经常有人问冰箱的冷却原理到底是什么样的。冰箱里的温度降低了,那么冰箱里的热量去了哪里?这不违反能量守恒定律吗?冰箱消耗的电力到哪里去了?它能像很快变热一样直接冷却吗?面对这么多问题,我经过总结得出以下答案。
冰箱吸收的热量到哪里去了
冰箱冷藏室、冷冻室的热量通过冰箱外墙释放到室内。这是一个能量传输过程,不违反能量守恒。同时,分散到室内的热量还包括冰箱内部设备运转时产生的热量。
所以有些人想打开冰箱门,用这种方式给室内降温是不可能的。冰箱的热值=冰箱冷却量冰箱热值。所以冰箱门越开,室内温度越高。
冰箱消耗的电力到哪里去了?
在冰箱系统中,电力不参与制冷,只有为制冷剂提供动力的——冰箱希望制冷,制冷剂必须继续在管道内移动,这一点以后再说。
例如,这里的电力就像汽车的汽油。实际上,让汽车前进的是发动机,但汽油为发动机提供能量。
冰箱冷却原理
我们把冰箱看作两部分:冰箱里和冰箱外。冰箱内部装置的主要作用是吸收热量,即冷气。它的主要装置是蒸发器。冰箱外装置的作用是散热和提供动力。它的主要装置是压缩机、冷凝器和毛细管。
这里着重讨论制冷剂的制冷剂原理。并不像我们想象的那样降低自己的温度,达到吸热效果。(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视),制冷名言)物理现象——液体沸腾,吸收热量。冰箱里的液体制冷剂为什么可以沸腾?这是另一个物理知识——压力越低,沸点越低。
制冷剂在常温状态下是气体。也就是说,——在室温下加入液体制冷剂后就会沸腾。制冷剂之所以能在冰箱内变成液体,是因为冰箱内为制冷剂提供了高压环境。首先,我们来看一下冰箱的冷却结构图。
在此图中,箭头方向指示制冷剂的移动方向。红色表示制冷剂在高温高压(液体),黄色表示制冷剂在常温高压(液体),绿色表示制冷剂在常温常压(沸腾状态),蓝色箭头表示制冷剂在常温常压(气体)——稍微纠正,绿色箭头到蓝色箭头,持续时间表示制冷剂吸收热量的状态,蓝色箭头表示制冷剂在图中箭头颜色变化太突然,整个渐变过程发生在蒸发器上。
下面总结本文写的所有内容,以制冷剂的视角从压缩机出发。压缩机启动(耗电量和发热),为制冷剂的运动提供动力。
气体制冷剂通过冷凝器遇到了毛细管,但毛细管的管子比较细,大量制冷剂挤在冷凝器内。一个向毛细管方向推进(压缩机),一个不堵塞(毛细管),冷凝器中残留的制冷剂越来越多,压力也越来越大。
随着压力的增加,气体制冷剂开始液化,液化过程中会伴随吸热,所以冷凝器前半部分(靠近压缩机方向)残留的制冷剂是高温高压的液体。这种制冷剂开始从冷凝器慢慢降温,慢慢排队通过毛细管,直到降到室温。
蒸发器的管子很粗,通过毛细管的制冷剂压力突然降低,液体制冷剂开始沸腾汽化(与吸热一起)。直到制冷剂完全通过蒸发器,才成为常温常压的气体。
气体制冷剂再次通过压缩机,继续新的循环。
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