电冰箱的制冷原理及其发展
Principles nd development of refrigeration
Refrigerator
摘要：简单列出冰箱的发展历史，介绍其分类，各个组成部分的构造及其功能，冰箱各部件相互间的功能联系。并对其进行了一些改进措施。最后展望其发展前景和带给人们巨大的生活影响。
关键字：压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器、干燥过滤器、制冷剂
引言：自人类文明诞生以来，一直幻想着能在炎炎夏日有一丝凉爽或者随时随刻能够享受新鲜的食物。这个梦想促使着人类不断地做出各种尝试，而冰箱的出现无疑圆了这个夙愿。随着人们生活水平的不断提高，电冰箱的应用几乎遍及生产、生活的各个方面。电冰箱是冷冻器的一种，在家庭中主要用于冷藏或冷冻食品、饮料、水果、蔬菜，及少量的食用冰块。[1]电冰箱从它的诞生之初便带给社会巨大的改观，历经一百年的发展，电冰箱愈加完善，对人们生活的的影响也与日俱增。
1,﹑冰箱的发展史
其实，早在远古时期，我国就已经出现了冰箱，也就是上图的冰鉴。冰鉴，就是我国古代盛冰的一种器具，既能保存食品，还能散发冷气，可以说已经具备了一些冰箱的功能，只是当时它主要的作用还是一种祭祀的器具，《周礼·天官·凌人》：“祭祀共(供)冰鉴。”就可以很好的证明这一点。
自瑞典斯德哥尔摩皇家技术学院的年轻工程师，在毕业时提交了举世瞩目的选题--一台简单利用吸收过程，用热量制冷的制冷机，启动这个过程的热源的能量由电、汽油或煤油来供应，电冰箱由此产生。
1925年，伊莱克斯将自己的首款冰箱——Model D推向了市场。第一个版本Model D将冷却装置和电气配件装入一个“驼峰”中，容量为91升。许多人发现“这个奇妙的箱子”解决了他们食物保鲜的难题。
到20世纪30年代，电冰箱的发展更是速度惊人，首款内置冰箱M3于1930年面世，这是一台适用于现代家庭居室的微型冰箱。在此之前，所有的冰箱机型均为独立式。次年又推出了第一台空气冷却机型L1，实现了人们期待已久的技术突破。于是，越来越多的厂家也开始将电冰箱作为他们重点发展的产业。
自此，电冰箱如同百花绽放之态，迅速的进入人们的生活，到40年代，约85%的美国家庭都有了机械冰箱。虽然美国冰箱普及率在1930年代已经很高了，但是在欧洲的普及率却直到第二次世界大战爆发前都不高。我国一直到1956年，才有了自己第一台国产冰箱--“雪花”冰箱，这家国内著名的老厂家曾拥有年产80万台电冰箱的生产能力，成为中国最早的名牌产品之一。赢得国内外众多消费者的青睐，也成为国人的骄傲。
电冰箱自它一出现之后，迅速发展，引起了人类生活的深刻变革，我们的生活也起了翻天覆地的变化。
2、电冰箱的分类
冰箱的分类按不同的标准分为很多
种： 2.1 压缩式电冰箱：该种电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前世界上91～95的电冰箱属于这一类 。
2.2 吸收式电冰箱：该种电冰箱可以利用热源（如煤气、煤油、电等）作为动力。利用氨－ 水－氢混合溶液在连续吸收－扩散过程中达到制冷的目的。其缺点是效率低，降温慢，现已逐渐被淘
汰。 2.3半导体电冰箱：它是利用对PN型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱。由于种类太多，这里只介绍压缩式电冰箱结构组成及其工作原理。
3、电冰箱结构组成及其工作原理
电冰箱主要由箱体、门体、制冷系统、控制系统及附件五部分组成。其中箱体是结构组成部件，制冷系统是冰箱的核心部件，控制系统是冰箱的指挥部件。[2]
3.1箱体和门体:箱体、门体根据不同的温度要求组成若干间室，与外界空气隔绝并分别保持一定低温。箱体、门体由箱壳、箱胆、门壳、
门胆等结构件和绝热材料组成。
图1 电 冰 箱 结 构 示 意 图
3.2 制冷系统:电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器组成，制冷系统利用制冷剂的循环进行热交换，将冰箱内的热量转移到冰箱外的空气中去，达到使冰箱内降温的目的。 3.2.1 压缩机:家用电冰箱用压缩机一般为全封闭压缩机，它实际是将压缩机与电动机全部密封在机壳内。压缩机由曲轴、连杆组件、活塞、气缸、机体、转子和定子等部件组成。压缩机是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。活塞在气缸中所作的往复运动，可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个工作过程。
3.2.2冷凝器的作用冷凝器又称为散热器，是电冰箱制冷系统中主要
的热交换设备。冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气，在冷凝器里经过热量的传递，向周围空气散热，使制冷剂蒸气冷却然后液化成液体平背式（内藏式）冷凝器由左冷凝器、防露管、右冷凝器组成。左、右冷凝器由粘胶铝箔粘贴在箱体的左、右侧板上，防露管则安装在冷冻胆框四周。丝管式冷凝器丝管式冷凝器是用钢丝点焊在邦迪管上，再经防锈处理而成。 3.2.3 毛细管毛细管有两个作用：a.保持冷凝器制冷剂和蒸发器制冷剂之间有一定的压力差，以保证制冷剂蒸气在冷凝器内有较高的压力，从而使制冷剂蒸气在冷凝器内散热冷凝成液体；保证制冷剂液体在蒸发器内有较低的压力，从而使制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发成气体。b.控制制冷剂流量。如果毛细管阻力大，制冷剂流量小，制冷量少，蒸发温度低；如果毛细管阻力小，制冷剂流量大，制冷量大，蒸发温度高。毛细管是一根细而长的紫铜
管。 3.2.4 蒸发器蒸发器是冰箱制冷系统中的产冷部件，俗称冷源。从毛细管降压后的制冷剂气液混合体（气液比例约为1：9）进入蒸发器，在低压下蒸发由液体变成气体，经蒸发器吸收箱内的热量，达到制冷的目的。蒸发器内制冷剂的蒸发温度越低，冷却周围物体的能力越大，而它的蒸发面积是由压缩机的产冷量决定的。冷冻室蒸发器为板管式蒸发器，板为冷冻室内胆，材质为铝板。管--有一些为铝管，有一些为铜管，用导热胶膜贴在内胆背面。冷藏室蒸发器为板管式蒸发器，板—为蒸发器板，贴在冷藏胆背面。管为铜管，用粘胶铝箔贴在蒸发器板上（这里指上置冷冻室冰箱）。冷冻室蒸发器为丝管式蒸发器，将钢丝点焊在邦迪管上，作成层架（用于放抽屉），并作防锈处理。冷藏室蒸发器为板管式蒸发器，板—为蒸发器板，贴在冷藏胆背面。管为铜管，用粘胶铝箔贴在蒸发器板上（这里指下置冷冻
室冰箱）。 3.2.5 干燥过滤器(又称作干燥器)干燥过滤器外壳为铜管，铜管两端缩口，铜管里面两端装有铜丝过滤网，中间装有分子筛。干燥过滤器安装于冷凝器与毛细管之间，用以吸附制冷系统中的水分，以防止发生冰堵，同时还起到过滤作用，防止杂质、碎物等进入毛细管引起脏堵。 3.2.6 制冷剂制冷剂又称“制冷工质”，制冷循环中工作的介质制。[3]冷剂是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。制冷剂的性能直接影响着电冰箱的制冷性能，因此对制冷剂的要求比较严格。[4] 沸点较低的制冷剂用于低温制冷设备（如冷冻设备）。沸点较高的制冷剂则用于较高温度的制冷设备（如空调设备）。冰箱所用制冷剂主要有四类：R12、混合工质（R152a/R22）、R134a、R600a。 3.3控制系统电气系统的主要作用是将箱内的温度控制在一定的范围内，以保证冷藏冷冻的需
要。 3.4 附件包括对上置冷冻室和对下置冷冻室。
4.其发展前景及改进历经了多年的发展，电冰箱也愈加完美，功能也愈加强大，对人们影响之深也是前所未有的。人类在生产应用中不断对冰箱加以改进，使之更加适合育于社会的发展，更好地服务于人类。然而，随着人类对自然资源的不断开采，传统能源日益枯竭，这就要求人们开发出适合于这种情况的新式冰箱，比如利用太阳能地热能风能等新型能源。除了开发新能源难道我们就没有其他办法了吗？事实上是有的，那就是节流，就是在能源节约上下功夫。21世纪是信息化的时代，物联网方兴未艾正处于风口浪尖，我们可以充分发展好物联网这个平台，实现远
程控制。我们都知道冰箱有时候是没有必要工作的，这个时候如果处于工作状态将造成极大地能源浪费。可以借助物联网实现远程操作，对冰箱的工作状态进行控制，从而更好地节约能源。随着家电行业和信息业日益融合，智能化的信息家电成为市场新宠。未来的冰箱智能技术将从目前的模糊控制向精确温控变化。微电脑模糊电冰箱内设冷冻传感器、外界温度传感器，能自动测定冰箱内各种储藏食品的种类和数量，自动调整最合理的温度拉力保鲜食品，同时具有根据需要除去臭味和排除霜冻等功能。一按“傻瓜键”全自动按钮，就能推荐理想的温度保鲜，节能性十分优越，将极大地改变人类的生活。
参考文献：
[1] 杨尚威. 家用电器. 北京. 高等教育出版社. 1990-8. p223
[2] 杨尚威. 家用电器.北京. 高等教育出版社. 1990-8. p241
[3]杨晓辉. 简明机械实用手册. 北京. 科学出版社. 2006-8 . p1141
[4] 麦汉光，王军伟家用电器技术基础与维修技术. 北京. 高等教育出版社. 第二版.2003-8 . p181