不爆、稳定 性好、对设备有良好的润滑作用而成为 制冷工业的明星，CFC-12更是广泛用 于冰箱生产中，其他如CFC-11、 HCFC-22、HCFC-113、HCFC-114 也都有广泛应用。氟里昂，这是饱和碳氢化合物卤族衍生
物的总称，其中氟代烷烃写作FC，含氯氟代烷烃写作CFC，含氢写作

HFC，两者都有的写作 HCFC。

但氟里昂是一种“温室效应气体”，更危

险的是它会破坏大气层中的臭氧。80年代，美
国两位学者率先指出，CFCs（氟氯烃）在紫外

线的作用下放出氯原子，氯原子与臭氧发生自
由基链反应，一个氯原子就可以消耗上万个臭

氧分子。特别需要指出的是，CFCs的化学性质
非常稳定，排放的CFCs可以稳定地到达平流层

并在其中停留40-150年，对臭氧层造成长久的破
坏。科学家甚至在地球两极的上空发现臭氧空

洞。

什么是臭氧层？
臭氧是氧的一种存在 形式。平流层中含有 地球上90%的臭氧。 尽管在整个平流层中 均可发现臭氧，但在 距地面大约25公里的 一个区域内臭氧浓度 最高，这一区域被称 为“臭氧层”。

臭氧层的作用
尽管臭氧层在地球表面并不太厚，臭氧在大气

层中只占百万分之几，但能够阻止太阳光中大
量的紫外线，有效地保护了地球生物的生存。

臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天
窗，导致太阳对地球紫外线辐射增强。大量紫

外光照射进来，严重损害动植物的基本结构，
降低生物产量，使气候和生态环境发生变异，

特别对人类健康造成重大损害。

传说远古时天破了一个大洞， 洪水泛滥，灾祸横行，是女娲炼得

五色石把天补上，才使世界恢复安
宁与太平。

今天，我们的天空真的出现了 一个大洞。怎样才能把它补上？

根据1990年蒙特利尔协议的规定， 各国都在寻找氟里昂的替代产品，这

些产品因符合环保要求而被称作“绿
色制冷剂”。 目前可能的产品有R407c、

R134a、R152a、 R410a等 。

3. 常用制冷剂的技术数据
制冷剂 水(R718) 分子式 正常蒸 凝固点 发温度 H2O +100 ±0 临界 温度 +374.1 临界 压力 225.6 常温下冷 凝压力 -

氨(R717)
R12 R22 R134a R502a

NH3
CF2Cl2 CHF2Cl C2 H2 F4 C2H2FCF
3

-33.4
-29.8 -40.8 -26 .5 -45.4

-77.7 +132.4
-155 -180 -103 ±0 +111.5 +96 +101.1 +82.1

115.2
40.86

<1.5M
0.81.2M

50.30 <1.6M 40.60 <1M 40.70 <1M

润滑油
1、润滑油作用：
? ? ? ? 减少运动部件机械磨损，保证压缩机正常运转； 冷却降温； 密

封活塞与气缸、轴封摩擦面等间隙； 控制卸载机构。

2、润滑油同制冷剂接触时的特性:
? 粘度有不同变化。因此选择要适中，过大会增加功耗、过小起不到 应有作用； ? 溶解性有不溶、微溶、互溶，溶解性不同制冷系统设计不同； ? 润滑油溶有制冷剂凝固点会降低； ? 润滑油溶有制冷剂浊点会降低。

3、制冷机运行注意：先启动压缩机曲轴箱内电加热器加热润滑油，
蒸发掉混在油中的制冷剂在启动压缩机。

模拟实验

最简单的制冷装臵存在下述问题：
◆不能连续实现制冷；

◆制冷剂液体汽化后直接排入大气，

既浪费了制冷剂，又污染了环境；
◆制冷剂汽化时的温度不能控制。

气体液化的条件：◆降温 ◆加压

电动机如何把转动转
化为活塞的平动？

（二） 蒸汽压缩式制冷系统

液体蒸发制冷循环必须具备以下四个过程：

制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽;
将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气体;

将高压气体冷凝为高压液体;
高压液体再降低压力回到初始的低压状态。 其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。

故整个压缩制冷循环必须至少包含
以下四个部分： 1. 做功装臵

2. 冷凝装臵 3. 节流装臵
4. 蒸发装臵

1. 做功装臵——压 缩 机
压缩机是一个电动压缩机组，包含电 动机和压缩机两部 分。压缩机属制冷 系统；电动机属电气系统。 压缩机与电动机一起组装在一个密闭 的罩壳内，形成一个整体，从外表上 看只有压缩机进、排气管和电动机引 线。

① 往复活塞式压缩机

结构
配件：

主轴

曲轴

连杆

活塞

活塞销

活塞环

阀片

活塞拆装

连杆拆装

压缩机拆装

② 旋转式压缩机

滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，气缸工作容积的变 化，是依靠一个偏心装臵的圆筒形转子在气缸内的滚动来实现的。

? 由上述的工作过程可以看 出： 1、转子回转一周，将完 成上一工作循环的压缩和 排气过程及下一工作循环 的吸气过程。 2、由于不设进汽阀，吸 气开始的时机和汽缸上吸 气孔口位置有严格的对应 关系，不随工况的变化而 变动。 3、由于设置了排汽阀， 压缩终了的时机将随排气 管中压力的变化而变动。

③ 涡旋式制冷压缩机

涡旋式制冷压缩机是20世纪80年代才发展起来的一种新型容积 式压缩机，它以其效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简 单且运转平稳等特点，被广泛用于空调和制冷机组中。

涡旋压缩机的工作过程仅有进气、压缩、排气三个过程。而且是 在主轴旋转一周内同时进行的，外侧空间与吸气口相通，始终处 于吸气过程，内侧空间与排气

口相通，始终处于排气过程，而上 述两个空间之间的月牙形封闭空间内，则一直处于压缩过程。因 而可以认为吸气和排气过程都是连续的。

④ 螺杆式制冷压缩机

? 螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳 转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四 周的机壳内壁的空间完成的。 ? 就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往 复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机 械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转 子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转 运动。所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。

2. 冷凝装臵——冷 凝

器

冷凝器用在压缩机的高压侧，是将制冷 剂热量通过冷却介质带出，把制冷剂冷 凝成液体的散热式换热器。

钢丝盘管式冷凝器

冷凝器的作用
? 把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液 体制冷剂。制冷剂从蒸发器中吸收的热量和压缩机产生的 热量，被冷凝器周围的冷却介质所吸收而排出系统。冷凝 器在单位时间内排出的热量称为冷凝负荷。制冷剂冷凝为 液体，经过三个放热过程。 ? (1)过热蒸汽冷却为干饱和蒸汽 由压缩机排出的高压高 温过热蒸汽经过放热，变为冷凝温度t k、冷凝压力P k的干 饱和蒸汽。这个过程较快，占用管道长度很短。 ? (2)干饱和蒸汽冷却为饱和液在保持P k不变的条件下，干 饱和蒸汽在冷凝管中流动、放热，逐渐凝结为饱和液体， 成为气、液两相混合的湿蒸汽。这个过程占用冷凝管道较 长，放热量较大。 ? (3)饱和液体冷却为过冷液体 饱和液继续放热，液体温 度将下降而低于t k，压力仍为P k，成为过冷液体。这个 过程在冷凝器的末端，放热量虽少，但过冷液体的过冷度 对制冷量有很大影响。

冷凝器结构
? (1)百叶窗式 把冷凝器蛇形管道嵌在冲压成百叶窗 形状的铁制薄板上。靠空气的自然流动散发热量。 薄板的厚度约为0.5～0.6mm，冷凝管直径5～ 6mm。 ? (2)钢丝式 在冷凝器蛇形盘管平面两侧点焊上数 十条钢丝，钢丝直径约1.5mm，钢丝间距5～ 7mm。 ? (3)内藏式 将冷凝管贴附在薄钢板的内侧，薄钢板 的外侧作为箱体的表面或侧壁，由此向外散热，。 这种冷凝器散热效果较差，但箱体美观。

百叶窗式冷凝器

钢丝式冷凝器

制冷剂 上进下出
内藏式冷凝器

翅片盘管式冷凝器

3. 蒸发装臵——蒸 发 器
蒸发器用在压缩机的 低压侧，是制冷循环 中获得冷气的直接器 件。其作用是将低温、 低压液态制冷剂在其 管道中蒸发，使蒸发 器和周围空气的温度 降低。

蒸发器的作用
蒸发器是制冷系统的主要换热装置。低温 低压制冷剂液体

在其内蒸发(沸腾)变为蒸 汽，吸收被冷却物质的热量，使物质温度 下降，达到冷冻、冷藏食品的目的，在空 调器中，冷却周围的空气，达到对空气降 温、除湿的作用.蒸发器内制冷剂的蒸发温 度越低，被冷却物的温度也越低.在电冰箱 中一般制冷剂的蒸发温度调整在-20～26℃，在空-http://www.61k.com-调器中调整在5-8℃。

蒸发器的结构
? (1)铝合金复合板式蒸 发器 ? 如图所示，它由两薄 板模合而成，其间吹 胀形成管道，特点是 传热性好，容易制作。 多用于直冷式家用电 冰箱的冷冻室。

? (2)蛇形盘管式蒸发器 ? 如图所示，在铝合金 薄板制成的壳体外层 ， 盘绕上φ 8～12mm的铝 管或紫铜管。将圆管 轧平紧贴壳体外表面 ， 目的是增加接触面积 ， 提高传热性能。它工 艺简单，不易损坏， 泄漏性小，用于直冷 式家用冰箱的冷冻室 。

? (3)光管盘管式蒸发器 ? 如图所示，用φ 8～12mm铝 管、紫铜管或不锈钢管， 根据需要的形状和管长盘 制而成，并加以固定。它 便于安装和清洗。但单位 管长制冷量小，用于家用 冰柜和直冷式家用冰箱的 冷藏室。

? (4)单侧翅片式蒸 发器 ? 如图所示，在光 管的同一侧连接 上一条铝制带状 翅片,然后再弯曲 成型,比光管式换 热面积增加。

(5)翅片管式蒸发器 如图所示，0.15mm左右的薄铝片(翅片) 多层，每层保持相同的间隔，将弯成U 型的紫铜管穿入翅片的孔内，再在U型 管的开口侧相邻的两管端口插入U形弯 头，焊接连成管道。这种蒸发器传热面 积增加，热交换效率提高，体积小，性 能稳定，常把平板形翅片的孔与孔之间 空白处，冲压成凹凸不平的波浪形，或 切出长短不等的许多条形槽缝，以增加 对流动空气的搅拌作用。空气在槽缝内 串通流动，进一步提高热交换性能。这 种蒸发器用于间冷式冰箱和空调中。

翅片管式蒸发器工作过程

4.节流装臵——毛细管、膨胀阀
当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静 压力转变为动压力，流速急剧增大，成 为湍流流动，流体发生扰动，摩擦阻力 增加，静压下降，使流体达到降压调节 流量的目的。

节流装臵的作用 ①对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂
进行节流降压为蒸发压力； ② 根据系统负荷变化，调整进入蒸发器 的制冷剂液体的数量。

节流装臵主要有——膨胀阀和毛细管

热力膨胀阀
原理：利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽过
热度的变化调节供液量。

结构：金属膜片、阀座、阀芯、旋转弹
簧座

应用： 氟利昂系统中广泛使用（与非满
液式蒸发器配合使用）。

（1）内平衡式 ? 结构特点:金属膜片两侧工质来自感温包和阀出口。 ? 原理： 开启力 制冷剂蒸发压

力 金属膜片受力 弹簧力（按要求过热度调节） 关闭力 感温包内工质压力 ? 适用：蒸发器流程短及阻力小的制冷系统。

（2）外平衡式 ? 结构特点：金属膜片两侧工质来自感温包和蒸发器出口。 ? 原理： 开启力 制冷剂蒸发压力(增加了蒸发器阻力) 金属膜片受力 弹簧力（按要求过热度调节） 关闭力 感温包内工质压力 ? 适用：蒸发器压力损失较大的制冷系统。

毛细管

① 原理：利用孔径和长度变化产生压力差，实现节 流降压，控制制冷剂流量。 ② 应用：主要用于热负荷较小的家用制冷器具中， 同时要求制冷系统有比较稳定的冷凝压力和蒸发 压力，如空调、冰箱。 ③ 特点： ? 一般采用铜管，结构简单，制造方便，价格便宜， 不易产生故障。 ? 压缩机停止运行后，冷凝器和蒸发器的压力可以 自动达到平衡，减轻了再次启动电动机的负荷。 ? 对制冷剂流量的调节能力很低。

（二） 蒸汽压缩式制冷系统
1. 压缩机 2. 冷凝器 3. 蒸发器

4. 节流装臵

液体

制冷循环系统各部件的作用
放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、 冷凝成高压高温的制冷剂液体 压缩制冷剂蒸气，提高压力 和温度

得到低温低压制冷剂

制冷剂液体吸热、蒸发、制冷

压缩制冷原理

压缩制冷原理
由蒸发器产生的低温低压气态制冷剂， 通过压缩机做功，被转化成高温高压气 态制冷剂，进入冷凝器散热冷凝成液态 制冷剂，经毛细管节流减压，再回到蒸 发器，在蒸发器内蒸发吸热，再流回压 缩机被压缩。完成一次制冷循环。

第三节 蒸气压缩式制冷的理论循环 的热力学量计算
一、单级蒸气压缩式制冷的理想循环 ——逆卡诺循环
1-2 等熵压缩 T0→Tk 耗功wo 2-3 等温放热 qk=Tk（s2-s3） 3-4 等熵膨胀 Tk→T0 做功w 4-1 等温膨胀吸热q0=T0（s1-s4）

1.循环结果
? 从被冷却介质吸热q0（单位制冷量）；

? 向冷却介质放热qk；
? 循环净耗功 w0＝qk－q0

制冷系数

q T ? ? ? w T ?T
0 o c 0 k

0

? 大小只取决于两个热源的温度； ? T0↗或Tk↘ ε↗

2.逆卡诺循环难以实现：
? 湿蒸气区域内进行
? 设备：蒸发器

湿压缩
无传热温差

冷凝器
压缩机

无传热温差
无摩擦运动

膨胀机

不经济，且难以加工

二、有传热温差的制冷循环
T Tk’ — 冷却介质的温度 Tk T0’ — 被冷却介质的温度 Tk ' 逆卡诺循环：1’-2’-3’-4’-1’
Tk — 冷凝器中制冷剂的温度 T0 — 蒸发器中制冷剂的温度 有传热温差的循环：1-2-3-4-1 耗功量增加：阴影面积 制冷量减少：1-1’-4’-4-1
Tk

3 3'

2 2'

T0

T 0' T0

4' 4

1' 1

0

b

a

s

图1-2 有传热温差的制冷循环

有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆 卡诺循

环的制冷系数
热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循 环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。
? ?? ≤1 ?c

η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。

三、单级蒸气压缩式制冷的理论循环
理论循环：是通过简化条件简化了的实际制冷循环

? 压缩机 ： 制冷系统的心脏，压缩
和输送制冷剂蒸气；等熵压缩；

? 冷凝器：输出热量；等压放热； ? 节流阀：节流降压，并调节进入蒸
发器的制冷剂流量；等焓节流；

? 蒸发器：吸收热量（输出冷量）从
而制冷；等压吸热。

1-2（压缩机）：等熵压缩； 2-3（冷凝器）：等压放热； 3-4（节流阀）：等焓节流； 4-1（蒸发器）：等压吸热。

2、压焓图（一点两线三区）

? 等压线 — 水平线 ? 等焓线 — 垂直线 ? 等干度线 — 湿蒸气区域内曲线

? 等熵线 — 向右上方大斜率曲线
? 等容线 — 向右上方小斜率曲线 ? 等温线 — 垂直线（液相区）→水平线（两相区） →向右下方弯曲（过热蒸气区）

3、理论制冷循环的压焓图
压焓图的作用：
? 确定状态参数
p
pk p0 3 2

? 表示热力过程
? 分析能量变化

4

1

0

h3=h4

h1

h2 h

蒸气压缩制冷理论循环p h图

p
pk p0 3 2

4

1

0

h3=h4

h1

h2 h

? 1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 ? 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点

蒸气压缩制冷理论循环p h图

? 2点:

Pk等压线与s1等熵线交点

? 4点： Po等压线与h3等焓线交点

3、蒸汽压缩制冷理论循环热力计算
? 单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物体吸
收的热量 。

q0＝h1－h4
p
pk p0 3 2

? 单位体积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3
制冷剂蒸气（按吸气状态计），在蒸发器中 所产生的制冷量 。qv＝q0 / v1＝（h1－h4）/v1

4

1

? 制冷剂质量流量MR：压缩机每秒

0

h3=h4

h1

h2 h

吸入制冷剂的质量。 MR=Qo / q0
? 制冷剂体积流量VR: 量。

蒸气压缩制冷理论循环p h图

压缩机每秒吸入制冷剂的体积

VR=MR*v1=Q0 / qv

? 单位冷凝负荷qk ：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出
的热量 。

qk＝h2－h3

? 单位理论压缩功w0 ：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所
消耗的压缩功 。 w0＝h2－h1

? 制冷系数ε0：
q0 h1 ? h4 ?0 ? ? w0 h2 ? h1

p
pk p0 3 2

? 热力完善度η ：

? 0 h1 ? h4 Tk ? T0 ?? ? ? ? c h2 ? h1 T0

4

1

0

h3=h4

h1

h2 h

蒸气压缩制冷理论循环p h图

4、理论制冷循环的特点（对比理想制冷循环）
? 干压缩代替了湿压缩：压缩机吸气状态为干饱和蒸气
? 节流阀代替了膨胀机：简化了设备，但会造成节流损
失

? 热交换过程为等压过程，而非等温过程

四、带液体过冷、蒸气过热、回热系统 单级

蒸气压缩式制冷循环 1、液体过冷
? 什么是液体过冷？
制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前， 将液态制冷剂再降温成为过冷液体的做法。

? 为什么制冷系统带液体过冷？
带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。

（1）、几个基本概念
? 过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和
温度的过冷液体的温度。

? 过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱
和液体温度之差。

? 过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过
冷循环。

（2）. 过冷循环
P
PK PO 3' 3 tk tgl 4 Pk Po 1 to 2

h

? 1-2 （压缩机）：等熵压缩； ? 2-3 （冷凝器）：等压放热； ? 3-3’（过冷器）：等压传热； ? 3’-4（节流阀）：等焓节流； ? 4-1 （蒸发器）：等压吸热

（3）. 实现方法
? 冷凝器后装过冷器；

? 设计，选型时，适当增大冷凝器面积；
? 制冷系统中设置回热器，采用回热循环。

p

（4）. 热力分析
? 单位制冷制冷量：q0＝h1－h4’ ? 单位理论压缩功：w0＝h2－h1

3' 3

pk p0

2

4' 4 0

1

单位质量制冷量提高
耗功量不变 制冷系数增大

过冷循环

h

q h ?h ? ? ? w h ?h
0 1 0 0 2

4?

1

2、蒸气过热
? 什么是蒸气过热？
制冷剂在蒸发器中气化后、继续吸热升温，使 压缩机吸气温度高于其饱和温度的做法。

? 为什么制冷系统带蒸气过热？
保证压缩机吸气是干蒸气。

（1）. 基本概念
? 过热温度：压缩机吸入的高于其压力对应饱和温度的过 热制冷剂蒸气温度。 ? 过热度：蒸气过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。 ? 过热循环：具有蒸气过热的循环称为蒸气过热循环。

? 有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的 制冷效果。
? 有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷 效果。

（2）. 过热循环
P
PK PO 3 4 tk Pk Po tgr to 1' 2 1

h

? 1’-2 （压缩机）：等熵压缩； ? 2-3 （冷凝器）：等压放热； ? 3-4 （节流阀）：等焓节流; ? 4-1 （蒸发器）:等压吸热 ； ? 1-1’ （过热）：等压传热

（3）. 实现方法
? 蒸发器面积大于设计所需面积（有效）； ? 蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境 热量而过热（有害）； ? 系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过 程伴随）。

P

（4）. 热力分析
（a）有害过热分析： ? 单位压缩功增加

PK PO

3 4

tk

Pk Po tgr to 1'

2 1

h
（b）有效过热分析：

? 单位压缩功增加
? 单位制冷量增加 ? 单位冷凝负荷增大 ? 压缩机的排气温度升高

? 单位制冷量不变
? 单位冷凝负荷增大 ? 压缩机的排气温度升高

? 进入压缩机的制冷剂比容增大 ? 进入压缩机的制冷剂比容增大

（网络日记5）.

实际运行中过热度选择
?氨过热度5℃ ?氟利昂一般取可采取较大的过热度, 过热温度不超过15 ℃

3、回热循环
（1）.回热循环
冷凝后的制冷剂液体与蒸发后的制冷剂蒸气进行热 交换，实现液体过冷、蒸气过热的制冷循环。

（2）.实现方法：
?系统中设回热器 ?吸气管与供液管绑扎

（3）. 循环过程
P
PK PO 3' 3 tk tgl 4 Pk Po tgr to 1' 2 1

h

? 1’-2（压缩机）：等熵压缩；
? 2-3（冷凝器）：等压放热冷凝；

? 3-3’（回热器）：等压放热过冷；
? 3’-4（节流阀）：等焓节流；

? 4-1（蒸发器）：等压吸热制冷；
? 1-1’ （回热器）：等压吸热过热。

（4）. 热力分析
? 单位压缩功增加； ? 单位制冷量增加； ? 回热循环不一定能提高制冷系数； ? 氨不采用回热循环； ? 回热适合在氟制冷系统中使用。

五、单级蒸气压缩式制冷实际循环

1、实际循环的特点
? 压缩非等熵、可逆过程----压缩过程伴有 吸热和放热； ? 存在传热温差，过程不可逆； ? 改善循环：吸气过热和过冷节流、回热 循环； ? 系统存在节流损失 ； ? 系统存在流动损失； ? 系统存在不凝性气体。

2、实际循环的热力计算
（1）. 确定工作参数
? 蒸发温度t0： (直冷式蒸发器)空气： t0＝t空气2－（8～10℃） (间冷式蒸发器)水或盐水： t0＝t水2－（4～6℃）

? 冷凝温度tk：
(风冷式冷凝器)空气： tk＝t空气1＋15℃ (水冷式冷凝器)水： tk＝t平均水温＋（5～7℃） (蒸发式冷凝器) 湿空气:tk＝夏季室外计算湿球温度＋(8～15℃)

? 过冷温度tgl： tgl＝tk－（3～5℃） ? ? 压缩机吸气温度tgr： ? 氨： tgr=t0＋（5～8℃） ? 氟利昂： tgr≤15℃

（2）. 在压焓图上确定各状态点，并绘制制冷

循环
PK PO

P
3' 3 tk tgl 4 2 2' 1 tgr to 1'

h

（3）. 进行热力计算
? 单位质量制冷量： q0＝h1－h4

P
PK PO 3' 3 tk tgl 4 2 2' 1 tgr to 1'

? 单位体积制冷量 ：qv＝q0 / v1’
? 制冷剂质量流量： MR=Qo / q0

? 制冷剂体积流量:

VR=MR*v1’

h

? 单位理论压缩功 ：w0＝h2－h1’

? 单位轴功：we=wo/η = h2’ －h1’——得出h2’值

? 冷凝负荷 ：

Qk＝MR(h2’－h3 )

? 过冷负荷：Qgl= MR(h3－h3’ )

? 过热负荷：Qgr= MR(h1’－h1 )
? 制冷系数ε：

q0 h1 ? h4 ? ? ? we h2 ' ? h1'

? 热力完善度η： ? ? ? ? h1 ? h4 ? Tk ? T0 ? c h2' ? h1' T0

3、实际制冷过程描述
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1- 1’吸气管过热 p 1’-a吸气阀节流 a-b制冷剂进入气缸吸热 3 3' b-c先吸热压缩，后放热压缩 c-d制冷剂在排气腔放热 d-e排气阀节流 4 e-2排气管放热冷却 2-3冷凝放热 3-3’液体过冷 3’-4节流过程中，制冷剂降温降压对外吸热增焓 4

-1蒸发制冷
d c 2 e

1' 1 a b

h

思 考 题 1. 叙述压缩制冷的原理。

2.蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些
部件组成，各有何作用？ 3. 蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发 吗？

四 : 电冰箱的制冷工作原理

电冰箱的制冷工作原理(图)

与普通人的感觉完全不同，冰箱并不是“制造冷气的机器”，而是一种用来吸收食品中的热量的装置。(www.61k.com）它利用称为“制冷剂”的液体，将食品中的的热量“抽取”出来并转移到冰箱外面。致冷剂通过冰箱的一系列装置流动，主要包括3个基本的部件：压缩机、冷凝器和蒸发器，并不断重复同一个制冷循环（近似卡诺循环）。

除少数环保冰箱外，现在普通家用冰箱的制冷剂大多还是氟利昂（主要是二氯二氟甲烷），它储存在冰箱的专用容器中。当冰箱开始运转时，电动机带动压缩机开始工作，吸入处于低压和常温状态下的氟利昂蒸气，将其压缩成为高温高压为（约为10几个大气压）的蒸气。 这些处于高温高压状态下的氟利昂蒸气离开压缩机后被送往冷凝器。冷凝器是一种被多次弯曲的管子，称为“蛇形管”，一般是被安装在冰箱背后。由于进入冷凝器的氟利昂蒸气的温度比室温要高，热量就通过蛇形管的管壁向外散发，这样氟利昂蒸气的温度就降低了并从气态冷凝为液态，随后它离开冷凝器流向蒸发器。蒸发器由另一个蛇形管构成，同冰箱的内部接触。这个蛇形管比冷凝器的蛇形管要细一些，因此氟利昂的流动速度就加快了，随之而来的就是压力骤然下降。这符合所谓的伯努利原理。

由于在蒸发器中压力急剧降低，氟利昂便剧烈蒸发，从液态变为气态，伴随这一过程的是温度降低。由于热量总是从较热的物体向较冷的物体上转移，所以冰箱中较热的食物就将热量转移到流动着氟利昂气体的蛇形管上，从而达到制冷的目的。

上述过程完成之后，制冷剂──氟利昂气体又“整装待发”，以便重新被压缩机“吸收”，从而开始下一个循环过程。

由于氟利昂会破坏臭氧层，现在已经被逐渐淘汰，改用其他的制冷剂，但它们制冷的原理是一样的。

冰箱主要有两处类型。一种是像家用冰箱那样的立式冰箱，另一种是通常为商店采用的柜式冰箱即冰柜。柜式冰箱用起来不太方便，但比前一种效率更高。事实上，每次打开家用冰箱的门时，由于冷空气比重大，大量量冷空气会向下流动并被热空气替代。但这种现象是不会在柜式冰箱上发生的，而且柜式冰箱的优点还在于它很少有除霜的必要。

冰箱氟利昂 电冰箱的制冷工作原理

简而言之：从压缩机出来的制冷剂处于高压气态，当它进入冷凝器时就会释放热量，从而变成液态并进入储存器。(www.61k.com)随后制冷剂流入一个更细的管子中，压力随之下降。这种低压的液体变冷，当它进入同食物周围空气接触的蛇形管时，制冷剂再次变为气体，同时吸收了食物的热量。吸收热量后，制冷剂进入压缩机开始下一个循环。

本文标题：电冰箱制冷原理-电冰箱制冷原理详细讲解
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