GDWLXX2-20405致冷的基本原理 广东版高中物理选修2－2.ppt

* 导 入 大量致冷设备的使用，改善了我们的 生活质量。本节，我们将学习致冷设备的 物理基础。 活 动 冷 库 热传递的方向 大量的热现象表明，只要有温差存在， 就会有热传递现象的发生，且热量自发地 从高温物体传到低温物体。 相反的物理过程却不能自发进行。如原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水会自发地从周围低温环境中吸收热量成为热水而使鸡蛋温度也上升，生蛋变成熟蛋？ “用冷水泡熟鸡蛋？” 不可能！ 1、只要存在温差，就会发生热传递。 2、热传递是具有方向性的 —— 热量能自 发地从高温物体传到低温物体，或从物体 的高温部分传到低温部分，直到物体的温 度相同为止。 热 传 递 的 规 律 3、热量不能 自发地 从低温物体传到高温 物体，若要使热量从低温物体传到高温物 体，就要额外消耗外界的能量。 致冷机就是使热量从低温物体传向高 温物体，这就需要外界做功，即消耗外界 的能量来实现。 高温热源T1 低温热源T2 吸热Q2 放热Q1＝W+Q2 外界做功W 致冷机循环中能量流向图 物态变化中的热交换 物质通常有固态、液态与气态三种状 态。物质的状态变化过程，会有吸热或放 热现象。 物态变化实例 物体的溶解、汽化、升华过程，需要 从外界吸收热量；物体的凝固、液化、凝 华过程，会向外界放出热量。 例如：加热可 使水沸腾，再冷却 又可变成液态水。 家用致冷设备就是利用致冷剂（工 质）的物态变化来实现人工致冷。 高温状态 常温状态 低温状态 冷凝 放热 沸 腾 吸 热 做 功 压 缩 致冷工质的循环过程 家用电冰箱常用的致冷剂是氟里昂12; 家用空调常用的致冷剂是氟里昂22。 近年来，科学家发现氟里昂是破坏臭 氧层的主要物质，所以，世界各国已发起 禁用氟里昂作为致冷剂的运动。 我国已成为保护臭氧层的《 蒙特利尔 协议书》的签约国，承诺在2005年停止使 用氟里昂。 家用致冷设备的组成及工作过程 人工致冷的方法有多种，其中蒸发 压缩式致冷是最成熟、效率最高的方法, 因而家用致冷机基本上都用这种方法。 家用致冷设备是一个通过管道连接 的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等 四大部件组成的封闭的循环系统。 冷凝 蒸发 节 流 压 缩 压缩机 做功 排 气 吸 气 蒸发器 冷凝器 高温气体 节流阀 高 压 区 低 压 区 蒸气压缩致冷循环系统 基 本 原 理 循环系统中充有致冷剂，通过致冷剂 物态变化过程中与外界的热交换，将低温 热源的热量向高温热源传递。 在致冷系统内，致冷剂经历压缩、冷 凝、节流和蒸发，完成一次致冷循环。 压缩过程：压缩机吸入低压强的气态致冷 剂进行压缩，压缩后致冷剂处于压强、温 度都很高的气态，这个过程中，压缩机的 电动机消耗电能，压缩致冷剂做功。 冷凝过程：从压缩机出来的高压高温的气 态致冷剂进入冷凝器，在冷凝器中向外界 (高温热源)放热，冷却成常温高压液体。 蒸发过程：冷凝后的高压液态致冷剂通过 节流阀后，压强降低，进入蒸发器，在蒸 发器中沸腾变成低压气体。此过程中，致 冷剂从被冷却物体 (低温热源)中吸收热量 汽化，被冷却物体由于被致冷剂吸收了热 量，温度降低。 节流阀起控制液体流速的作用，使阀门前 端形成流速缓慢的高压区，后端形成流速 迅速的低压区。 *