电冰箱的制冷原理
1.制冷的理论基础 热力学第二定律的克劳修斯说法是:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化。因此,只能通过某种逆向热力学循环,外界对系统作一定的功,使热量从低温物体(冷端)传到高温物体(热端),如图一所示。而
Q2 = Q1-W
电冰箱是对循环系统冷端的利用,称制冷机。
2.制冷的方式 制冷可利用熔解热、升华热、蒸发热、珀尔帖效应等方式。电冰箱是用氟里昂作制冷剂,当液体氟里昂在蒸发器里大量蒸发(实际是沸腾,但在制冷技术中习惯称为蒸发)时,带走所需的热量,从而达到制冷的目的。因此,电冰箱是一种利用蒸发热方式制冷的机器。
3.制冷剂氟里昂 氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的统称。本实验中使用的氟里昂12的分子式为CCl2F2,国际统一符号为R12。R12无色、无味、无臭、无毒,对金属材料无腐蚀性,容积浓度达到10%左右时,对人没有任何不适的感觉;但达到80%时,人有窒息的危险。R12不燃烧,不爆烽,但其蒸汽遇到800℃以上的明火时,会分解产生对人体有害的毒气。R12的几个有关参数为
沸点(1atm) -29.8℃ 凝固点(1atm) -155℃
临界温度 112℃ 临界压力 4.06MPa
4.真实气体的等温线 制冷剂在循环过程中的状态变化,遵循真实气体的状态变化规律,其P-V图如图二所示。从图可见,真实气体的等温线并非都是等轴双曲线。如在1m部分,与理想气体的等温线相似,在m点汽体开始液化,在m到n点的液化过程中,体积虽在减小,但压力保持不变,是等压过程,其压力称饱和蒸汽压,至n点汽体完全液化。等温线的mn部分为饱和蒸汽和饱和液体共存的范围,但在no部分,曲线几乎与压力轴平行,这反映了液体的不易压缩性。随着温度的升高,汽液共存状态的范围从mn线段缩小为m'n'线段,而饱和蒸汽压增高。温度继续升高,等温线的平直部分缩成一点,在p-V图上出现一个拐点K ,称临界点。通过临界点的等温线称临界等温线。在临界等温线以上,压力无论怎样加大,气体不可能再液化。