第四十二章皇帝的享受
电冰箱的发明
电冰箱,这一食品保鲜的神奇“小魔柜”,如今,已安身千家万户,成为人类生活必不可少
之物。制冷技术的改进和提高,又使电冰箱获得了长足的发展。电冰箱家族,日益庞大起来
。 制冷技术日渐成熟
据说,在两千多年前的大罗马帝国,每到冬天,皇帝便命令奴隶将高山上的冰分割成完整的
一大块一大块,运回来放到很深的地窑里,整整齐齐地排列好,藏起来;当炎热的夏天来临
时,再把冰一块一块取出来,用来冰镇酒和牛奶。
1626年,英国著名哲学家弗兰西斯·培根曾经做过试验,把鸡肉埋在雪里,在很长时间内都
不会腐败变质。之后,一些科学家也作过类似的试验。在实验中人们认识到,冰可用来冷藏
食品。
1784年,英国的W·卡伦发现,挥发性的液体在真空条件下蒸发时可以
生冷效应。随后,他试验着将装有乙醚的封闭容器沉入水中,并用真空泵抽气,结果发现水
被冻结住了。在1805年,美国的O·埃文斯在他的著作《势力学》中较为详细地论述了挥发
性液体在封闭的系统中,经过压缩和膨胀以产生能量的可能性。
1822年,英国物理学家法拉第发现了一个现象:气态的二氧化碳、氨气、氯气在加压的
况下,会变成液体,压力减小后又会恢复成气体,在这过程中伴随着吸热与放热。不久,德
人林德利用这个现象制成了冷冻机,用氨来制冷。他先给氨加压使其液化,再使它从小
孔中射出,使其立即蒸发,在蒸发的过程中会吸收大量热量,从而令周围温度下降,这
样就达到了制冷的目的。然后利用压缩机再把蒸发了的氨重新压缩,使其液化,又开始下一
个吸热制冷的循环过程。
此后,在1834年,美国的J·帕金斯试制成功了以人力转动的用乙醚为工作介质的可以连续
工作的制冷机。10年之后,同样是美国人的J·戈里试制了以空气为工作介质的制冷机,并
开始将其在医院中使用,用以制冷和冷却空气。
与其他的发明创造一样,理论上的进步为实际上的运用增添了许多的可能性。1852年
,英国W
·汤姆森证明了用逆向卡诺循环可以降低物体的热量,并据此提出了可以供热的热泵的构思
1855年,世界上第一台吸收式制冷装置在法国出现。虽然这台机器功能非常有限,但它却为
多年后出现的电冰箱奠定了基础。1872~1874年之间,D·贝尔和C·冯林德分别在美国和德
国发明了氨压缩机,并制成了氨蒸气压缩式制冷机,这就是现代压缩式制冷机的开端。
1876年制成了一艘名叫“罗萨姆”号的冷藏船,船上安装了一台氨蒸汽压缩式制冷机,船仓
内用盐水来冷却盘管。由于冷却盘管漏水,冷却系统失灵,加上天气炎热,船上所载羊肉很
快就变质了,冷藏船的试验失败了。
但是,科学家们并不气馁,他们一方面分析原因,加以改进,另一方面继续试验。1880年
,世界上第一艘可供实用的冷藏船“斯特拉斯列文”号成功地将冻肉运至伦敦。
制冷新兵步入家庭
当人们进入20世纪后,制冷技术日渐成熟。制冷机在得到不断改进和完善的基础上取得了长
足的发展,其种类也不断增多,许多具有革新意义的技术开始被采用。与此同时,制冷机的
用途也不断扩大。1910年,出现了蒸气喷射式制冷机。这一系列的不断突破使得电冰箱的诞
生已经是呼之欲出了。
1913年,世界上第一台真正意义上的电冰箱在美国芝加哥诞生。
1921年,美国弗里吉代公司制成了第一台将压缩机安装在箱体内部的电冰箱。
到了1926年,该公司又用钢
板替代木板,制成了用钢板作外壳的电冰箱,以此延长电冰箱的使用寿命。这样,电冰
箱在外观上与现在人们普遍使用的电冰箱已经比较接近了。而也就是在1926年,美国白
宫添置了第一台电冰
箱。在造型上得到进一步的改善之后,设计人员们就开始逐渐更多地考虑改进电冰箱的功能
和使用效果了。
1930年,美国通用电器公司为了使冰箱进入
千家万户,请工程师米吉莱研究新的制冷剂。
米吉莱仔细地研究了门捷列夫的元素周期表,注意到只有周期表右边的一些元素形成的化合
物挥发性较大,有可能成为制冷剂。然而,这些元素如硼、硅、磷、砷、锑、铋等的化合物
不稳定,而且有毒,必须排除在外。而惰性气体的沸点又太低,也不能利用。在此过程中,
米吉莱找到了一条规律:在门捷列夫周期表上,元素的可燃性从左到右减少,而毒性则由底
部向顶部逐渐减少。正是利用这一规律,他找到了氟化物,这是一种被许多制冷工程师忽略
的物质。
米吉莱经过艰苦努力,终于合成了二氟二氯甲烷,它具有无毒、不燃、易压缩等优点。1930
,他发表了关于有机氟化物制冷剂的论文,轰动了美国。从此以后,冰箱和空调才逐渐进入
家庭。米吉莱也因此而获得了多种荣誉,1944年他当选为美国化学学会主席。
从1930年开始,氟里昂被用做制冷剂。氟里昂指的是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物,
作为制冷剂使用的氟里昂具有毒性小、不燃烧、腐蚀性小、分子量大和压缩后的排气温度低
等优点。所以,在氟里昂出现之后,就取代了其他的制冷剂。虽然正是氟里昂
在后来给整个地球的生态环境带来了极大的破坏,但在当时,它的优点还是突出的。很快,
国的通用电器公司就发明了用氟里昂作为制冷剂的电冰箱。这样,电冰箱的使用效果得到大
幅度改进,功能也有一定突破。电冰箱开始慢慢地被普通民众接受。到了1944年,仅在美国
就已
经有了45家电冰箱生产厂家,他们的年产量总和也达到了125万台。电冰箱开始大踏步地
进入了平民百姓的生活中。
家族庞大一脉相承
如今电冰箱已非稀奇之物,不过,其实很多人接触的只是庞大的电冰箱家族的一个分支,即
家用冰箱。
从制冷的角度来说更多的只是使用冰箱的称呼,而不是电冰箱。而冰箱,又称为冰柜,是一
种小型整体式的冷藏装置,通常用金属结构将制冷机与冷藏箱组成一体。电冰箱的箱体是
由金属外壳和塑料内胆组成,在两者之间浇注了聚氨酯泡沫塑料,起绝热保冷的作用。
按照用途来分类,冰箱可以分为家用冰箱、医用冰箱、商店冰箱(冷柜台、冷厨房)和厨房冰
箱等等。当然,在许多的冰箱当中,家用冰箱数量很多,应用也最为广泛。电冰箱的规格
很多,按用途分,冰箱可分为冷藏箱、冷藏冷冻箱和冷冻箱;按照外型可分为单门、双门、
三门;按冰箱内部的冷却方式一般可分为直冷式、间冷式和直间冷并用式三种。
不过尽管冰箱的分类纷繁复杂,但它们的工作原理都大致相同,一般的冰箱,虽然从外观
上看起来会有这样那样的差异,在功能上也有所不同,但总体而言,它们的内部结构都是基
本相似的。
家用冰箱大多数采用压缩式制冷机来冷却,以氟里昂作为制冷剂。在冰箱内部结构的最上层
,是一个蒸发器。其中制冷剂的蒸发直接冷却冰箱内的空气。在蒸发器的下面,就是冷藏室
。经过蒸发器冷却后的空气在这里形成一个低温区,可以用来制冰或者是贮存冷冻食品。在
冷藏室的下面,则是高温区,依靠箱内空气的自由对流来冷却。单门冰箱与双门冰箱的差别
,最主要就体现在这里。因为单门冰箱共用一个蒸发器,而双门冰箱在下面的高温区也有一
个蒸
发器。虽然这一结构的名字叫做高温区,但是在事实上,它的温度与通常的外界温度相
比还是比较低的,通常保持在零摄氏度到8摄氏度左右,可以用来存储一般的食品。冰箱的
心脏部件——压缩机,是全封闭型的,装在箱体的下部。而大多用铜管绕成的冷凝器,则被
布置在箱体的背面。蒸发器内蒸发的氟里昂蒸气,经过压缩机压缩,压力升高后,进入冷
凝器中冷凝成液体,再经过毛细管节流降压,又返回到蒸发器中继续蒸发制冷。在这样一个
循环过程发生的同时,冰箱内的空气被冷却,并且在流动的过程中在冰箱内部就形成了一个
与外界隔绝的恒温体,而保存在其中的食品,也就有了稳定的温度环境,就起到了储存保鲜
的作用。
新型冰箱福泽千家
到了20世纪80年代,研究者们发现氟化物破坏臭氧层,于是又开始寻找更新型的制冷剂,即
研制绿色冰箱。这种冰箱,对人类的生存环境不会构成危害。
美国研制成一种用声音制冷的冰箱。这种冰箱效率比现有产品提高40%,且不用氟里昂制冷
剂。
法国研制出了光能冰箱,用太阳能制冷。
日本三菱电机公司静冈电器厂的最新冰箱,是无氟的冰箱。容积大、省电,比同类产品少耗
电20%,压缩机滑动部件磨损减少50%,冰箱使用寿命也延长了。
更令人叫绝的是美国制成的利用噪音制冷的冰箱。大家都知道,噪音对人的健康和工作都有
不良影响,十分讨厌。这种冰箱则在一个圆筒形容器中一端密封,一端装有振动的膜片盒,
片受噪音振动而使筒内气体压缩,当气体膨胀时,产生热量,由纤维板散发掉,于是冰
箱内部制冷。
此外,提高冰箱的智能也是一个发展方向。按照人类构思,智能冰箱能够依据家庭饮食习惯
、财政收支情况和冰箱现有食物,通过通信系统自动向超市订购食品。它能预先取出食品解
冻,以便及时烧菜,也能制定菜单,为客人订购食品。
为在特殊环境中使用,人们开发了一种微型冰箱,只有大字典那么大,2千克重。
冰箱已开始使用模糊控制技术。“模糊冰箱”有冷藏室、冰冻室、外界温度、冰箱门四个传
感器,由它们把冷藏室、冷冻室内温度变化、冰箱周围的温度变化、冰箱门开启情况等等,
都输送给电脑。电脑的运行采用“模糊控制规则”,确定压缩机、风扇,除霜等按最佳方式
运行。不但节约电力,且保证食物保鲜。
目前微波家电正在兴起,国外微波冰箱走入家庭。微波冰箱可以杀菌,可以保鲜,杀菌率比
一般电冰箱提高40%,保鲜期延长两个月之久。
同其他家电一样,冰箱