我們把高低溫試驗箱看做兩部分:箱內和箱外。箱內裝置的主要作用是吸收熱量,也就是制冷。它的主要裝置是蒸發器。箱外裝置的作用是散熱和提供動力,它的主要裝置是壓縮機、冷凝器和毛細管。
這里著重說一下制冷劑的制冷原理,它并不像我們想象中那樣,是靠降低自身溫度達到吸熱效果的。而是用了一種物理現象——液體沸騰吸熱。這是另一個物理知識——壓力越低,沸點越低。
制冷劑在常溫狀態下是氣態的,換句話說——把液態制冷劑放到常溫下,它就會沸騰。而制冷劑之所以能夠在試驗箱內變成液態,是因為試驗箱內為制冷劑提供了高壓的環境。我們先來看一下高低溫試驗箱的制冷原理圖
高低溫試驗箱的制冷原理圖
在這個圖中,箭頭方向表示制冷劑的運動方向。紅色表示制冷劑為高溫高壓(液態),黃色表示制冷劑為常溫高壓(液態),綠色表示制冷劑為常溫常壓(沸騰狀態),藍色箭頭表示制冷劑為常溫常壓(氣態)——這里糾正一點,從綠色箭頭到藍色箭頭,期間是制冷劑吸熱的狀態,也就是從常溫常壓的液態制冷劑,通過沸騰,迅速向常溫常壓的液態制冷劑變化的過程。這是一個漸變的過程,圖中箭頭顏色變得太突兀了,整個漸變過程都發生在蒸發器中。
下面總述一下本文所寫的全部內容,以制冷劑的視角,從壓縮機出發:壓縮機啟動(消耗電量,并發熱),為制冷劑的運動提供動力。
氣態制冷劑穿過冷凝器遇到毛細管,但毛細管的管道比較細,使得大量制冷劑擁擠在冷凝器內。一個向毛細管方面推(壓縮機),一個堵著不讓過(毛細管),滯留在冷凝器中的制冷劑越來越多,壓力也就越來越大了。
壓力增大后,氣態制冷劑開始液化,液化的過程中伴隨著吸熱,于是滯留在冷凝器前半段(靠近壓縮機方向)的制冷劑就是高溫高壓的液態。這些制冷劑在冷凝器中慢慢降溫,直至降低到室溫,開始慢慢排隊通過毛細管。
蒸發器的管道較粗,通過了毛細管的制冷劑壓力突然降低,于是液態制冷劑開始沸騰并氣化(伴隨吸熱)。直至制冷劑*通過蒸發器后,也*成了常溫常壓的氣態。
氣態制冷劑重新通過壓縮機,繼續新一輪的循環。