在炎炎夏日,打開空調享受清涼,或是從冰箱中拿出冰鎮飲料解暑,這些愜意的時刻都離不開神奇的制冷技術。制冷技術如同一位隱形的 “溫度魔法師”,為我們的生活帶來舒適與便利。接下來,讓我們深入了解三種常見的制冷技術原理。
蒸汽壓縮式制冷:最主流的制冷方式
蒸汽壓縮式制冷是目前應用最廣泛的制冷技術,我們家中的冰箱、空調大多采用這一原理。其制冷過程主要由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器四個部件構成循環系統。
當系統啟動,壓縮機就像一位勤勞的 “搬運工”,將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體,送入冷凝器。在冷凝器中,制冷劑氣體向外界環境釋放熱量,變成高溫高壓的液體,這就如同給發熱的物體 “退燒”。經過節流裝置后,液體的壓力驟降,成為低溫低壓的氣液混合物,隨后進入蒸發器。在蒸發器內,制冷劑吸收周圍物體或空間的熱量,迅速蒸發為氣體,實現制冷效果。之后,這些低溫低壓的制冷劑氣體又被壓縮機吸入,開始新一輪循環。
吸收式制冷:用熱量 “驅動” 制冷
吸收式制冷與蒸汽壓縮式制冷不同,它以熱能為動力,常用的工質對是溴化鋰 - 水或氨 - 水。在吸收式制冷系統中,發生器、吸收器、冷凝器、蒸發器和節流裝置協同工作。
發生器中,濃溶液在熱源(如蒸汽、熱水或燃氣)的加熱下,釋放出制冷劑蒸汽,溶液濃度變稀。制冷劑蒸汽進入冷凝器,放出熱量后冷凝成液體。接著,液態制冷劑經過節流裝置降壓降溫,進入蒸發器吸收熱量蒸發制冷。而變稀的溶液則流入吸收器,吸收從蒸發器過來的制冷劑蒸汽,重新變成濃溶液,再由溶液泵送入發生器,完成循環。吸收式制冷適用于有余熱、廢熱可利用的場合,能有效實現能源的二次利用。
半導體制冷:電子科技的制冷奇跡
半導體制冷,也叫溫差電制冷,基于帕爾貼效應。當直流電通過由兩種不同半導體材料串聯成的電偶時,電偶的兩端會產生溫差,一端吸熱制冷,另一端放熱。
半導體制冷器件體積小、重量輕、無機械傳動部件、無噪聲、無污染,制冷速度快且溫度控制精度高,在小型電子設備、醫療設備、航空航天等領域有著獨特的應用。比如,便攜式小冰箱、電腦 CPU 散熱器等都可能用到半導體制冷技術。不過,目前半導體制冷的效率相對較低,成本也較高,限制了其大規模應用。
制冷技術在不斷發展和創新,未來或許會有更高效、環保的制冷方式出現,持續為我們的生活和生產帶來更多驚喜。