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2-1.冷冻循环
这解释了空调和冷却设备中使用的冷冻循环的机制。
（1）什么是冷冻循环？
在“ 1-3. 冷却的原理”中，我们学习了物体冷却的原理。物质蒸发时，会从周围环境吸收大量的热量；物质凝结时，会向周围环境释放大量的热量。
基于此原理，为了持续冷却一个空间，必须将具有较大汽化潜热的物质以冷液体状态持续供应到需要冷却的空间，并使其持续蒸发。为此，必须从蒸发的物质中吸收热量，使其恢复到原来的冷液体状态。
传递热量的物质称为冷媒。控制冷媒的状态和温度变化以提供连续冷却的系统称为冷冻循环。
（2）冷冻循环机理
蒸汽压缩冷冻循环最常用于房间空调和工业冷却系统。它由四个元件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀（毛细管）和蒸发器。系统内部密封，冷媒沿特定方向循环，同时改变状态以提供冷却。
① 压缩
吸收了热量的气态冷媒必须恢复为低温液体并再次供给。为了利用环境空气或室温水等易获取的资源进行冷却，冷媒的冷凝温度必须高于这些资源。
通过施加压力，压力锅中烹制的食物温度会升高到约120°C而不会沸腾，从而可以进行高温烹饪。
同样，对于冷媒，可以通过提高压力来提高冷凝温度。在压缩过程中，低压低温的冷媒被压缩机压缩，压力升高。此时也会产生压缩热，因此温度也会升高，制冷剂变成高温高压的气体。
② 冷凝
对于房间空调来说，这相当于室外机。步骤①中的高温高压冷媒在冷凝器中利用周围的空气或水进行冷却和冷凝。随着冷凝热的释放，用于冷却的空气或水的温度上升。这样，冷却空间时吸收的蒸发热和从压缩机接收的压缩热被释放到循环外部。
此时冷媒由气态变为液态，但因为是转变状态，所以其温度不会发生变化，变为高温、高压的液体。
③ 膨胀
高温高压液体的流量被膨胀阀限制，然后释放，导致压力突然下降。此时，部分冷媒蒸发，汽化热使大部分剩余液体的温度降低。这样，液体就变成了低温低压液体，更容易在蒸发器中蒸发。
④ 蒸发
对于房间空调来说，这对应于室内机，是实际执行冷却的过程。
低温低压的冷媒在蒸发器中蒸发，吸收周围空气的蒸发热，使周围空气的温度降低。
此时冷媒由液态变为气态，因此温度不再变化，变为低温低压的气体。
表。冷冻循环中冷媒状态的总结
| 四元零件 | 冷媒状况 | 温度 | 热量传递 | |
|---|---|---|---|---|
| ① 压缩 | 压缩机 | 低温·低压气体→高温·高压气体 | 低温→高温 | +压缩热 |
| ② 冷凝 | 冷凝器 | 高温·高压气体→高温·高压液体 | 高温 (恒定) | -冷凝热 (=-蒸发热-压缩热) |
| ③ 膨胀 | 膨胀阀 | 高温、高压液体→低温、低压液体 | 高温→低温 | 无热量平衡 |
| ④ 蒸发 | 蒸发器 | 低温·低压液体→低温·低压气体 | 低温 (恒定) | +蒸发热 |
