第34章 家庭“冷藏庫”——電冰箱(1 / 1)

電冰箱作為家用電器在現代家庭中普及率相當高。電冰箱已有80多年的曆史。第一台電冰箱是1923年,瑞典兩位工程師浦拉騰和孟德斯製成的。

我們知道,物體存在三態——固態、液態和氣態。在三態轉換過程中都涉及到熱量的吸收和放出問題。以水為例,水吸收熱量就可能成為氣(通過蒸發和沸騰),氣放出熱量就可能成為水(冷凝)。我們利用液態和氣態之間的變換,通過吸熱和放熱來達到熱量的傳遞和交換。另外,人們將一定量的氣體密閉在某一容器內加以壓縮,氣體溫度就會升高;反過來,讓壓縮的空氣迅速膨脹,氣體溫度就會降低。在一次壓縮和一次膨脹的過程中,就會有放熱和吸熱的過程發生。電冰箱製冷作用,就是借此來完成的。隻是在實際使用中,熱傳遞的媒質不是用水而是用了冷凝劑——氟利昂。不用水而使用氟利昂,是由於氟利昂的轉換溫度非常低,在-29.8℃就能由液態變換成氣態。換句話說,隻要它周圍的環境吸收熱量,就會由液態向氣態轉換。在轉換的過程中,就能使周圍環境(空間)溫度降下來,達到冷凝作用。如果把冷凝器安裝在電冰箱裏,其結果就會使冰箱內的溫度降下來,一直可降低到-29℃左右。

當然,利用氟利昂在冰箱內製造低溫,實際上還需要配一台性能好的壓縮機,以提高其製冷效果。壓縮機的作用,是將經吸熱而蒸發成氣態的氟利昂,通過壓縮,使之成為不但是高溫而且是高壓的氣體,高壓氣體就能較順利地通過一組長長的留在冰箱外的散熱管並向周圍空間散熱。散熱的高壓氟利昂成為液態。再強行穿過幾根隻有頭發絲細的毛細管,讓液態氟利昂體積驟然膨脹,液態氟利昂又會汽化。在這汽化的過程中,又迅速大量吸收熱量。如此循環反複,就會使冰箱內溫度不斷下降。

如果我們在冰箱內安裝一個感溫器件,就能實現冰箱內溫度的自動控製。因為當冰箱內溫度達到設定的溫度時,感溫器件就會推動相應的機構,讓壓縮機停止工作;反之,就可接通電路,讓壓縮機重新啟動。這樣就能通過感溫器件控製壓縮機的開啟和關停,達到自動控製溫度的目的。

電冰箱雖有單門和多門之別,但通常都是上部(或上室)作冷凍室,溫度低;下部(或下室)做冷藏室,溫度較高。這是利用了空氣的比重與空氣受熱情況有關的特點。在溫度高時,空氣體積膨脹,它的比重減小,於是就上升;反之,溫度低時,空氣體積減小,比重增大,於是就下降。冰箱上部(冷凍室)溫度比下部低,這部分低溫氣體就下降,並與下部溫度較高的空氣進行熱量交換,最終冰箱底部的空氣溫度能下降到所需的程度。

根據國際標準規定:冷藏室的溫度——般在0℃~24℃之間(氟利昂製冷劑冰箱的極限低溫在-29℃)。並把冷凍室溫度能達到-24℃以下的定為四星級;-18℃以下的為三星級。這兩類冰箱可保存食品3個月以上;冷凍室溫度在-12℃和-6℃以下的定為二星級和一星級,食品的有效保存期隻有一周。

這裏特別要提到冰箱製冷劑——氟利昂的問題。冰箱用製冷劑之所以把氟利昂作為首選對象,主要是由於氟利昂在低溫(-29.8℃)下就能汽化。汽化的過程中,使冰箱內空氣溫度下降,但誰也未曾料到,廣泛應用於冰箱、空調、絕緣材料等領域的氟利昂,竟與氯氟烴類化合物一樣,會嚴重地汙染大氣,造成對大氣臭氧層的毀滅性破壞。人們從近期全球災害性天氣增多,尤其是全球氣溫升高的變化中,才意識到大氣臭氧層遭破壞的嚴重性。

大氣上方的臭氧層很薄,若集中到地表麵上隻有3毫米,然而它卻可以吸收太陽光中大部分的紫外線,從而保護人類的自身安全。但迄今為止,全球臭氧由於氟利昂等影響已減少3%,在地球的南極上空,已出現了臭氧層“空洞”,紫外光可以毫無阻擋地施虐於人類。如近期不能在全球停止使用氟利昂等大氣汙染物,那麼其後果將十分嚴重。北美、歐洲皮膚癌高發率的情況,有可能向全世界擴散蔓延。1990年6月,75個國家的官員以及30個組織的代表曾召開集會,會上一致通過了關於到2000年要徹底停止生產氟利昂等氯氟烴類化合物。提出要經過幾年的逐步限製,到2000年時最後禁止使用以氟利昂為製冷劑的冰箱的生產。1991年初,美國杜邦公司宣布,它已研製成功並將推出第一批氟利昂的代替品。這種被稱為杜邦SUVA的新一代製冷劑對臭氧層的損耗極小甚至完全無害。這給該公司帶來巨大的經濟效益,也為人類安全作出貢獻。以上,我們就電冰箱的發明及工作原理簡單介紹了一下,希望對要買電冰箱的朋友有所幫助。