小型制冷仪制冷性能的研究

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1、小型制冷仪制冷性能的实验研究作者：李知平指导老师：杨建荣摘要：本文探讨了制冷仪的结构、原理，对其制冷量、制冷系数进行了测量，并且作出了制冷量与蒸发器温度响应曲线及制冷系数与蒸发器温度响应曲线，研究了制冷量及制冷系数等相关规律。关键词：制冷量；制冷系数；温度；曲线；制冷仪中图分类号：TB661引言小型制冷装置通常指家用电冰箱、冷藏箱以及小型空调器等利用半导体热电效应制冷的装置，因其制冷量一般比较小，也可看作是小型制冷装置。由于小型制冷装置与人们的日常生活及工作密切相关，已经形成需求量很大的产业。目前广泛用于小型制冷装置中压缩式制冷循环的

2、制冷剂主要是卤化烧类（氟利昂）,高温热源TKfaQ^bQc这类制冷剂对大气层的臭氧层有破坏作用。特别是目前普遍用于家用电冰箱的氛里昂T2（R12）対大气层的破坏相当严重。（R12是目前电冰箱尚在使用的制冷剂，为无色无味透明的液体或气体，常温下无毒,高温下火焰呈蓝色并分解成有毒气体）:9低温热源Tc*殆O勒辜—2E1逆向热力学循环从节能的角度看，小型制冷装置制冷量和效率的测量，对其制冷性能的检测及改进无疑是至关重要的，而从各国为执行蒙特利尔议定书而努力探索新的制冷原理及寻求新的制冷剂这一发展趙势看，各种新型制冷循环和制冷剂的开发，最终都

3、离不开对不同条件下制冷量及制冷系数的检测。2原理2.1热力学第二定律⑴在自然界屮，热量是可以相互传递的。把两个温度不同的物体放在一起，温度高的物体温度将逐渐下降，而原来温度低的物体温度逐渐升高，最终两物体的温度趋于相等。这就是说热量能从温度较高的物体传给温度较低的物体，但是不能自发地由低温物体流向高温物体而不引起其他变化。要使热量从低温物体流向高温物体必须要对环境留下某些不能消除的影响，即外界对系统做功。例如利用一台水泵可以把水从低处提升到高处。对于热量，道理也类似于水，消耗一定的能量，通过某种逆向热力学循环，就能使热量从低温的物体流

4、向高温的物体（图1）。随着对这种循环的应用目的不同，可以把这样的过程称为热泵或制冷。如果是对系统热端的利用，就称之为热泵；反之对系统冷端进行利用,称之为制冷。本文将着重讨论制冷这一课题。2.2制冷原理⑸制冷的方法很多，常见的有液体汽化制冷、_气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷等。其中液体汽化制冷的应用最为广泛，它是利用液体汽1化时的吸热效应实现制冷的。蒸汽压缩式、吸收?式、蒸汽喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷。英制冷循环的共同点是都有制冷剂汽化、蒸汽升压、高压蒸汽液化和高压液体降压四个过程L组成。图2为单级蒸汽式压缩制冷系统。它由

5、压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。目前市售的电冰箱、空调器等小型制冷机大多采用这种制冷压缩机2■冷凝器3-膨胀S84-蒸发器E2单级蕤汽压缩式制冷模式。其工作原理如下：制冷剂在压力p（）、温度S下沸腾，S低于被冷却物体的温度，压缩机不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸汽，并将它压缩至冷凝压力Pk,然后送往冷凝器，在压力pk下等压冷凝成液体，制冷剂冷凝时放出热量Qk传给冷却介质，与冷凝压力Pk相对应的冷凝温度tk一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从Pk降到p（），部分液体汽化,剩余

6、液体的温度降至如于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为t（）的汽液两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却的物体中吸収它所蛊要的蒸发热。混合物中的蒸汽通常称为闪发蒸汽，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽；离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下的饱和液体；压缩机的压缩过程为等嫡压缩；制冷剂通过膨胀阀节流时其前、后焙值相等;制冷剂在蒸发和冷凝的过程中没有压力损失；在各部位的连接处制冷剂不发生状态变化；制冷剂的冷凝温度等于外部热源温度，蒸发温度等于被冷却物体的温

7、度。图3中点1表示制冷剂进入压缩机的状态，他刈•应蒸发温度to的饱和蒸汽。在该点位于与S相应的压力Po的等压线与饱和蒸汽线交点上。点2为制冷剂出压缩机的状态，1—2为等爛过程，压力由po增大至冷凝压力pk。点3表示制冷剂岀冷凝时的状态，它是与冷凝温度tk对应的饱和液体。2—2、一3表示制冷剂在冷凝器内的冷却和冷凝过程，这是一个等压过程，等压线与饱和液体线的交点即为点3的状态。3表示制冷剂出节流阀的状态，亦即进入蒸发器的状态。3—4表示等焙节流过程，制冷剂压力由pk降至po亦由tk降至to这即是说由点3作等焙线与等压线p（）的交点即为点

8、4的状态。过程线4一1表示制冷剂在蒸发器中的汽化过程，这是一个等温等压过程，液态制冷剂吸取图3简化了的制冷循环被冷却物体的热量而不断汽化，最终又回到状态1。但在实际循环中与这一简化循环存在一定的偏离，最明显的偏离有四点：