谈谈冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能

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1、标题：冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能王晓亮03120902班20090606摘要：本论文主要分为两个部分，一是介绍电冰箱的基本原理，其中主要介绍压缩机的构造以及工作过程，并主要介绍蒸汽压缩机中有关卡诺循环等的物理知识的运用。二是介绍在技术上和使用方法上如何实现节能的要求。冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能一．冰箱主要原理冰箱是以人工方法获得低温并提供储存空间的冷藏与冷冻器具。而家用电冰箱是指供家庭使用、并有适当容积和装置的绝热箱体，用消耗电能的手段来制冷，1.蒸发器2.冷凝器3.干燥过滤器4.压缩机5.蒸发器加热器6.防露管7.回气管8.风扇9.除霜管并具有一个或多个间室。冰箱以电机压缩式

2、电冰箱最为常见，此外还有一种半导体式冰箱。电机压缩式电冰箱　由电气控制系统、制冷系统、箱体和箱内附件4部分组成。电冰箱工作时,先接通电源，使起动继电器动作,以起动压缩机的单相电动机；电动机驱动压缩机对制冷系统作功，并通过温度控制器和其他控制装置，确保制冷系统按不同的使用要求自动地安全可靠地运行。电气控制系统主要由温度控制装置、化霜控制装置、防露装置、防冻加热装置、箱内风扇电动机和照明控制装置以及压缩机电动机的起动和保护装置等组成（如上图）。1.冰箱制冷的主要部件即为压缩机。下面主要以往复活塞式压缩机为例介绍压缩机的原理。往复活塞式压缩机的工作过程是经过压缩、排气、膨胀和吸气4个过程，完成一

3、次吸排气循环。往复活塞式压缩机的工作过程如下图所示。a.压缩过程当气缸内充满低压缩蒸气时，如图所示，活塞从下止点开始往上移动。气缸容积逐渐变小，气缸内的蒸气受到压缩，压力与温度均随之上升，吸气阀片因受到较高的蒸气压力而关闭，而排气阀片则因这时蒸气压力沿未超过排气腔压力仍继续保持其紧闭状态，这样，蒸气的压缩过程将继续持续到活塞上升至气缸内蒸气压力开始等于排气腔压力时为止。b.排气过程活塞继续向上移动，被压缩的蒸气压力就要比排气腔压力高。当蒸气压力稍高于排气阀片的重力和弹簧力时，排气阀片被顶开。于是，气缸内的高温、高压蒸气开始被上选择活塞推出，并进入排气腔内，如图（b）所示。直至活塞上行至上止

4、点时，排气过程才告结束。而活塞在止点位置时，为了防止活塞与阀板、阀片的撞击，活塞顶面和阀板面之间要留有一定的间隙，其直线距离称之为直线余隙。活塞顶面与阀板底面之间所包含的空间（包括排气阀孔容积等）称为余隙容积。余隙容积是不可避免的。在排气过程终了时，余隙容积依然残留着一小部分蒸气无法排出，其压力与排气腔压力相等。这时，排气阀片靠本身的重力和弹簧力的作用又复下落，将阀口盖住，排气阀片关闭。c.膨胀过程活塞从上止点开始向下移动，气缸容积逐渐变大，残留在余隙容积中的蒸气就要膨胀，如图（c）所示。其压力和温度亦随之下降，直到蒸气压力降低至等于吸气腔压力时，膨胀过程才算结束。在此期间，吸、排气阀均处

5、于关闭状态。d.吸气过程活塞继续下移，气缸内的蒸气压力开始低于吸气腔压力，当其压力差足以顶开吸气阀片时，吸气过程便开始了，如图2.24（d）所示，直至活塞移动至下止点时，吸气过程才结束。压缩机就循环不断进行着上述的4个过程，达到持续不停地压缩、排气、膨胀、吸气的目的，完成气体的压缩和输送的工作。2.压缩机中所用到的物理原理。卡诺从热力学理论的高度着手研究热机效率，设计了两条等温线，两条绝热线构成的卡诺循环（如右图所示）：第一阶段，温度为的等温膨胀过程，系统从高温热源吸收热量；第二阶段，绝热膨胀过程，系统温度从降到；第三阶段，温度为的等温压缩过程，系统把热量释放给低温热源；第四阶段，绝热压缩

6、过程，系统温度从升高到。卡诺定理的核心内容是：在相同高温热源与相同低温热源之间工作的一切可逆卡诺热机（在实现热的动力过程中，不存在任何不是由于体积变化而引起的温度变化的热机），不论用什么工作物质，效率η均为而在相同高温热源与相同低温热源之间工作的一切不可逆卡诺热机的效率总小于可逆卡诺热机的效率卡诺从理论上论证了热机存在极限和可逆卡诺热机的效率最大，这为改进蒸汽机做出了重大的理论突破，同时为热力学的进一步发展奠定了坚实的基础。冰箱中所用到的制冷环1、 压焓图：一点二线三区五状态 　　2、 温熵图：一点二线三区五状态 下面介绍单级蒸气压缩式制冷的理想循环——逆卡诺循环一、理想循环组成：两个恒温

7、热源、两个等温过程、两个等熵过程。　　二、理想循环热力学计算1-2等熵压缩T0→Tk耗功wo2-3等温压缩吸热qk=Tk（s2-s3）3-4等熵膨胀Tk→T0做功w4-1等温膨胀放热q0=T0（s1-s4）1.单位质量制冷量q0：q0＝h1－h42.单位体积制冷量qv：qv＝q0/v13.单位冷凝热负荷qk：qk＝h2－h34.单位功耗w0：w0＝h2－h15.制冷系数ε：消耗单位功量所能获得的制冷量　　　　　　　　　逆