冷機系統的制冷過程的實現需要借助一定的介質來實現,利用"液體氣化要吸收熱量”這一物理現象把熱量從要排出熱量的物體中吸收到制冷劑中來,又利用"氣體液化要放出熱量"的物理現象把制冷劑中的熱量排放到環境或其他物體中去。由于需要排熱的物體溫度必然低于或等于環境或其他物體的溫度,因此要實現制冷劑相變時吸熱或放熱過程,需要改變制冷劑相變時的熱力工況，使液态制冷劑氣化時處于低溫,低壓狀态,而氣态制冷劑液化時處于高溫、高壓狀态。

實現這種不同壓力變化的過程,必定要消耗功。根據實現這種壓力變化過程的途徑不同,制冷形式主要可分為壓縮式、吸收式和蒸氣噴射式三種。目前,采用得最多的是壓縮式制冷和吸收。

壓縮式制冷循環原理

由上圖可看出,壓縮式制冷循環是由制冷壓縮機、蒸發器、冷凝器和膨脹閥四個主要部件組成的,并由管道連接,構成一個封閉的循環系統。制冷劑在制冷系統中經曆蒸發、壓縮、冷凝和節流四個主要熱力過程。

(1)低溫低壓的液态制冷劑在蒸發器中吸收了被冷卻介質(如水或空氣)的熱量,産生相變，蒸發成為低溫低壓的制冷劑蒸氣。在發器中吸收熱量Qo。單位時間内吸收的熱量也就是制冷機的制冷量。

(2)低溫低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機吸入,經壓縮成為高溫高壓的制冷劑蒸氣後被排入冷凝器。在壓縮過程中,壓縮機消耗了機械功AL。

(3)在冷凝器中,高溫高壓的制冷劑蒸氣被水或環境空氣冷卻,放出熱量Qk,相變成為高壓液體,放出的熱量相當于在蒸發器中吸收的熱量與壓縮機消耗的機械功轉換成為熱量的總和,即Qk=Qo AL。

吸收式制冷循環原理

由吸收式制冷循環原理圖可看出,吸收式制冷循環原理與壓縮式制冷基本相似,不同之處是用發生器,吸收器和溶液泵代替了制冷壓縮機。吸收式制冷不是靠消耗機械功來實現熱量從低溫物體向高溫物體的轉移,而是靠消耗熱能來完成這種非自發的過程。

由圖中可看出,在吸收式制冷機中,吸收器相當于壓縮機的吸入側,發生器相當于壓縮機的壓出側。低溫低壓液态制冷劑在蒸發器中吸熱蒸發成為低溫低壓制冷劑蒸氣後,被吸收器中的液态吸收劑吸收,形成制冷劑-吸收劑溶液,經溶液泵升壓後進入發生器。在發生器中,該溶液被加熱、沸騰,其中沸點低的制冷劑變成高壓制冷劑蒸氣,與吸收劑分離,然後進入冷凝器液化、經膨脹閥節流的過程大體與壓縮機制冷一緻。

“制冷”就是使自然界的某物體或某空間達到低于周圍環境溫度,并使之維持這個溫度。其本質是根據能量守恒定律,這些取出來的熱量不可能消失,因此制冷過程必定是一個熱量轉移過程。根據熱力學第二定律,不可能不花費代價把熱量從低溫物體轉移到高溫物體中,因此制冷的熱量轉移過程必然要消耗功。所以制冷過程就是一個消耗一定量的能量,把熱量從低溫物體轉移到高溫物體或環境中去的過程。所消耗的能量在做功的過程中也轉化成熱量同時排放到高溫物體或環境中去。

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