制冷原理-制冷四大件工作原理

最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器；

我们日常使用的电冰箱，正好由这四要件加上箱体组成，箱体就好像冷库。不过电

冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷

两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出

“冷”来。那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说

今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热，

但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学

中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了吗？

你说打冷了，这个冷是指－18℃；老总问，水果库温度稳定吗？你说很稳定，这回

答的含义是水果库温度稳定在±0℃了，这是我们这个行业对冷的定义。但是我们

还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。

什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上，

没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热，

反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤

水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外

界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。

如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板

降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上，那就更直观了。

在上述的制冷过程中，如果钢板的大小一定，并排除外界空气的降温因素，那么钢

板降了多少度，是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、

‘大卡’、‘℃’等物理量，我想学过物理的人都能理解。

初中物理就讲到，热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低

的物体，绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。

我们的目的就是通过制冷系统，将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷

剂传递，达到降低商品温度的目的。

我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的，它们的热传导公

式也完全一样，我们先以锅炉作比拟，进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。

上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉，不过水烧开了，我们就灌热水瓶了，如果我们

在壶嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壶就成小锅炉了。要注意的

是这时水壶中的水永远是100℃，水壶出口处的蒸汽温度也是100℃，为什么不是

110℃，不是90℃？这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃，这是水的物理

性能所决定了的。在青藏高原，大气压力较低，水70℃左右就开了，没有高压锅就

只能吃夹生饭，而在高压锅里，温度可达到110℃，因为高压锅排气阀的重量，刚

好使锅内压力保持在2表压力（实际是2个大气压）。一般小型锅炉可烧

2表压力蒸汽，蒸汽温度也接近140℃，锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是

140℃。煤气炉的火头温度可达℃左右，火头将热量传递给水，使水的温度上

升直达沸点，一公斤水从沸点到烧干（全部变成蒸汽），将从煤气火头中带走的热

量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的，接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中

的煤燃烧温度在℃左右，没有锅炉中水的降温，锅炉中的排管将被烧塌。从我

们的角度来讲，在这里的水就是制冷剂。

反过来水蒸汽进了浴室马上凝结成小水珠（雾气），放出热量使浴室内温度上升，

同样一公斤水烧成的一公斤蒸汽，汽在浴室里放出539大卡热量后全部变成水，在

蒸汽变成水的时候，小水珠的温度是100℃，这是一个冷凝过程。当然小水珠会继

续放出热量而降低温度，等水珠变成水滴落到地上或附在墙壁上时，只有30℃左右

了，这就不是冷凝过程了，而只是普通降温过程。同样将锅炉蒸汽通到室内热水汀

（室内供热排管）中，热水汀对蒸汽来说就成了冷凝器，如果供应的蒸汽压力是

2表压力（实际是2个大气压），热水汀表面温度就是110℃，热水汀向室内

空气散发热量，使室内温度上升，而蒸汽就在热水汀内冷凝成水，如果向室内散发

了539大卡热量，热水汀内就冷凝下来1公斤水。按制冷角度来讲，这整个过程就是

煤燃烧的热量被水吸收而沸腾，成为蒸汽，蒸汽带着吸收来的热量来到热水汀，热

水汀的表面向空气散发了热量，蒸汽失去热量后又从新冷凝成蒸馏水，这水可通过

设备回到锅炉继续使用。

现在回到制冷的四大要件：

①压缩机，与空气压缩机原理一样；

②冷凝器，可以理解为热水汀或做酒业的蒸馏器（锡锅）；

③蒸发器，可以理解为上面所讲的水壶或锅炉；

④节流阀，可以理解为从楼上高位的热水汀到锅炉之间，加一只阀，开小一点，让

蒸馏下来的水流进锅炉继续使用，不让热水汀中的水流光了使锅炉中的蒸汽反冲回

热水汀，这一点与我们制冷不同，因为整个系统是均压的，而制冷系统冷凝部分是

高压的，节流阀是控制制冷剂合理分配给蒸发器，让蒸发器处于正常的制冷工作状

态。

在电冰箱上制冷的四大要件是：

①压缩机，藏在冰箱后面，圆头圆脑的家伙；

②冷凝器，就是在冰箱后面的散热片；

③蒸发器，在初期的单门冰箱中的冻结框，可以看得很清楚，拆开无霜冰箱的内衬

也能看到冷风机一样的翅片管；

④节流阀，在冰箱后面有一段绕成螺旋状的细铜管，那就是毛细管。冰箱的外壳就

相当与冷库外体。

在制冷行业中，制冷剂可以是水、氨、F12、F22、F502、液氮等等。空调用溴化锂

吸收式制冷机，就是以水作为制冷剂使用。电冰箱中使用的是F12，在大冷库的制

冷系统中用的是液态氨（不是氨水），液态氨的性质在氨的物理性能表上可以查到，

它在一个大气压下的蒸发温度是－333℃。如果将液氨从常温的钢瓶中放出，一出

钢瓶它立即变为－333℃的液氨（因为外界是一个大气压），如果流到水泥地上，

水泥地的温度立刻使它沸腾，这是水泥地的热量传给了液氨，使液氨蒸发成汽态氨，

水泥地的局部也很快降到－30℃左右，如果流到水泥地上的液氨正好是一公斤，要

使液氨全部蒸发光，他必需从水泥地上吸收326大卡热量，吸收多少，蒸发多少，

吸不足326大卡热量，就一定有液氨残留下来。如果将液氨放在一个金属盆里，再

将金属盆底接触水面，水的热量立刻传给液氨，液氨受热沸腾，水也很快结冰；如

果将盆悬挂在空中，盆底周围的空气立即因热量传给了液氨而失去热量而降温，降

了温的空气在下降，周围热空气立即来补充，在盆下面可以看到带着雾的冷空气在

缓缓降下。这个盆就是‘蒸发器’。

至于蒸馏器，有人看过，有人没看过，但是大家都看过茶缸盖凝结水的现象，或者

农村吊酒的锡锅，原理是一样的。缸盖里面是热腾腾的水蒸汽，缸盖外是冷空气，

水蒸汽通过缸盖将热量传递给了冷空气，失去了一定热量的水蒸汽，在缸盖里表面

凝结成水，这就是冷凝器的原理，上面讲的热水汀也是同样原理。

现在讲库房里的制冷进行过程：液态氨在蒸发器（排管）中如果处于2表

压力状态（应该是003Mpa表压力，出于习惯的方便，还是用2），它的沸腾

温度应该是－28℃；而蒸发器外是－18℃的冷库，如果有高于－18℃的商品进库，

商品中的热量很快传给了空气，使空气温度上升到比如－15℃，－15℃的空气又将

从商品中传来的热量传给了－28℃的液氨，液氨吸收了热量温度不会上升，而是沸

腾蒸发为气体（氨蒸汽），这样空气来来回回的传送，商品中的热量逐步减少，温

度逐步降低，最后降到－18℃，制冷就可以结束了，这是蒸发器的工作任务，库内

空气向蒸发器传递多少热量，蒸发器内的液氨就蒸发掉相应的重量。当然除了商品

中的热量外，还有外界气温中的热量通过围护结构传进来的热量，开门时空气带进

的热量，使库温不时的上升，所以需要定时开机降温。

但是如果没有压缩机的参与，蒸发器的工作是不能持久的，因为液氨受热蒸发成为

氨蒸汽，氨蒸汽逐步挤占蒸发器的空间，蒸发器中的压力也就逐步升高，压力升高，

液氨的沸腾温度就会上升，最后压力升到2表压力时，温度也上升到－18℃

左右，液氨与冷库的温度相同，由于温度平衡，热量就无法向液氨传递了，制冷也

就停止了。压缩机的任务就是要把蒸发器中产生的氨蒸汽抽走，使蒸发器中的压力

一直保持在我们生产需要的2表压力状态。这时候蒸发器中的压力叫蒸发

压力，蒸发器中的液氨温度叫蒸发温度。压缩机抽出的氨蒸汽并不是排到大气中去

的，而是排到冷凝器中，氨蒸汽被压缩到冷凝器后，冷凝器的压力会逐步升高，而

后就是冷凝器的任务了。我们知道氨蒸汽是带着冷库中的热量的，氨蒸汽被压缩机

从蒸发器抽出，而后压缩到冷凝器中，那么压缩机就完成了输送热量的任务。

现在氨蒸汽被聚集在冷凝器中（带着大量冷库中的热量），压力不断升高，温度也

随着压力的升高而升高，比如说压力升高到表压力2，温度也就对应升到

＋39℃，如果在冷凝器管外供给＋34℃的冷却水，那冷凝器中的氨蒸汽就会向水传

送出热量，每向冷却水送出264大卡热量，冷凝器中就有一公斤重的氨蒸汽凝结成

液态氨，并让出原来氨蒸汽占领的大部分空间来。如果热量没有出路，那冷凝器中

的压力就继续升高，到冷凝器爆炸或跳安全阀为止。但是实际上压缩机的排出温度，

在表压力14公斤平方公分时，不是＋39℃，而是＋100℃以上。这是因为电动机带

动压缩机的活塞对氨蒸汽进行压缩时做的功，转换成热量的缘故，也即热功当量，

这可以在我们给自行车打气时，打气筒底部和皮管会发烫的原理是一样的。压缩机

对氨蒸汽做了1KW的功，就对氨蒸汽附加了860大卡的热量，这一部分热量是显热，

它加热了氨蒸汽，使氨蒸汽温度上升，这种热量传送给冷却水后，不会被冷却水冷

凝成液氨，只会降低温度，只有当氨蒸汽温度降到＋39℃时，才进行真正的冷凝工

作，在冷凝工作连续进行时，只要压力不变，温度也不会改变。这时的温度叫冷凝

温度，这时的压力叫冷凝压力。这就是冷凝器的工作任务。

冷凝器中冷凝下来的液氨，可以送到蒸发器中继续使用，但必需用节流阀进行控制，

要不冷凝器中的来不及冷凝的氨蒸汽会窜到蒸发器中，那就乱套了。节流阀必需调

节到蒸发器中有确当的液氨补充，这就是节流阀的工作任务。

总结一下：首先液态氨在蒸发器中吸收了制冷对象的热量，蒸发成氨蒸汽；氨蒸汽

包含着吸收来的热量被压缩机抽送到冷凝器，并压缩成高压、高温的氨蒸汽，这时

候氨蒸汽中又加进了电动机的热功当量所附加的热量；冷凝器中的氨蒸汽，将热量

传送给温度较低的冷却水，失去热量的氨蒸汽被冷凝成为液态氨；节流阀将冷凝下

来的液氨再有节制的补充给蒸发器，使蒸发器能够连续地工作；整个工作过程就是

将低于－18℃的制冷对象中的热量，强制送到＋30多℃的冷却水中去，使制冷对象

失去热量，温度降到我们所需要的－18℃；而冷却水吸收了热量后，又通过水蒸汽

的蒸发，将热量传送给了大气，或者说是风将热量吹走了。这就是制冷全过程

电极制冷也叫半导体电子制冷又称热电制冷，或者温差电制冷，它是利用"帕尔帖效应"的一种制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，他惊奇的发现一个接头变热，另一个接头变冷；这个现象后来就被称为"帕尔帖效应"。

"帕尔帖效应"的物理原理为：电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级想低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）

所以，"半导体电子制冷"的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差。纯金属的导电导热性能好，但制冷效率极低（不到1）。半导体材料具有极高的热电势，可以成功的用来做小型的热电制冷器。

经过多次实验，科学家发现：P型半导体（Bi2Te3Sb2Te3）和N型半导体Bi2Te3Bi2Se3的热电势差最大，应用中能够在冷接点处表现出明显制冷效果。

电子冰箱简单结构为：将P型半导体，N型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由12V直流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）。

半导体电子制冷的优点为：

1结构简单，部件少，维修方便

2无机械传动部件，无磨损，无噪音，寿命长

3无需制冷剂制冷（压缩式和吸收式都需要），绝对环保

4，效率高，耗电量低（在100W以下，耗电量只有压缩式和吸收式的一半）

半导体电子制冷的缺点为：

1制冷温度与环境温度有关（一般低于环境温度20度），不能制冰

2冰箱容积不能超过100升（高于100升，其制冷效果下降，耗电量增加

您好！

冰箱制冷四大件为压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。

制冷剂以气态的形式由压缩机吸入，压缩后成为高温高压的过热的蒸气从排气管排出，经排气管进入冷凝器，制冷剂将热量散发到周围空气中，由高温高压的气体冷凝为高压中温的液体，然后经过干燥过滤而进入毛细管。制冷剂进入毛细管因其通道细长受阻，被截流降压，再进入蒸发器中汽化。在蒸发器中，处于低温低压下的制冷剂液体大量吸收外界热量而汽化为干饱和蒸汽。因此，在蒸发器中可达到向外界吸热制冷的目的。在吸气管中制冷剂变为低压过热蒸气而被压缩机吸回。

很高兴为您服务，感谢您对企业平台的支持！