冰箱制冷装置.doc

摘要 近几年来，科技不断进步，很多高科技产品走进了寻常百姓家。电冰箱更为普及，几乎家家都有。人们对电冰箱的需求和要求也越来越高，虽然电冰箱操作起来并不复杂，但面对形形色色的电冰箱，我们如何抉择，什么样的冰箱才是适合的。我们要对电冰箱做一个深刻的了解，明白电冰箱是如何工作的，未来的发展趋势如何。 本文在第一章介绍了电冰箱的系统组成及工作原理，控制系统的设计等领域。第二章论述了冰箱对人类的贡献及作用。电冰箱是目前所有家庭必备的电器，特别是生活中离不开，不仅仅提供对食物的保鲜、除味、降温等，在其它方面也有着很大的作用。人们对电冰箱的需求和要求也越来越高，虽然电冰箱操作起来并不复杂，但面对形形色色的电冰箱，我们如何抉择，什么样的冰箱才是适合的。我们要对电冰箱做一个深刻的了解，明白电冰箱是如何工作的，未来的发展趋势如何。从而才能生产出来更好更环保的节能型电冰箱。关键词：控制系统、工作原理、结构、组成部分。目录第二章 电冰箱对人类贡献的机理分析 第一章 概论 031.1 本课题研究的的背景和意义 03 1.2 正确评价电冰箱对在人类生活中的作用 04 1.3 电冰箱的发展史 04 1.4 电冰箱的基本常识 07 1.5 电冰箱的结构原理 09 1.6 电冰箱的电路控制系统原理图 101.7 电冰箱的控制系统设计 11 1.8 电冰箱的元器件 18 结论 19致谢 20参考文献 20 第一章 概论 电冰箱是保持恒定低温的一种制冷设备。也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品。箱体内有压缩机、制冰机用以结冰的柜或箱；带有制冷装置的储藏箱。 家用电冰箱的容积通常为20500升。1910 年世界上第一台压缩式制冷的家用冰箱在美国问世。1925年瑞典丽都公司开发了家用吸收式冰箱。1927年美国通用电气公司研制出全封闭式冰箱。1930年采用不同加热方式的空气冷却连续扩散吸收式冰箱投放市场。1931年研制成功新型制冷剂氟利昂12。50年代后半期开始生产家用热电冰箱。中国从50年代开始生产电冰箱。电冰箱是目前所有家庭必备的电器，特别是生活中离不开，不仅仅提供对食物的保鲜、除味、降温等，在其它方面也有着很大的作用。如果没有冰箱，不但家庭主妇要劳累得多，而且许多生活享受，包括喝威士忌加冰都要大打折扣。20世纪以前，用冰箱保存食物是不可想象的，20世纪没有冰箱的生活是不可想象的。 电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷(CCL2F2)，是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29。氟利昂在气体状态时，被压缩器加压。加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热（物质被压缩后，温度就会升高）后，冷凝而成液体。液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热，引致冰箱内部冷却。汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。 人们对电冰箱的需求和要求也越来越高，虽然电冰箱操作起来并不复杂，但面对形形色色的电冰箱，我们如何抉择，什么样的冰箱才是适合的。我们要对电冰箱做一个深刻的了解，明白电冰箱是如何工作的，未来的发展趋势如何。1.2 正确评价电冰箱对在人类生活中的作用同时电冰箱对人类的贡献在于冰箱最重要的功效是保鲜、肉类，奶制品，鲜花，工业用品，等得以长期储存、尤其到了夏季，人们对于冷冻食品需求量极大，事物保鲜也是棘手问题、这是，冰箱的出现，就很大程度上提高了人民的生活水准；粗此之外，冷冻储存可以有效防止细菌滋生，对于食品安全及人类饮食健康起到很大促进作用。工业上，冷冻技术运用到诸多领域上。1.3 电冰箱的诞生与发展一个在英格兰工作的美国人雅可比?帕金斯有了一个新发现，这一发现导致了冰箱的发明。1834年他发现当某些液体蒸发时，会有一种冷却效应。帕金斯要求一群技工来制造一个可证实这个想法的工作模型。 果然，这个装置在某个晚上真的产生了一些冰。技工们兴奋地拿着冰，跳进一辆马车，飞速驶向帕金斯的住房，向他展示所取得的成果。帕金斯此时已上了年纪，虽然他没有在市场上出售自己的发明物，但是哈里森的工作成果为类早期家用冰箱铺垫了道路。 出售发明物的人的生活在澳大利亚的一个苏格兰印刷工约翰?哈里森。哈里森很可能在并不了解帕金斯成果的情况下发现了冷却效。他用醚来清洗金属印刷铅字，某一天注意到了物质的冷却效应。到1862年，他的第一批冰箱就上市了。哈里森还在维多利亚本狄哥一家啤酒厂里设置了第一个制冷车间。在19世纪末，只有专门造了冰库的富人才能享受到这种好处。绝大多数人奢望的只是一个冷藏柜。 那时候，冰箱最重要的用途之一是在轮船上。大型冷藏库意味着船舶能够在长距离航行中运载食用鲜肉，例如羔羊肉能从新西兰出口到欧洲。 德国工程师卡尔?冯?林德在1879年制造出了第一台家用冰箱。但在20世纪20年代电动冰箱发明出来之前，冰箱并没有大规模进入家庭。 电冰箱是中国最早实现国产化的制冷电器之一，从80年代初起步，经过近20年的发展，中国电冰箱已占世界总产量16%的份额而位居全球首位。由于在国内市场已进入成熟期，市场运行的基本特征是相对平稳，不会出现需求上的大起大落。电冰箱消费主要集中在城镇，农村由于受收入水平、生活习惯等限制，冰箱的拥有量较城镇低许多。电冰箱让鲜货随手可取 。雷基代尔冰箱：冰冷、清洁、容量大。 20世纪以前，用冰箱保存食物是不可想象的，20世纪没有冰箱的生活是不可想象的 在冰箱出现以前，我们一直在为食品存放时间一久就会变得不再新鲜甚至腐败而烦恼。在低温环境中存放食品方法的发明，与屠宰业有着极大的关系。19世纪末，欧洲的屠宰业者必须将活的牲畜通过火车运到别的地方才能屠宰，他们不堪长期忍受铁路部门从其手中获取大部分利润而终于发明了一种低温的运输车，可以将肉类放在里面运到外地而不至于短期内变质甚至腐败。这样，随时随地屠宰牲畜成为一种可能。 真正的电冰箱发明于20年代，1920年，纽约布鲁克林一家平板印刷厂的一位名叫威利斯H.卡里尔的工程师，设计出一种能控制温度和湿度的系统。存放皮毛的窖主和牛奶公司经理根据需要进一步改进了机械冰箱技术。大约在第一次世界大战期间，出现了一些体积更小的家用冰箱，这是一种噪音大，易泄漏的新发明，实际上它只是在旧式“冰盒”壳内安装上电机和转动皮带，这使它的外貌看起来就像一种试验品。 1923年，当弗雷基代尔还是美国通用汽车公司的分厂的时候，它引进了一种新的机械冰箱组件，并组装成电冰箱。弗雷基代尔电冰箱的设计是把储存易腐烂食品的“冰盒”和制冷机械部分装进一个特制的柜子。这种装置安静、方便，且结构紧凑。至此，一种新的冰箱式样随着到处可见的商标名诞生了。 此后，随着生产数量剧增，冰箱价格暴跌。到1944年，约85的美国家庭都有了机械冰箱。“冰盒”仅作为一个词汇流传下来。 如果没有冰箱，不但家庭主妇要劳累得多，而且许多生活享受，包括喝威士忌加冰都要大打折扣。20世纪以前，用冰箱保存食物是不可想象的，20世纪没有冰箱的生活是不可想象的。为了积极响应1992年哥本哈根第四次保护臭氧层议定书缔约国大会决议，执行中国消费臭氧物质逐步淘汰国家方案和中国家用制冷行业CFCs逐步淘汰战略研究的有关规定和要求，保护臭氧层，保护环境，各冰箱厂纷纷顺应国际潮流，最终决定本公司的替代路线。目前，我国电冰箱行业主要有两种替代方案，即海尔、科龙等采用的异丁烷（HC-600a）替代CFC-12、环戊烷（C5H10）替代CFC-11方案和华凌、上菱等无霜冰箱生产厂及新飞等采用的HFC-134a替代CFC-12、HCFC-141b或C5H10替代CFC-11方案。另一个值得我们去关注的问题是电冰箱的耗电量，这也是广大消费者购买电冰箱是的一个重要参数。因此节能技术的开发成为冰箱行业的重要课题。1.4电冰箱的基本常识电冰箱的规格型号：首先我们要学会看电冰箱的型号规格，每种型号规格都有各自代表的意义。从规格型号中，我们一般可以看出电冰箱的有效容积、冷却方式、厂家设计序号、制冷功能、生产年度等。型式，用W表示无霜式按用途的分类代号，C表示家用电冰箱，CD表示家用冷冻冷藏电冰箱D表示家用冷冻电冰箱改进设计号以A、B表示规格，表示有效容积（L）产品代号，家用电冰箱用b表示根据轻工部SG215-1984家用电冰箱标准，对电动机压缩式和电磁振荡式电冰箱型号作了如下规定（如BCD-195KAW）。 BCD-195KAW 。 电冰箱的耗电量：按照国家推出的家用电冰箱电耗限定值及能源效率等级最新标准规定，把电冰箱分成1、2、3、4、5五个等级，其中：1级表示产品达到国际先进水平，最节电；2级表示比较节电；3级表示产品的能源效率为市场的平均水平；4级表示产品能源效率低于市场平均水平；5级表示耗能高，是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售。电冰箱种类：1、 电机压缩式电冰箱：这种电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统做功。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95%的电冰箱属于这一类。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，现已被逐渐淘汰。3、 半导体电冰箱：利用对PN型半导体，通以直流电，结点上产生珀尔帖效应得原理来实现制冷的电冰箱4、 化学冰箱：利用某些化学物质溶解于水时强烈吸热而获得制冷效果的电冰箱5、 电磁振动式电冰箱：用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱。其原理、结构与压缩式电冰箱基本相同6、 太阳能电冰箱：利用太阳能作为制冷能源的电冰箱7、 绝热去磁制冷电冰箱8、 辐射制冷电冰箱9、 固体制冷电冰箱电冰箱按制冷方式又可以分为直冷式和风冷式即有霜和无霜。直冷式电冰箱原理是由蒸发器表面低温的自然对流，降低箱内温度，有温差。冷冻室须人工除霜，较为省电。无霜电冰箱是冷气由风道强制吹入箱内空间，造成循环温度均匀，冷冻自动除霜，耗电量高于直冷式。按电冰箱的结构又可以分为单门、双门及多门电冰箱；按电冰箱使用时的气候环境温度分类：亚温带型（SN）气候环境温度为10-32度，温带型（N）气候环境温度为16-32度，亚热带型（ST）气候环境温度为18-38度热带型（T）气候环境温度为18-34度。在冰箱出现以前，我们一直在为食品存放时间一久就会变得不再新鲜甚至腐败而烦恼。真正的电冰箱发明于20年代，1920年，纽约布鲁克林一家平板印刷厂的一位名叫威利斯H.卡里尔的工程师，设计出一种能控制温度和湿度的系统。存放皮毛的窖主和牛奶公司经理根据需要进一步改进了机械冰箱技术。大约在第一次世界大战期间，出现了一些体积更小的家用冰箱，这是一种噪音大，易泄漏的新发明，实际上它只是在旧式“冰盒”壳内安装上电机和转动皮带，这使它的外貌看起来就像一种试验品。 1923年，当弗雷基代尔还是美国通用汽车公司的分厂的时候，它引进了一种新的机械冰箱组件，并组装成电冰箱。弗雷基代尔电冰箱的设计是把储存易腐烂食品的“冰盒”和制冷机械部分装进一个特制的柜子。这种装置安静、方便，且结构紧凑。至此，一种新的冰箱式样随着到处可见的商标名诞生了。 如果没有冰箱，不但家庭主妇要劳累得多，而且许多生活享受，包括喝威士忌加冰都要大打折扣。20世纪以前，用冰箱保存食物是不可想象的，20世纪没有冰箱的生活是不可想象的。 电冰箱内灌有制冷剂,叫氟利昂。安在冰箱底部的压缩机工作时，把氟利昂蒸气压缩成高温高压的蒸气，蒸气再进入电冰箱背后的冷凝器，蒸气就被外界空气冷却成液体流下来，而进入冰箱内的蒸发器。液体氟利昂气化，同时吸收冰箱内的热量，就能使冰箱内储存的物品降温。 电冰箱对环境的影响，关健问题在制冷剂氟利昂。氟利昂是无色、无臭、无味的气体，渗透性极强，很容易泄漏。它泄漏后，进入大气层，就会破坏大气中的臭氧结构，使臭氧层变薄，甚至出现空洞，从而对人类生存构成危害。为了解决这个问题，科学家们正在研究氟利昂的替代制冷剂，或不用制冷剂的冰箱。如半导体冰箱、吸收式冰箱、电磁振动式冰箱等。因此进一步研究电冰箱原理尤为重要。1.5 冰箱的结构原理电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷(CCL2F2)，是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29。氟利昂在气体状态时，被压缩器加压。加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热（物质被压缩后，温度就会升高）后，冷凝而成液体。液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热，引致冰箱内部冷却。汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。 冰箱工作原理图（1） 一般来说，电冰箱由四大件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。那电冰箱是如何工作的呢，我们得了解制冷系统。1.6冰箱的电路控制系统原理图该装置的电路工作原理见下图。实验发现，在冰箱压缩机工作时，对电冰箱的压缩机及散热片采取风冷措施，不仅能保护压缩机，而且具有明显的节电效果。当电冰箱电机M1启动时，LSE的主回路、脚间串通，其脚输出高电平，继电器J励磁吸合，其常开触点j11、j2闭合，接通了电扇M2的电源，M2工作进行风冷。M1停止工作时，LSE的脚又变为低电平，故J自动释放，M2停止工作。 冰箱的电路控制系统原理图（2）1.7电冰箱的控制系统 电冰箱的制冷过程是这样的，接上电源后压缩机就开始工作，首先压缩机将蒸发器来的气体制冷剂进行压缩，形成高压高温的蒸汽排出，进入冷凝器，由于室温低于制冷剂的临界温度，当达到所需的压力后液化，液化时放出大量的热，这些热量通过散热管、散热片散发到空气中，也就是冰箱后面的散热管、空调室外机的风扇吹着的散热片液化后的制冷剂散热后，温度降低到接近室温，经过冷凝器降温后变成高温液体，经过缓冲器后再通过毛细管进入蒸发器，蒸发器就是粗管，上面带有导热良 好的金属片制冷剂在蒸发器在 这里蒸发，会吸收大量的热量，使得蒸发器周围温度迅速降低，由于蒸发器不断的吸热，使得这里的温度很低，低到零下十几度。制冷剂在蒸发器蒸发后变成低温低压液体气体，在蒸发器内沸腾，同时吸收冰箱内的热量，变为饱和蒸汽，再到压缩机压缩，又放出热量变成液体，这样不断循环，组成一个循环的制冷系统。（如图，百度图片） 接下来我们来具体了解一下电冰箱的部件。（1）制冷系统的工作原理压缩机：提高制冷剂气体的压力和温度。（2）冷凝器：是制冷剂气体放热而成为体。 （3） 干燥过滤器：把制冷剂液体中的污垢和水分滤除掉。 （4） 毛细管：限制、节流及膨胀制冷剂液体已达到降压、降温的作用。（5） 蒸发器：是制冷剂液体吸热汽化。 工作事时，制冷剂在蒸发器中蒸发汽化，并吸收其周围大量热量后变成低压低温气体。低压低温气体通过回气管被吸入压缩机，压缩成为高温、高压的蒸汽，随后排入冷凝器。在压力不变的情况下，冷凝器将制冷剂蒸汽的热量散发到空气中，制冷剂则凝结成为接近环境温度的高压常温也称中温的液体。 通过干燥过滤器将高压高温液体中可能混有的污垢和水分滤除后，经毛细管节流、降压成为低压常温的液体重新进入蒸发器。制冷系统的部件全封闭式制冷压缩机是制冷系统的心脏，是制冷剂在制冷系统中循环的动力。功能：将蒸发器内已经蒸发的低压、低温的气态制冷剂吸回压缩机，然后压缩成高温、高压的气态制冷剂，并排至冷凝器中冷却。(1) 压缩式电冰箱: 由电动机提供机械能,通过压缩机对致冷系统作功. 致冷系统利用低沸点的致冷剂(或称冷媒),蒸发时,吸收汽化热的原理制成的. 优点:寿命长,使用方便, 目前世界上 9195% 的电冰箱属於这一类. 电冰箱致冷的原理和种类 (2) 吸收式电冰箱: 该种电冰箱利用热源,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-扩散过程中达到致冷的目的. 其缺点是效率低,降温慢. 现已逐渐被淘汰. (3) 半导体电冰箱: 利用PN型半导体通以直流电,在结点上产生珀尔帖效应(Peltier effect)的原理来实现致冷的电冰箱. 现许多电子电路和微型仪器常采用此方法散热. (4) 化学冰箱: 利用某些化学物质溶解于水时,强烈吸热而获得制冷效果的冰箱. (5) 电磁振动式冰箱: 用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱.其原 理,结构与压缩式电冰箱基本相同. (6) 太阳能电冰箱: 利用太阳能作为制冷 能源的电冰箱. (7) 绝热去磁制冷电冰箱 (8) 辐射致冷电冰箱 (9) 固体致冷电冰箱3.压缩式冰箱的组成部分压缩机 冷凝器-热交换管 乾燥筛检程式 毛细管-气体膨胀阀 蒸发器. 制冷系统由五各基本单元所组成 4. 压缩式冰箱的各部分作用及功能（1）压缩机的功用: 用以补充能量,把蒸发器中低温低压 的冷媒(Freon,氟利昂)经蒸汽压缩机被 压缩成为高温高压的过热蒸汽,而后送入冷凝器中. 冷凝器的功用: 是把高温高压的蒸汽冷凝成为高压常温的液体,并放出大量的热量. 乾燥筛检器的功用: 吸收氟利昂中的水分,防止冰堵,并过滤制冷系统中的杂质,防止脏堵. （2）毛细管的功用:有两个功能, 其一是节流,控制制冷系统的氟利昂回圈量; 其二是降压,保证冷凝器中的压力满足冷凝压力,而蒸发器中的压力满足蒸发压力. 蒸发器: 是制冷系统制取冷量的地方,是液态氟利昂蒸发汽化为气体,吸收大量汽化热的场所. 冷凝器 冷凝器由金属线组成，冷凝器有外露冷凝器和内藏式冷凝器，外藏的有百叶窗式、压的气态制冷剂很快变为液态。家用电冰箱因功率较小，所以冷凝器均为自然对流空气冷却式。毛细管毛细管为内径0.5-1毫米左右、长度2-4.5米左右紫铜管做成的节流阀。毛细管一端连着冷凝器，另一端连着蒸发器，由其保持两端一定的压力差，并起到由冷凝器向蒸发器的供液控制作用。它一方面可限制制冷剂的流过，使系统中冷凝器内保存足够的高压，利于制冷剂的液化；令一方面还可控制制冷剂的蒸发动力和蒸发温度。蒸发器蒸发器是冰箱中产生并交换热量的部件。当液态制冷剂自毛细管进入蒸发器时，由于管径突然扩大，使得制冷剂压力骤减，液态制冷剂迅速蒸发为气态。在此过程中，制冷剂通过导热性能良好的蒸发器管壁和壳体。从冰箱内部大量吸热，完成了制冷功能。电冰箱大致是这样工作的，是一个循环的系统。5. 冰箱的温度控制 冰箱是由温控器控制在恒定制冷温度下工作的。当降到所需温度时压缩机便会自动停机，不再制冷。当温度回升到所需温度之上时，压缩机又启动工作，再行制冷。所以压缩机总是开停相隔断续工作。盛夏箱内外温差大，箱内温度容易升高，从而开机时间延长，以维持箱内的低温。当制冷温度定得过低时，常会出现制冷量与外界传入的热量相等的情况，这就出现不停机了，时间一长压缩机便要损坏。因此可把制冷温度定得稍高些来弥补。冰箱里的温控旋钮就是定制冷温度的，外形如图252所示。温控的温度有17挡，1挡稍高，7挡最低。夏天为了让压缩机能有间断的休息，应把温控旋钮置于1挡。一般在春秋天可置于24挡，冬天当气温低于15时，不容易开机，可置于低温挡来弥补，一般置于56挡。 分把温度控制开关置于各挡，记录停机和开机的时间。这样你就会对温度控制器的作用有进一步的理解。6.电冰箱时间控制器电冰箱时间控制器，解决了目前电冰箱噪声影响睡眠等问题。其主要技术特征：利用电子手表“”与“”转换之时，电路片脚号、之间的电位变化，来触发相应的电路，使电冰箱在晚间人们睡觉时停机，待人们熟睡