炎炎夏日,當我們躲在涼爽的空調房里,享受著清涼時,你是否想過,這些制冷技術背后隱藏著怎樣的奧秘?接下來,就讓我們一起走進夏季制冷技術的奇妙世界。
壓縮式制冷:現代制冷的 “主力軍”
壓縮式制冷是目前應用最為廣泛的制冷技術,在空調、冰箱等設備中都能看到它的身影。其工作原理基于逆卡諾循環,主要由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器四大部件組成。
當制冷系統啟動,壓縮機就像一個 “大力士”,將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體(圖 1)。這些高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器,冷凝器如同一個 “散熱高手”,通過與外界空氣進行熱交換,將熱量散發出去,使制冷劑氣體冷卻并液化成高壓液體。隨后,高壓液體經過節流裝置,壓力瞬間降低,變成低溫低壓的液體。最后,低溫低壓的制冷劑液體進入蒸發器,在這里吸收周圍環境的熱量,迅速蒸發成氣體,從而實現制冷效果。如此循環往復,不斷為我們帶來清涼。
吸收式制冷:利用熱能的 “智慧制冷”
吸收式制冷與壓縮式制冷不同,它主要依靠熱能來驅動制冷循環。吸收式制冷系統通常由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器和節流閥等部件組成。
在吸收式制冷過程中,以溴化鋰水溶液為例,在發生器中,通過加熱溴化鋰稀溶液,使其中的水分蒸發出來,形成高溫高壓的水蒸氣。水蒸氣進入冷凝器后,釋放熱量變成液態水。液態水經過節流閥,壓力降低,進入蒸發器。在蒸發器中,液態水吸收周圍熱量,蒸發成水蒸氣,實現制冷。而從發生器中剩下的溴化鋰濃溶液,進入吸收器,吸收來自蒸發器的水蒸氣,重新變成溴化鋰稀溶液,再通過溶液泵送回發生器,完成一個循環。這種制冷方式可以利用太陽能、工業余熱等低品位熱能,在一些有廢熱利用需求的場所具有獨特優勢。
半導體制冷:小巧便捷的 “電子制冷”
半導體制冷又被稱為溫差電制冷,它基于帕爾貼效應。當直流電通過由兩種不同半導體材料串聯成的電偶時,在電偶的兩端就會產生溫差和熱量轉移。在一端吸收熱量,成為冷端;另一端放出熱量,成為熱端(圖 3)。
半導體制冷具有體積小、重量輕、無機械傳動部件、無制冷劑污染等優點。在一些小型制冷設備,如車載冰箱、電子冷暖箱中應用廣泛。但它也存在制冷效率相對較低、成本較高等缺點。
隨著科技的不斷進步,未來還會有更多高效、環保的制冷技術出現,為我們的夏日帶來更加舒適、清涼的體驗。