冰箱的工作原理

冰箱通过蒸气压缩制冷循环将热量从内部移除并传递至外部环境。通过有效地将热能转移至外部，这种传递过程使内部空间得以冷却。该过程依托热力学原理及制冷剂特性，实现系统内热能的高效传递。

为帮助您将理论图示与家中冰箱实际结构建立联系，现提供三种常见冰箱布局示意图。点击每张示意图可查看放大视图。

经典款顶置冷冻室冰箱

下一代产品：对开门冰箱。部分机型可能配备双蒸发器。

法式对开门冰箱在高端机型中极为常见，通常配备双蒸发器。其他采用双蒸发器设计的布局也时有出现，尤其常见于对开门冰箱。

制冷循环涉及四个主要部件：‘'压缩机’'、‘'冷凝器’'、‘'节流阀或毛细管’'以及'‘蒸发器’'。这些部件通过调节制冷剂的压力和相态（液态或气态），实现吸收箱体内热量并向箱体外部释放热量的功能。在上方示意图中，您可看到这些组件分别位于三台不同冰箱内。它们均遵循下文阐述的相同工作原理。

• 循环始于压缩机，其本质是由电动机驱动的泵。
• 压缩机的主要功能是压缩制冷剂气体，从而提高其温度和压力。

• 高温高压的制冷剂气体离开压缩机后进入冷凝器——这组盘管或管束位于冰箱背面或底部。
• 冷凝器风扇将空气吹过冷凝器管束时，气体向周围环境（空气）释放热量。
• 制冷剂气体在冷凝器中冷却后凝结，释放更多热量，最终转化为高温液体，此时仍保持高压状态。

• 高压高温的液态制冷剂流经名为毛细管的小直径管道，该管道限制了液态制冷剂的流动。
• 毛细管使流经的制冷剂液态部分压力降低。
• 在毛细管与蒸发器连接处，蒸发器内较低的压力使液态制冷剂膨胀，其中少量重新转化为气态。
• 为转化为蒸汽，这部分液态制冷剂吸收了温热液态制冷剂的热量，使剩余液体冷却，最终形成由低温低压液态制冷剂与少量气体组成的混合物。
• 示意图中展示的是膨胀阀，毛细管实现的是相同的基本原理。

• 低温低压的冷媒液气混合物流经蒸发器——这组盘管或管路位于冰箱或冷冻室内部。
• 混合物中的冷媒液蒸发时吸收冰箱内部空气的热量，从而使空气冷却。
• 蒸发器风扇循环冰箱内部空气，使其流经低温蒸发器表面，从而冷却冰箱内部空间。
• 空气冷却过程持续进行直至达到设定温度。当压缩机停止运转时，制冷剂流动终止，制冷过程随之结束。

• 制冷剂经加热后完全转化为低压冷气，返回压缩机，循环由此重新开始。

• 冰箱的温度通过反馈控制系统维持，该系统涉及温度传感器和恒温器。
• 当内部隔间温度升至设定值以上时，恒温器会向压缩机发出信号启动制冷循环。
• 一旦达到目标温度，恒温器便指示压缩机停止运转。压缩机停止后，制冷过程随之终止。

你可以把制冷剂想象成吸收热量的海绵。当海绵被紧紧捏住（即压缩）时，它被浸入装满水的盆中（即冰箱内部）。松开海绵（降低压力/膨胀）使其吸收盆中的水（热量）。吸饱水的海绵被取出后挤压（压缩），水便会流淌到厨房地面。重复此过程多次，就能从原水盆中排出大量水分。

另一类比是人体的降温机制——汗液。身体通过相变（水分蒸发）实现降温。人体提供热量驱动该过程，从而达到降温效果。当空气干燥时，蒸发过程迅速进行，降温效果显著；而空气潮湿时，汗液蒸发受阻，人便感到闷热难耐。

优质制冷剂具有低沸点特性，即使在冰箱或冷冻室等低温环境中也能通过沸腾吸收热量。它们还具有高临界点——决定其以液态和气态存在的最高温度——以及高潜热值，这意味着在相变过程中（如液态转为气态）能吸收（或释放）更多热量。最后，它们依靠低粘度在系统中流动时能最大限度减少流体损失（毛细管除外），从而通过调节压力促进热传递，并保持高密度（以最大化化合物储存的能量，进一步提升制冷效能）。制冷剂的选取需兼顾化学结构特性与其他因素，如低毒性及成本效益。

冰箱运作基于热力学原理：制冷剂在管路循环中吸收冰箱内部热量，并向外部释放热量。