空调的工作原理是什么

空调制冷原理是什么？

最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器； 我们日常使用的电冰箱，正好由这四要件加上箱体组成，箱体就好像冷库。不过电 冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。 首先讲讲什么叫制冷。制冷 两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出 “冷”来。 那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说 今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热， 但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学 中没有冷的定义。 在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了...全部

  最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器； 我们日常使用的电冰箱，正好由这四要件加上箱体组成，箱体就好像冷库。不过电 冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。
  首先讲讲什么叫制冷。制冷 两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出 “冷”来。 那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说 今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热， 但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学 中没有冷的定义。
  在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了吗？ 你说打冷了，这个冷是指－18℃；老总问，水果库温度稳定吗？你说很稳定，这回 答的含义是水果库温度稳定在±0 ℃了，这是我们这个行业对冷的定义。
  但是我们 还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。 什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上， 没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。
  大家和说钢板在对水加热， 反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤 水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外 界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。
   如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619 大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板 降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上，那就更直观了。 在上述的制冷过程中，如果钢板的大小一定，并排除外界空气的降温因素，那么钢 板降了多少度，是可以精确计算出来的。
  在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、 ‘大卡’、‘℃’等物理量，我想学过物理的人都能理解。 初中物理就讲到，热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低 的物体，绝不可能反过来进行。
  一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。 我们的目的就是通过制冷系统，将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷 剂传递，达到降低商品温度的目的。 我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的，它们的热传导公 式也完全一样，我们先以锅炉作比拟，进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。
   上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉，不过水烧开了，我们就灌热水瓶了，如果我们 在壶嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壶就成小锅炉了。要注意的 是这时水壶中的水永远是 100℃，水壶出口处的蒸汽温度也是 100℃，为什么不是 110℃，不是90℃？这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃，这是水的物理 性能所决定了的。
  在青藏高原，大气压力较低，水70℃左右就开了，没有高压锅就 只能吃夹生饭，而在高压锅里，温度可达到 110℃，因为高压锅排气阀的重量，刚 好使锅内压力保持在1 Kg/CM2表压力（实际是2个大气压）。
  一般小型锅炉可烧 4Kg/CM2表压力蒸汽，蒸汽温度也接近140℃，锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是 140 ℃。煤气炉的火头温度可达1000℃左右，火头将热量传递给水，使水的温度上 升直达沸点，一公斤水从沸点到烧干（全部变成蒸汽），将从煤气火头中带走的热 量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的，接近壶底的火焰是一个降温过程。
  锅炉中 的煤燃烧温度在1200℃左右，没有锅炉中水的降温，锅炉中的排管将被烧塌。从我 们的角度来讲，在这里的水就是制冷剂。 反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠（雾气），放出热量使浴室内温度上升， 同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽，汽在浴室里放出 539大卡热量后全部变成水，在 蒸汽变成水的时候，小水珠的温度是 100℃，这是一个冷凝过程。
  当然小水珠会继 续放出热量而降低温度，等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时，只有30℃左右 了，这就不是冷凝过程了，而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀 （室内供热排管）中，热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器，如果供应的蒸汽压力是 1 Kg/CM2表压力（实际是2个大气压），热水汀表面温度就是110℃，热水汀向室内 空气散发热量，使室内温度上升，而蒸汽就在热水汀内冷凝成水，如果向室内散发 了539大卡热量，热水汀内就冷凝下来1公斤水。
  按制冷角度来讲，这整个过程就是 煤燃烧的热量被水吸收而沸腾，成为蒸汽，蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀，热 水汀的表面向空气散发了热量，蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水，这水可通过 设备回到锅炉继续使用。
   现在回到制冷的四大要件： ①压缩机，与空气压缩机原理一样； ②冷凝器，可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器（锡锅）； ③蒸发器，可以理解为上面所讲的水壶或锅炉； ④节流阀，可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间，加一只阀，开小一点，让 蒸馏下来的水流进锅炉继续使用，不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回 热水汀，这一点与我们制冷不同，因为整个系统是均压的，而制冷系统冷凝部分是 高压的，节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器，让蒸发器处于正常的制冷工作状 态。
   在电冰箱上制冷的四大要件是： ①压缩机，藏在冰箱后面，圆头圆脑的家伙； ②冷凝器，就是在冰箱后面的散热片； ③蒸发器，在初期的单门冰箱中的冻结框，可以看得很清楚，拆开无霜冰箱的内衬 也能看到冷风机一样的翅片管； ④节流阀，在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管，那就是毛细管。
  冰箱的外壳就 相当与冷库外体。 在制冷行业中，制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂 吸收式制冷机，就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是 F12，在大冷库的制 冷系统中用的是液态氨（不是氨水），液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到， 它在一个大气压下的蒸发温度是－33。
  3℃。如果将液氨从常温的钢瓶中放出，一出 钢瓶它立即变为－33。3℃的液氨（因为外界是一个大气压），如果流到水泥地上， 水泥地的温度立刻使它沸腾，这是水泥地的热量传给了液氨，使液氨蒸发成汽态氨， 水泥地的局部也很快降到－30℃左右，如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤，要 使液氨全部蒸发光，他必需从水泥地上吸收 326大卡热量，吸收多少，蒸发多少， 吸不足 326大卡热量，就一定有液氨残留下来。
  如果将液氨放在一个金属盆里，再 将金属盆底接触水面，水的热量立刻传给液氨，液氨受热沸腾，水也很快结冰；如 果将盆悬挂在空中，盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温，降 了温的空气在下降，周围热空气立即来补充，在盆下面可以看到带着雾的冷空气在 缓缓降下。
  这个盆就是‘蒸发器’。 至于蒸馏器，有人看过，有人没看过，但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象，或者 农村吊酒的锡锅，原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽，缸盖外是冷空气， 水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气，失去了一定热量的水蒸汽，在缸盖里表面 凝结成水，这就是冷凝器的原理，上面讲的热水汀也是同样原理。
   现在讲库房里的制冷进行过程：液态氨在蒸发器（排管）中如果处于 0。3Kg/CM2表 压力状态（应该是0。03Mpa表压力，出于习惯的方便，还是用 Kg/CM2），它的沸腾 温度应该是－28℃；而蒸发器外是－18℃的冷库，如果有高于－18℃的商品进库， 商品中的热量很快传给了空气，使空气温度上升到比如－15℃，－15℃的空气又将 从商品中传来的热量传给了－28℃的液氨，液氨吸收了热量温度不会上升，而是沸 腾蒸发为气体（氨蒸汽），这样空气来来回回的传送，商品中的热量逐步减少，温 度逐步降低，最后降到－18℃，制冷就可以结束了，这是蒸发器的工作任务，库内 空气向蒸发器传递多少热量，蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。
  当然除了商品 中的热量外，还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量，开门时空气带进 的热量，使库温不时的上升，所以需要定时开机降温。 但是如果没有压缩机的参与，蒸发器的工作是不能持久的，因为液氨受热蒸发成为 氨蒸汽，氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间，蒸发器中的压力也就逐步升高，压力升高， 液氨的沸腾温度就会上升，最后压力升到 1 Kg/CM2表压力时，温度也上升到－18℃ 左右，液氨与冷库的温度相同，由于温度平衡，热量就无法向液氨传递了，制冷也 就停止了。
  压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走，使蒸发器中的压力 一直保持在我们生产需要的0。3 Kg/CM2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发 压力，蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去 的，而是排到冷凝器中，氨蒸汽被压缩到冷凝器后，冷凝器的压力会逐步升高，而 后就是冷凝器的任务了。
  我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的，氨蒸汽被压缩机 从蒸发器抽出，而后压缩到冷凝器中，那么压缩机就完成了输送热量的任务。 现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中（带着大量冷库中的热量），压力不断升高，温度也 随着压力的升高而升高，比如说压力升高到表压力14 Kg/CM2，温度也就对应升到 ＋39℃，如果在冷凝器管外供给＋34℃的冷却水，那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传 送出热量，每向冷却水送出 264大卡热量，冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成 液态氨，并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。
  如果热量没有出路，那冷凝器中 的压力就继续升高，到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度， 在表压力14公斤/平方公分时，不是＋39℃，而是＋100℃以上。这是因为电动机带 动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功，转换成热量的缘故，也即热功当量， 这可以在我们给自行车打气时，打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。
  压缩机 对氨蒸汽做了1KW的功，就对氨蒸汽附加了860大卡的热量，这一部分热量是显热， 它加热了氨蒸汽，使氨蒸汽温度上升，这种热量传送给冷却水后，不会被冷却水冷 凝成液氨，只会降低温度，只有当氨蒸汽温度降到＋39℃时，才进行真正的冷凝工 作，在冷凝工作连续进行时，只要压力不变，温度也不会改变。
  这时的温度叫冷凝 温度，这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。 冷凝器中冷凝下来的液氨，可以送到蒸发器中继续使用，但必需用节流阀进行控制， 要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中，那就乱套了。
  节流阀必需调 节到蒸发器中有确当的液氨补充，这就是节流阀的工作任务。 总结一下：首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量，蒸发成氨蒸汽；氨蒸汽 包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器，并压缩成高压、高温的氨蒸汽，这时 候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量；冷凝器中的氨蒸汽，将热量 传送给温度较低的冷却水，失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨；节流阀将冷凝下 来的液氨再有节制的补充给蒸发器，使蒸发器能够连续地工作；整个工作过程就是 将低于－18℃的制冷对象中的热量，强制送到＋30多℃的冷却水中去，使制冷对象 失去热量，温度降到我们所需要的－18℃；而冷却水吸收了热量后，又通过水蒸汽 的蒸发，将热量传送给了大气，或者说是风将热量吹走了。
  这就是制冷全过程。 。收起