電冰箱的制冷原理及其發(fā)展

1、 綠色電冰箱的制冷原理 及其發(fā)展走向 院系：機械與動力工程學院 專業(yè)：過程裝備與控制工程 每人制作任務： 查找資料，寫論文 查找資，修改論文 查找資料，制作PPT 綠色電冰箱的制冷原理及其發(fā)展走向 摘要：隨著現(xiàn)實生活的需要，各種新技術漸漸浮出水面，以滿足人類更好的生存物質需要和精神需要。盛夏之際，最具誘惑的當屬從冰箱中取出一罐冰凍的飲料一飲而盡，瞬間進入清涼世界，所以電冰箱作為我國電器用品核心，其工作原理及其發(fā)展，不管在日常生活，甚至是企業(yè)發(fā)展，我國高科技新技術方面都是舉足輕重。此次論文的目的，是在了解現(xiàn)有的電冰箱基礎上，對其需要進行創(chuàng)新，提出新的改進方向，使電冰箱符合當代需要，更加智能化，更

2、加具有實用性。所以我們就電冰箱查閱了大量的資料，全面的了解了電冰箱的制冷原理及其發(fā)展，更結合現(xiàn)在的一些問題，提出可以改進的方面。比較明確的得到了電冰箱的發(fā)展趨勢的改進方向。 關鍵詞： 制冷原理 綠色實用 發(fā)展趨勢前言：依據(jù)我們提出的問題，我們了解了電冰箱的發(fā)展史，其制冷原理和基本工作的原理，討論了當下電冰箱的使用性能，以及在實際生活中存在的一些問題和有待改進的工作點。比如使用壽命短，清潔不方便，電冰箱制作環(huán)節(jié)零散等問題，還有怎樣改進技術讓冰箱更綠色環(huán)保，從而得出了一些結論。 電冰箱的發(fā)明： 讓人難以相信的是，在中國古代早期就已經(jīng)有了電冰箱的前身。雖然其實際功效與現(xiàn)代的電冰箱相比，相差甚遠。但是

3、其創(chuàng)造原因都是一樣的給食物保鮮。在原來如此落后的時代，能制造出如此精美，實用的東西，真心對我國古代的巧匠和發(fā)明家們感到由衷的敬佩之情。周禮·天官·凌人：“祭祀供冰鑒?！笨梢娭艽敃r已有原始的冰箱，只是冰并不是一年里時時都有，特別是在炎熱的夏季，冰可謂彌足珍貴。傳世有不少清代晚期的木胎冰箱，多用紅木、花梨、柏木等較為細膩的木料制成，此件為紅木制品，仿竹編式樣，制作精致。在看古代劇的時候我們可能常?？吹竭@樣的一幕，遙遠的邊疆，各個藩國為了向中原示好，經(jīng)常會給皇帝們，或者他的嬪妃們進貢珍寶，或在炎熱的夏天，用非常精美的特制的盒子裝上容易腐壞的新鮮水果，例如荔枝，相信大家都不會陌生

4、吧，那可能就是我們最容易理解的，可謂見識過的實實在在的“冰鑒”了。形制為大口小底，外觀如斗形，鉛葉鑲里，底部有泄水小孔，結構類似木桶。冰箱箱體兩側設提環(huán)，頂上有蓋板，上開雙錢孔，既是摳手，又是冷氣散發(fā)口。為使冰箱處于一定高度便于取放冰塊和食物，配有箱座。人類用冰的歷史十分久遠。吳越春秋上也曾記載：“勾踐之出游也，休息食宿于冰廚?！边@里說的“冰廚”，就是夏季為帝王供備飲食的地方，因此又被稱為“冷宮”?！袄鋵m”兼具現(xiàn)代冰箱、空調(diào)的功能。設計奇巧、鑄造精工的鑒缶被譽為中國古代的“冰箱”。但是真的較完善的電冰箱制作還是外國的科學家們制作出來的。1834年，美國工程師雅各布帕金斯發(fā)明了世界上第一臺壓縮式

5、制冷裝置，這是現(xiàn)代壓縮式制冷系統(tǒng)的雛形。1910 年世界上第一臺壓縮式制冷的家用冰箱在美國問世。 1913年，美國芝加哥研制了世界上最早的家用電冰箱。這種名叫“杜美爾”牌的電冰箱外殼是木制的，里面安裝了壓縮制冷系統(tǒng)，但使用效果并不理想。1918年，美國KE-LVZNATOR公司的科伯蘭特工程師設計制造了世界上第一臺機械制冷式的家用自動電冰箱。這種電冰箱粗陋笨重，外殼是木制的，絕緣材料用的是海藻和木屑的混合物，壓縮機采用水冷，噪聲很大。但是，它的誕生宣告了家用電冰箱的發(fā)展進入了新階段。 制冷原理：制冷系統(tǒng)由制冷劑和四大機件構成，四大機件指壓縮機，冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器。壓縮機是心臟，起著吸入、壓

6、縮、輸送制冷劑蒸汽的作用，是制冷循環(huán)的動力，它由電動機拖動而不停地旋轉，它除了及時抽出蒸發(fā)器內(nèi)蒸氣，維持低溫低壓外，還通過壓縮作用提高制冷劑蒸氣的壓力和溫度，創(chuàng)造將制冷劑蒸氣的熱量向外界環(huán)境介質轉移的條件。即將低溫低壓制冷劑蒸氣壓縮至高溫高壓狀態(tài)，以便能用常溫的空氣或水作冷卻介質來冷凝制冷劑蒸氣。冷凝器是一個熱交換設備，作用是利用環(huán)境冷卻介質(空氣或水)，將來自壓縮機的高溫高壓制冷蒸氣的熱量帶走，使高溫高壓制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的制冷劑液體。高壓常溫的制冷劑液體直接送入低溫垢蒸發(fā)器、根據(jù)飽和壓力與飽和溫度對應原理，降低制冷劑液體的壓力，從而降低制冷劑液體的溫度。將高壓常溫的制冷劑液體通

7、過降壓裝置節(jié)流元件，得到低溫低壓制冷劑，再送入蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)。在日常生活中的冰箱、空調(diào)常用毛細管作為節(jié)流元件。蒸發(fā)器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷。節(jié)流后的低溫低壓制冷劑液體在其內(nèi)蒸發(fā)(沸騰)變?yōu)檎魵?，吸收被冷卻物質的熱量，使物質溫度下降，達到冷凍、冷藏食品的目的。蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度越低，被冷卻物的溫度也越低。在冰箱中一般制冷劑的蒸發(fā)溫度調(diào)整在-26-20。液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再

8、次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側和低壓側。 制冷原理離不開熱力學三大定律，熱力學第一定律是能量守恒定律。熱力學第二定律有幾種表述方式： 克勞修斯表述為熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；開爾文-普朗克表述為不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響

9、。 熱力學第三定律通常表述為絕對零度時，所有純物質的完美晶體的熵值為零， 或者絕對零度（T=0）不可達到。 制冷劑：冰箱上制冷劑過去使用的 R12 性能好，制冷效果佳，但由于對臭氧層的破壞以及引起溫室效應已經(jīng)被限期取消使用。 關于制冷劑的替代，已經(jīng)進行了深入的研究。R134a 作為制冷劑優(yōu)點是 ODP 值為零、不可燃，毒性低，但它的溶水性強，要保證干燥和清潔性。采用 R134a 后，相比 R12 電冰箱的能耗一般要增加，必須使用相應的高效的 R134a。R600a 的ODP為零，對臭氧層無破壞，GWP 值近于零，溫室效應小，能效比比 R12 稍好。但其屬于易燃易爆物質，對其使用和操作必須遵守規(guī)

10、范。而實際 200 升左右冰箱中 R600a的充注量只有 60 克左右，使用得當，完全可以采用。 另一種HC類物質CN-01也被研制成功，實驗表明，CN-01 由天然的烴類(丙、丁烷) 物質精心配制而成,不含任何鹵元素,0DP值為0,GWP值為0,具有優(yōu)越的環(huán)保特性。在同樣的環(huán)境狀態(tài)下和相等的時間里,CN - 01 使冰箱冷凍室的溫度降得更快更低,比R12的低出3以上,而且節(jié)能達7左右?？梢哉f它是一種節(jié)能的環(huán)保制冷劑。 當前，以美國、日本為主國家采用R134a, 而以德國為主的歐洲采用R600a。有資料表明，我國家用冰箱制冷劑R600a的使用已從以前很少量到如今占國內(nèi)產(chǎn)量的45。尋找新型環(huán)保而

11、熱力性能又好制冷劑的步伐并沒有停止。 發(fā)泡劑：冰箱用以制備聚氨脂硬泡的發(fā)泡劑，起初主要是R11, 它具有不燃燒、無腐蝕性、沸點適宜、蒸汽熱導率及毒性都很低等特點，曾被廣泛應用于冰箱、冰柜、保溫管道等行業(yè)中。但卻具有與R12同樣的對大氣層臭氧層的破壞能力，因而已被限期使用。 發(fā)泡劑替代的兩種主要路線，HCFC-141b和環(huán)戊烷。HCFC-141b的優(yōu)點是可以直接使用原有的發(fā)泡設備，不用改造，替代成本小，且沒有爆炸的危險。但不能不強調(diào)，相對較大的充灌量和仍然存在的對臭氧層的破壞能力，決定了它只能是一種過渡型替代品，適合于對受國際公約限值較寬松的廣大發(fā)展中國家。 環(huán)戊烷最大的優(yōu)點是對臭氧層完全無破壞

12、作用，并且GWP值極小，被認為可作為發(fā)泡劑的永久性產(chǎn)品，在歐洲被廣泛使用。唯一有爭議的一點在于，它的易燃易爆性。HFC-245fa（五氟丙烷）就是一例?，F(xiàn)代化學家從未停留尋找最合適的原料，既能有很高的工作供能，又無易燃易爆有毒性的特別，對臭氧層我們的生存空間無危害性。尋找一種合適的“催化劑”，使其能發(fā)揮出最大功效！這種腳步從未停止，所以我們必須相信在不久的將來，電冰箱的發(fā)展成果顯示一定會讓現(xiàn)在的我們嗤之以鼻。 綠色：隨著人們生活水平的提高，人們也更加關心環(huán)境問題。當代國力的發(fā)展大多是以犧牲我們的生活環(huán)境為代價的，如今我們提倡可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展方針，在以保護環(huán)境的前提下，提高我們的國力。不僅為

13、了我們能生活在美麗的國土，地球上，也更為了能給我們的后代留下一片藍天綠地！ 冰箱的環(huán)保問題一直是生產(chǎn)廠家與消費者最關心的問題之一。如何在制冷劑上實現(xiàn)最安全，最好，最有效的轉型，如何將有氟冰箱的制造和使用徹底從市面上杜絕。是生產(chǎn)廠家和業(yè)內(nèi)人事在技術上日漸改良的重點。采用回收和再利用的綠色設計，使用無毒、無害或低毒低害材料形成資源的良性循環(huán)，從源頭上控制污染，降低處理成本和對環(huán)境的影響。那如何做到這一些承諾吶?其一材料的同一性原則，冰箱上使用的材料有多種，包括各種塑料和金屬，要完全將各種不同材料區(qū)分和分離很困難,這就要求最優(yōu)化的設計方案，盡量減少使用材料的種類，從中選出最合理的原料并且進行不斷的研

14、發(fā)，找到新型材料，使其更加輕巧，結構性能更加優(yōu)越。當在使用過程中，某一構件出了問題，可以去相應的店輕松地找到與之匹配的構件，回家就算沒有什么工作經(jīng)驗的普通民眾也可以進行自我更換。其二可拆卸性原則，采用螺釘?shù)瓤刹鹦堵?lián)接，不采取無法進行拆卸的方法。當代的冰箱還處于很笨重的外貌，不利于搬運，拆卸。使工人進行維修時非常費力，當其發(fā)動機內(nèi)部只出現(xiàn)一點點很簡單的問題，通常都會以報廢處理，特別浪費資源并對環(huán)境造成很大的危害。不利于回收污染環(huán)境的物質，在生產(chǎn)中就要限制使用量，所以我們建議電冰箱生產(chǎn)廠家能對其自家品牌的電器，能在各個地方設立回收店。當向用戶售出電冰箱時就告知其詳細信息，對于已過其使用年限的冰箱，

15、一旦用戶打電話，就會派人上門回收，并進行一定的調(diào)查，更深入并且更有可信度，更加全面的知道其弊端，作為公司下一階段研發(fā)的重點。對于愿意繼續(xù)購買自家品牌的用戶，有價格上的波動，或者給予一定的現(xiàn)金獎勵。這是有利于站在各個角度上人的實際利益。 實用：冰箱使用的方便快捷對于現(xiàn)代人來說是一個迫切需要改進的技術問題。其一，笨重的家庭大型冰箱對于21世紀的人生活來說已經(jīng)是一種麻煩。既不容易搬運，也不容易實現(xiàn)合理的裝飾布置。其二，冰箱的多功能與操作的難易程度也是冰箱發(fā)展趨向。智能控制，通過盡可能的減少按鍵，實現(xiàn)電腦自動優(yōu)化，利用只能、節(jié)電、速凍等多種運行模式，實現(xiàn)自動匹配最佳溫度的目的。 精確控溫，實現(xiàn)精確保鮮

16、。 其三，噪聲的控制長期以來，噪聲和振動始終是評價冰箱的一個重要因素。隨著我國居民生活水平的提高，較好的居住環(huán)境狀況對低噪聲冰箱的需求。實際上主要從壓縮機和制冷管路兩方面來改進。其四，對于追求時尚的現(xiàn)代人來說，冰箱的外型設計又是廠家競爭的熱點。不管是電冰箱的實際尺寸，長寬高的合理比例，亦或是電冰箱內(nèi)部位置的設計，和不同構件的位置，保鮮和急凍室整體上的比例，互相是處于上下位置，還是左右位置，就一小小的不同也會給購買者帶去完全不一樣的體驗。 發(fā)展趨勢：其一，無霜保鮮應用化霜預制冷功能，在化霜前判斷冰箱內(nèi)的溫度，并進行預制冷，使化霜前后冰箱內(nèi)溫度沒有大幅度溫差變化，食品營養(yǎng)不容易散失。 其二，抗菌技

17、術利用持續(xù)生成的負離子，抑制食物代謝中酶的活力，抑制乙烯的生成以及病菌的生長繁殖，增加空氣中的水分，以實現(xiàn)果菜保鮮的最佳濕度。如果有實用效能，可以研發(fā)一小型的噴氣裝置，并定期加料，使電冰箱內(nèi)一直保持保鮮的氛圍。并設計有機敏儀器可對常見的變質微粒進行測量，當超過某一值時，會響起自動警報聲。使人們即使遺忘，也可輕松知道電冰箱里的物質的質量如何，更加健康化和貼心化。 其三，多溫區(qū)設計 可冷藏、保鮮、軟冷凍和冷凍等，可滿足食品各種存放要求。增加類似旋鈕設置，對不同類物品進行溫度劃分裝置，使其更加智能化。并且可分季節(jié)性特征，使其更加實用化。其四，多功能室，具備干燥、除濕功能，適合保存易受潮食品、物品，開

18、門報警功能，提醒用戶及時將門關好，防止冷氣散失 。其五，統(tǒng)一具體化，現(xiàn)實家庭生活中，人們對于電冰箱的需求或者希望大同小異，所以應該在電冰箱的選材，設計上，配件上更加統(tǒng)一化，使其進一步完善，進一步實用化。電冰箱的型號每種電冰箱都有其產(chǎn)品型號規(guī)格，每種型號規(guī)格都有其特定的含義。一般從產(chǎn)品型號規(guī)格真可看出該冰箱的有效容積、冷卻方式、廠家設計序號、制冷功能、生產(chǎn)年度等。按照國家標準規(guī)定，其型號規(guī)格、符號、參數(shù)（又稱銘牌）和電路圖都應粘貼在電冰箱（冷藏柜）的箱體背部，以備選購和維修時參考.用途分類代號無霜冰箱用字母W表示規(guī)格代號，有效容積，單位產(chǎn)品代號，表示家用電冰箱設計號，以AB表示我國輕工部規(guī)定的電

19、冰箱型號表示方法為用三個連續(xù)書寫的字母后接數(shù)字再接一個字母，即圖1冰箱的原理分類壓縮式電冰箱:這種電冰箱由電動機提供機械能，通過壓縮機對制冷系統(tǒng)作功。制冷系統(tǒng)利用低沸點的制冷劑，蒸發(fā)時，吸收汽化熱的原理制成的。其優(yōu)點是壽命長，使用方便，目前世界上95的電冰箱屬于這一類。吸收式電冰箱:這種電冰箱可以利用熱源（煤氣、煤油、電等）作為動力。利用氨、水、氫混合物在連續(xù)吸收、擴散過程中達到制冷的目的。其缺點是效率低，降溫慢，現(xiàn)已逐漸被淘汰。半導體電冰箱:它是利用對PN型半導體，通以直流電，在結點上產(chǎn)生珀爾帖效應的原理來實現(xiàn)制冷的電冰箱。如何選購一個我們心儀的，質量好的電冰箱？以下為注意事項1、 電冰箱容

20、積的選擇：電冰箱的容積都是指"有效容積",也就是指電冰箱內(nèi)實際可供儲存物品用的空間容積。所以,在選購時作為一般性因素考慮。一般平均每人所需的電冰箱有效容積為50-70升。以實用眼光來看,電冰箱的容積還是選得稍為大些為好。2、 電冰箱的結構形式的選擇：家用電冰箱的結構形式較多,目前國內(nèi)市場有雙門,三門電冰箱,還有多門電冰箱等形式.電冰箱的箱門增加,表示箱內(nèi)分隔為不同溫度范圍的空間數(shù)增加,使電冰箱的功能更趨于完善。雙門電冰箱具有冷藏和冷凍的功能,它具有較大的冷凍室容積,可以長期儲存食物,是家庭較為理想的電冰箱。電冰箱國內(nèi)排行榜：1 海爾冰箱中國名牌,中國馳名商標,亞洲企業(yè)50強

21、,冰箱十大品牌2 西門子冰箱SIEMENS 世界品牌,全球最大的電氣和電子公司之一3 新飛中國名牌,中國馳名商標,冰箱十大品牌4 美菱中國名牌,中國馳名商標,十大冰箱品牌5 容聲 中國名牌,中國馳名商標,冰箱十大品牌6 美的中國名牌,中國馳名商標,十大冰箱品牌7 LG 始于1947年韓國,世界500強,十大冰箱品牌8 三星Samsung 始于1938年韓國,世界財富500強,冰箱十大品牌9 松下Panasonic 始于1918年日本,世界500強10 伊萊克斯冰箱十大品牌,一線品牌/牌子,世界品牌電冰箱世界排行榜：世界十大冰箱品牌質量排行榜TOP1：海爾，上榜理由：海爾是世界白色家電第一品牌，

22、全球銷量銷量第一的冰箱產(chǎn)品。在美國海爾擁有自己的大工廠，在紐約購買標志性建筑以擴大影響力，小冰箱占有率超過50%美國第一冰箱大品牌;在德國海爾環(huán)保冰箱達到最高的A級，政府規(guī)定購買海爾冰箱德國政府將給消費者環(huán)保補貼。世界十大冰箱品牌質量排行榜TOP2：惠而浦，上榜理由：美國最知名的冰箱企業(yè)，是世界上最大的大型家用電器制造商之一，成立于1911年，是冰箱行業(yè)的元老級品牌。產(chǎn)品在外國的影響力是非常之大的，一直是冰箱行業(yè)的霸主，只是因為后來海爾的出現(xiàn)，聲勢才稍微弱一些。世界十大冰箱品牌質量排行榜TOP3：伊萊克斯，伊萊克斯是瑞典的冰箱品牌，1919年創(chuàng)建，總部設在斯德哥爾摩，是世界最大的廚房設備、清潔

23、洗滌設備及戶外電器制造商。伊萊克斯冰箱最大的優(yōu)勢就是其冰箱的性能和外形非常出眾，現(xiàn)在在國內(nèi)市場上也能購買到該品牌。只是價格相對來水比較昂貴一些。世界十大冰箱品牌質量排行榜4：西門子(德國著名老品牌電器公司，歷史悠久實力雄厚)世界十大冰箱品牌質量排行榜5：三星(韓國最知名最大的電子企業(yè)，在全球的影響力都是很巨大的)世界十大冰箱品牌質量排行榜6：LG(也是韓國知名的電子企業(yè)，和三星是韓國電子行業(yè)兩大巨頭)世界十大冰箱品牌質量排行榜7：海信(中國青島品牌，是國內(nèi)最穩(wěn)健發(fā)展的企業(yè)之一，產(chǎn)品質量過硬)世界十大冰箱品牌質量排行榜8：松下(松下是日本的企業(yè)，是世界500強，始于1918年)世界十大冰箱品牌質量排行榜9：美的(中國最大的電子企業(yè)，產(chǎn)品在全球的影響力也是不容忽視的)世界十大冰箱品牌質量排行榜10：容聲(國內(nèi)專業(yè)的冰箱企業(yè)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到全球市場了)。電冰箱作為人類日常生活必不可少的電器之一，在我們的生活中扮演著無比重要的角色。隨著科技技術的不斷提高，人們也對此寄予了更多地期許。希望其更加智能化，綠色環(huán)保，實用化。不論是其設計原理，思維創(chuàng)新，外觀設計，選材健康化，高端化，都仍有很大的提升空間和創(chuàng)作空間，其未來發(fā)展趨勢勢必一片良好！ 每人提問武倩倩：現(xiàn)代冰箱清洗比較麻煩，怎樣改進？提這個問題的原