冷机系统的制冷过程的实现需要借助一定的介质来实现,利用"液体气化要吸收热量”这一物理现象把热量从要排出热量的物体中吸收到制冷剂中来,又利用"气体液化要放出热量"的物理现象把制冷剂中的热量排放到环境或其他物体中去。由于需要排热的物体温度必然低于或等于环境或其他物体的温度,因此要实现制冷剂相变时吸热或放热过程,需要改变制冷剂相变时的热力工况，使液态制冷剂气化时处于低温,低压状态,而气态制冷剂液化时处于高温、高压状态。
实现这种不同压力变化的过程,必定要消耗功。根据实现这种压力变化过程的途径不同,制冷形式主要可分为压缩式、吸收式和蒸气喷射式三种。目前,采用得最多的是压缩式制冷和吸收。
压缩式制冷循环原理
由上图可看出,压缩式制冷循环是由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀四个主要部件组成的,并由管道连接,构成一个封闭的循环系统。制冷剂在制冷系统中经历蒸发、压缩、冷凝和节流四个主要热力过程。
(1)低温低压的液态制冷剂在蒸发器中吸收了被冷却介质(如水或空气)的热量,产生相变，蒸发成为低温低压的制冷剂蒸气。在发器中吸收热量Qo。单位时间内吸收的热量也就是制冷机的制冷量。
(2)低温低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入,经压缩成为高温高压的制冷剂蒸气后被排入冷凝器。在压缩过程中,压缩机消耗了机械功AL。
(3)在冷凝器中,高温高压的制冷剂蒸气被水或环境空气冷却,放出热量Qk,相变成为高压液体,放出的热量相当于在蒸发器中吸收的热量与压缩机消耗的机械功转换成为热量的总和,即Qk=Qo+AL。
吸收式制冷循环原理
由吸收式制冷循环原理图可看出,吸收式制冷循环原理与压缩式制冷基本相似,不同之处是用发生器,吸收器和溶液泵代替了制冷压缩机。吸收式制冷不是靠消耗机械功来实现热量从低温物体向高温物体的转移,而是靠消耗热能来完成这种非自发的过程。
由图中可看出,在吸收式制冷机中,吸收器相当于压缩机的吸入侧,发生器相当于压缩机的压出侧。低温低压液态制冷剂在蒸发器中吸热蒸发成为低温低压制冷剂蒸气后,被吸收器中的液态吸收剂吸收,形成制冷剂-吸收剂溶液,经溶液泵升压后进入发生器。在发生器中,该溶液被加热、沸腾,其中沸点低的制冷剂变成高压制冷剂蒸气,与吸收剂分离,然后进入冷凝器液化、经膨胀阀节流的过程大体与压缩机制冷一致。
“制冷”就是使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度,并使之维持这个温度。其本质是根据能量守恒定律,这些取出来的热量不可能消失,因此制冷过程必定是一个热量转移过程。根据热力学第二定律,不可能不花费代价把热量从低温物体转移到高温物体中,因此制冷的热量转移过程必然要消耗功。所以制冷过程就是一个消耗一定量的能量,把热量从低温物体转移到高温物体或环境中去的过程。所消耗的能量在做功的过程中也转化成热量同时排放到高温物体或环境中去。
