冰箱是家用電器中唯一的全天耗電用品,給人們帶來舒適生活的同時,也消耗了大量的電能。我國《家用電冰箱耗電量限定值及能源效率等級(GB12021.2-2003)》的出臺,已經(jīng)強制性地要求在冰箱上進行技術(shù)改造和創(chuàng)新,以更加節(jié)能。當前冰箱的生產(chǎn)中主要通過采用以下方法,如使用高效壓縮機,加強系統(tǒng)匹配的研究,加厚隔熱層,采用真空絕熱技術(shù)以及改進換熱器強化換熱技術(shù)等來提高電能利用效率,并取得了一定成果。從制冷系統(tǒng)來說,冷凝器承擔(dān)向外散熱的任務(wù),熱負荷皆加于其上,因而是需加強節(jié)能研究的主要部件之一。家用冰箱上的冷凝器主要有絲管式、百葉窗式和箱壁式,其換熱機理都是內(nèi)部高溫制冷劑通過其與周圍環(huán)境進行對流和輻射來散熱。近年來對冰箱冷凝器的研究和應(yīng)用,可以從以下幾個方面分別闡述。
1結(jié)構(gòu)型式的演變
從冰箱出現(xiàn)至今多年使用情況來看,冷凝器型式基本如前文所述之三種:
1.1絲管式冷凝器
絲管式冷凝器的邦迪管彎成多個S形,并與多根鋼絲點焊在一起。這種冷凝器體積小,重量輕,散熱效果好,便于機械化生產(chǎn),換熱系數(shù)高于平板式冷凝器約50,也比百葉窗式冷凝器高10~15,其換熱系數(shù)k=12~15kcal/m2.h.℃,因而成為20世紀80年代中期以后生產(chǎn)的電冰箱普遍采用的形式。絲管式冷凝器需專門生產(chǎn)設(shè)備和邦迪管。邦迪管分單層卷制管和雙層卷制管兩種。單層卷制管只在內(nèi)表面鍍銅。鋼絲直徑為1.6~2.0mm,鋼絲間距約為5~8mm。水平鋼絲冷凝器的效率高于垂直鋼絲冷凝器的效率。
1.2百葉窗式冷凝器
百葉窗式冷凝器也可算是翅片管式冷凝器的一種,一般是由φ5-6mm鍍銅管式或銅管,其上抱有φ0.5-0.6mm厚沖孔鋼板組成,工藝簡單,幾乎與絲管式冷凝器同時開始應(yīng)用,鑒于其結(jié)構(gòu)和散熱效果皆弱于前者,因而自上世紀八十年代末期已經(jīng)開始減少。
1.3箱壁式冷凝器
箱壁式也陳平背式,間壁式,板管式,內(nèi)藏式,(hot-wall,tube-plate,wrappertype)由φ5-6mm鍍銅鋼管單層薄壁管式或銅管,用鋁箔粘附于外鋼板上或與冰箱外鋼板的內(nèi)壁點焊而成,結(jié)構(gòu)緊湊,不占用外部空間,不易損傷,便于清潔,平整美觀。由于和箱壁有熱傳遞,所以冰箱隔熱層厚于前兩種。
冷凝管和鋼板(即冷凝板)的連粘,理論上其接觸只能是一條線,如果管的垂直度或板的平整度不能保證,甚至?xí)且粭l“虛”線。為確保二者能緊密接觸,同時加大由管或板的傳熱面積,一種圓管變扁管的研究也進行過,如下圖1所示。
不管結(jié)構(gòu)型式如何,如何加強散熱是一個主題,大結(jié)構(gòu)型式下的小調(diào)整,管的橫向、豎向布置,橫豎交叉布置都有研究,據(jù)稱冷凝器豎向能加速空氣流動,橫向則能加大擾動,何種方式更優(yōu)是見仁見智,尚無定論。
圖1圓管與扁管的比較示意圖
文獻[1]設(shè)計了橫、豎盤管混排結(jié)構(gòu)冷凝器,通過分析冷凝器內(nèi)制冷劑氣液兩相狀態(tài),流態(tài)變化和內(nèi)、外部換熱條件,得出橫排管冷凝器的換熱系數(shù)比豎排管冷凝器增加3倍以上,采用橫、豎盤管相結(jié)合走向的冷凝器將會提高冷凝器換熱效果。
文獻[2]總結(jié)了冷凝器傳熱量大小的相關(guān)因素,概括了加大散熱的方法,與結(jié)構(gòu)改進有關(guān)的有:加大管徑合理布局以減少流阻,將冷凝器設(shè)計成螺紋管以使內(nèi)壁面形成紊流,加長冷凝器(管)的方式來加大對流換熱面積,采用高導(dǎo)熱系數(shù)及較薄壁厚的材料,在外壁上加肋片,努力提高外壁面溫度及加深外壁面顏色以增大熱輻射強度等方式來提高其散熱效率。同時,對于在冷凝過程中起重要作用的防露管,提出應(yīng)保證利用液相制冷劑作為防凝露的熱媒,以取得較小的溫差,避免向箱內(nèi)散熱過多,故而不要直接將防露管接壓縮機的排氣管。而文獻[1]則表示,對于以R600a為制冷劑的冰箱,可以直接將防露管接壓縮機出口。
文獻[3]探討了一種箱壁式冷凝器豎直通道布置方式的思路,既具有普通箱壁式冰箱的優(yōu)點,又能明顯增大換熱系數(shù)。
中科院理化所近年研制出一種“蓄冷(熱)式不間斷工作冷凝器、蒸發(fā)器”,通過在傳統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器上加裝“蓄冷(熱)液”等關(guān)鍵技術(shù)手段,儲存冰箱壓縮機工作輸出的能量,在壓縮機停機時繼續(xù)釋放熱(冷)量,實現(xiàn)冰箱冷凝器和蒸發(fā)器不間斷工作,從而開拓擴展傳熱時間,有效降低傳熱溫差,達到制冷節(jié)能的目的。據(jù)測試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
2設(shè)計方法的改進
80年代末,國內(nèi)冰箱產(chǎn)品在進行冷凝器設(shè)計時,冷凝換熱系數(shù)主要取經(jīng)驗值,90年代中期,文獻[4,5]提出了設(shè)計 計算絲管式和箱壁式冷凝器較有影響的兩種思路,根據(jù)一般冰箱運行工況,容積,確定熱負荷,由此得出單位面積散熱量、面積,進而確定長寬尺寸,這種方法推廣了在冷凝器設(shè)計方面精確計算的思路,在了解最基本的設(shè)計原理和流程方面,也很方便。
但是在計算過程中,仍然忽略了以下因素,由于管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)相對管外換熱系數(shù)大得多,故冷凝換熱熱阻很小,在計算中就忽略了管內(nèi)制冷劑冷凝放熱系數(shù),自制冷劑向空氣傳播過程中的接觸熱阻,污垢熱阻,甚至于管壁熱阻都忽略不計,同時,也不考慮透過箱體隔熱層向箱內(nèi)的漏熱;另一方面,對空氣熱濕性質(zhì)不同時對換熱的影響也考慮甚少。近年來的研究已考慮這些因素,Bansal[6]就綜合考慮各種因素,建立了箱壁式冷凝器的數(shù)學(xué)模型。對冰箱冷凝器設(shè)計的研究,著重在以下幾個方面:
2.1管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)的研究
制冷管內(nèi)冷凝換熱研究已經(jīng)有了諸多成果,1979年Shah[7]總結(jié)前人成果,提出于后來有深遠影響的冷凝換熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式,這也成了一般制冷劑空調(diào)工程及產(chǎn)品的設(shè)計依據(jù)。當前總的情況是,從節(jié)省材料和加大制冷劑流速來看,管徑有減小的趨勢,目前有的產(chǎn)品中冷凝管內(nèi)徑已經(jīng)低于3mm。
隨著尺寸的減小,表面張力作用增強,使得凝結(jié)換熱機理與傳統(tǒng)尺寸通道(Dn>3mm)不同?;诖笸ǖ纼?nèi)凝結(jié)換熱實驗數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式很難應(yīng)用于微細通道。近年來國際上對微細尺度的研究和應(yīng)用已經(jīng)如火如荼地展開,就家用冰箱相近的管徑和流體來說,Yan和Lin[8]研究發(fā)現(xiàn)R134a在管徑為2mm內(nèi)的凝結(jié)換熱系數(shù)在整個干度范圍內(nèi)比Eckels和Pate[9]在內(nèi)徑為8mm的通道內(nèi)得到的凝結(jié)換熱系數(shù)高10。
總的來說,更適合于細管的各種流型,針對特定制冷劑如R134a和R600a的冷凝換熱的研究,越加強,對冷凝器換熱的設(shè)計計算就越準確,換熱關(guān)聯(lián)式也才能更完善。
2.2冷凝器外壁面換熱
冷凝器外壁面散熱,是以大空間壁面自然對流換熱理論為基礎(chǔ),同時綜合了輻射換熱的理論,如文獻[5,6,7]。
文獻[10]研究了絲管式冷凝器確定系統(tǒng)黑度的方法,同時對鋼絲直徑和間距變化對輻射特性的影響進行了實驗,證明間距越小,對輻射散熱越不利。
文獻[11]利用紅外攝像儀測得了絲管式冷凝器表面溫度變化,用精確的數(shù)值方法求得了空氣側(cè)總散熱量,與現(xiàn)有數(shù)據(jù)相比,本方法誤差在10以內(nèi),證明本公式可以使用。
文獻[12]通過對絲管式冷凝器周圍空氣的溫度分布和流動進行的實驗研究和數(shù)值模擬,證明了絲管式冷凝器兩側(cè)的空氣流動是一種踹流狀,同時建立了計算絲管式冷凝器周圍空氣溫度相對準確可靠的數(shù)學(xué)模型。
文獻[13]對絲管式冷凝器在大空間內(nèi)的自然對流進行三維數(shù)值模擬,結(jié)果表明鋼絲冷凝器的豎絲對橫管換熱削弱,且這種作用隨著豎絲間距的增加而減小。
對于鋼絲冷凝器的豎絲,瑞利數(shù)和豎絲間距對其換熱量都有明顯的影響。隨著瑞利數(shù)和間距的增加其對流換熱量也在增加。
在箱壁式冷凝器的研究上,文獻[14]以背板為控制容積,將背板的自然對流和輻射傳熱視為熱匯,建立了具有較高精度的換熱器數(shù)學(xué)模型,可用于求解耦合導(dǎo)熱、自然對流和輻射的非等溫平板傳熱問題。
文獻[15]考慮了背板的非等溫特性,建立了用于計算箱壁式冷凝器空氣側(cè)換熱的數(shù)學(xué)模型,確定了背板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算公式,并討論了影響空氣側(cè)換熱的因素。
2.3計算機模擬方法
經(jīng)過早期的經(jīng)驗設(shè)計,當前利用計算機進行數(shù)值模擬和CFD模擬是一個熱點。文獻[16]討論了幾種冷凝器動態(tài)模型,并重點研究了動態(tài)參數(shù)模型的建立方法,對冷凝器的質(zhì)量判定,管路的優(yōu)化配置,冷凝器兩相區(qū)的理解等均有重要的意義。文獻[17~19]在冰箱系統(tǒng)仿真中,分析了冷凝器的動態(tài)特性,建立了準動態(tài)數(shù)學(xué)模型,并編制出了實用軟件。文獻[20,21]對計算機模擬在冷凝器中的應(yīng)用也有不同的研究,感興趣的讀者可以參閱。
3材料和視覺效果
3.1材料
冰箱冷凝器使用的管道材料目前主要是ACR銅管(空調(diào)與制冷用銅管,簡稱ACR銅管)和邦迪管(含鋼質(zhì)焊管)。文獻[22]指出,由于鋼材和銅材的價格因素,有如下趨勢:鋼板變薄,銅管變細,管間距變大,減少鋼和銅的使用量,由于導(dǎo)熱熱阻不是影響散熱的主要因素,理論上用非銅管替代銅管,在管徑相近的情況下可以不改變管道的長度,而達到相近的換熱效果。非銅管替代的一個最大優(yōu)勢是具有良好的經(jīng)濟性,它能使企業(yè)明顯降低材料成本。在加工工藝上,如改換非銅管后,不再用彎管工藝,而是用交錯開的銅鋁接頭來連接,應(yīng)保證其密封性。
3.2涂漆
冰箱體涂漆最基本的目的是防銹防腐蝕,間接效果是美觀,同時,一般情況下其輻射換熱系數(shù),隨著顏色的加深而增大。以往的外置式冷凝器,由于其獨立性,一般表面涂黑漆,在盡可能大地增加輻射散熱的同時,并不影響冰箱的整體美觀。在箱壁式冷凝器使用越來越廣泛的情況下,基本上箱體涂漆顏色決定了冷凝器的顏色,文獻指出,現(xiàn)在產(chǎn)品多是銀灰色,深灰色,淺黑色,灰藍等深沉色彩,總的趨勢是顏色較深,既莊重典雅,而不影響輻射散熱。
4結(jié)論和展望
綜上所述,可以看出,冰箱冷凝器并非獨立發(fā)展,而是做為冰箱的一部分,隨著冰箱節(jié)能、環(huán)保等發(fā)展方向隨之發(fā)展的。
(1)冷凝器研究進展比較全面,值得討論之處也較多,個別節(jié)能的方式方法上尚無定論。
(2)探索在結(jié)構(gòu)方式上化導(dǎo)致的變化仍在進行中。在管間距,管徑,板厚等全面優(yōu)化,找出制冷效果最佳點,同時進行經(jīng)濟性的合理性研究。
(3)微細尺度換熱的研究已經(jīng)起步,微細管徑的冷凝器將可能是一個熱點。
(4)數(shù)值模擬和CFD仿真仍將繼續(xù)加強,這對減少成本,加快研發(fā)周期,得出最佳預(yù)期值具有重要意義。
(5)冰箱制冷系統(tǒng)中各部件不是獨立的,講究整體效果,因此,在設(shè)計計算冷凝器結(jié)構(gòu)時,應(yīng)綜合考慮與其它各部件的匹配。
1結(jié)構(gòu)型式的演變
從冰箱出現(xiàn)至今多年使用情況來看,冷凝器型式基本如前文所述之三種:
1.1絲管式冷凝器
絲管式冷凝器的邦迪管彎成多個S形,并與多根鋼絲點焊在一起。這種冷凝器體積小,重量輕,散熱效果好,便于機械化生產(chǎn),換熱系數(shù)高于平板式冷凝器約50,也比百葉窗式冷凝器高10~15,其換熱系數(shù)k=12~15kcal/m2.h.℃,因而成為20世紀80年代中期以后生產(chǎn)的電冰箱普遍采用的形式。絲管式冷凝器需專門生產(chǎn)設(shè)備和邦迪管。邦迪管分單層卷制管和雙層卷制管兩種。單層卷制管只在內(nèi)表面鍍銅。鋼絲直徑為1.6~2.0mm,鋼絲間距約為5~8mm。水平鋼絲冷凝器的效率高于垂直鋼絲冷凝器的效率。
1.2百葉窗式冷凝器
百葉窗式冷凝器也可算是翅片管式冷凝器的一種,一般是由φ5-6mm鍍銅管式或銅管,其上抱有φ0.5-0.6mm厚沖孔鋼板組成,工藝簡單,幾乎與絲管式冷凝器同時開始應(yīng)用,鑒于其結(jié)構(gòu)和散熱效果皆弱于前者,因而自上世紀八十年代末期已經(jīng)開始減少。
1.3箱壁式冷凝器
箱壁式也陳平背式,間壁式,板管式,內(nèi)藏式,(hot-wall,tube-plate,wrappertype)由φ5-6mm鍍銅鋼管單層薄壁管式或銅管,用鋁箔粘附于外鋼板上或與冰箱外鋼板的內(nèi)壁點焊而成,結(jié)構(gòu)緊湊,不占用外部空間,不易損傷,便于清潔,平整美觀。由于和箱壁有熱傳遞,所以冰箱隔熱層厚于前兩種。
冷凝管和鋼板(即冷凝板)的連粘,理論上其接觸只能是一條線,如果管的垂直度或板的平整度不能保證,甚至?xí)且粭l“虛”線。為確保二者能緊密接觸,同時加大由管或板的傳熱面積,一種圓管變扁管的研究也進行過,如下圖1所示。
不管結(jié)構(gòu)型式如何,如何加強散熱是一個主題,大結(jié)構(gòu)型式下的小調(diào)整,管的橫向、豎向布置,橫豎交叉布置都有研究,據(jù)稱冷凝器豎向能加速空氣流動,橫向則能加大擾動,何種方式更優(yōu)是見仁見智,尚無定論。
圖1圓管與扁管的比較示意圖
文獻[1]設(shè)計了橫、豎盤管混排結(jié)構(gòu)冷凝器,通過分析冷凝器內(nèi)制冷劑氣液兩相狀態(tài),流態(tài)變化和內(nèi)、外部換熱條件,得出橫排管冷凝器的換熱系數(shù)比豎排管冷凝器增加3倍以上,采用橫、豎盤管相結(jié)合走向的冷凝器將會提高冷凝器換熱效果。
文獻[2]總結(jié)了冷凝器傳熱量大小的相關(guān)因素,概括了加大散熱的方法,與結(jié)構(gòu)改進有關(guān)的有:加大管徑合理布局以減少流阻,將冷凝器設(shè)計成螺紋管以使內(nèi)壁面形成紊流,加長冷凝器(管)的方式來加大對流換熱面積,采用高導(dǎo)熱系數(shù)及較薄壁厚的材料,在外壁上加肋片,努力提高外壁面溫度及加深外壁面顏色以增大熱輻射強度等方式來提高其散熱效率。同時,對于在冷凝過程中起重要作用的防露管,提出應(yīng)保證利用液相制冷劑作為防凝露的熱媒,以取得較小的溫差,避免向箱內(nèi)散熱過多,故而不要直接將防露管接壓縮機的排氣管。而文獻[1]則表示,對于以R600a為制冷劑的冰箱,可以直接將防露管接壓縮機出口。
文獻[3]探討了一種箱壁式冷凝器豎直通道布置方式的思路,既具有普通箱壁式冰箱的優(yōu)點,又能明顯增大換熱系數(shù)。
中科院理化所近年研制出一種“蓄冷(熱)式不間斷工作冷凝器、蒸發(fā)器”,通過在傳統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器上加裝“蓄冷(熱)液”等關(guān)鍵技術(shù)手段,儲存冰箱壓縮機工作輸出的能量,在壓縮機停機時繼續(xù)釋放熱(冷)量,實現(xiàn)冰箱冷凝器和蒸發(fā)器不間斷工作,從而開拓擴展傳熱時間,有效降低傳熱溫差,達到制冷節(jié)能的目的。據(jù)測試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
2設(shè)計方法的改進
80年代末,國內(nèi)冰箱產(chǎn)品在進行冷凝器設(shè)計時,冷凝換熱系數(shù)主要取經(jīng)驗值,90年代中期,文獻[4,5]提出了設(shè)計 計算絲管式和箱壁式冷凝器較有影響的兩種思路,根據(jù)一般冰箱運行工況,容積,確定熱負荷,由此得出單位面積散熱量、面積,進而確定長寬尺寸,這種方法推廣了在冷凝器設(shè)計方面精確計算的思路,在了解最基本的設(shè)計原理和流程方面,也很方便。
但是在計算過程中,仍然忽略了以下因素,由于管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)相對管外換熱系數(shù)大得多,故冷凝換熱熱阻很小,在計算中就忽略了管內(nèi)制冷劑冷凝放熱系數(shù),自制冷劑向空氣傳播過程中的接觸熱阻,污垢熱阻,甚至于管壁熱阻都忽略不計,同時,也不考慮透過箱體隔熱層向箱內(nèi)的漏熱;另一方面,對空氣熱濕性質(zhì)不同時對換熱的影響也考慮甚少。近年來的研究已考慮這些因素,Bansal[6]就綜合考慮各種因素,建立了箱壁式冷凝器的數(shù)學(xué)模型。對冰箱冷凝器設(shè)計的研究,著重在以下幾個方面:
2.1管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)的研究
制冷管內(nèi)冷凝換熱研究已經(jīng)有了諸多成果,1979年Shah[7]總結(jié)前人成果,提出于后來有深遠影響的冷凝換熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式,這也成了一般制冷劑空調(diào)工程及產(chǎn)品的設(shè)計依據(jù)。當前總的情況是,從節(jié)省材料和加大制冷劑流速來看,管徑有減小的趨勢,目前有的產(chǎn)品中冷凝管內(nèi)徑已經(jīng)低于3mm。
隨著尺寸的減小,表面張力作用增強,使得凝結(jié)換熱機理與傳統(tǒng)尺寸通道(Dn>3mm)不同?;诖笸ǖ纼?nèi)凝結(jié)換熱實驗數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式很難應(yīng)用于微細通道。近年來國際上對微細尺度的研究和應(yīng)用已經(jīng)如火如荼地展開,就家用冰箱相近的管徑和流體來說,Yan和Lin[8]研究發(fā)現(xiàn)R134a在管徑為2mm內(nèi)的凝結(jié)換熱系數(shù)在整個干度范圍內(nèi)比Eckels和Pate[9]在內(nèi)徑為8mm的通道內(nèi)得到的凝結(jié)換熱系數(shù)高10。
總的來說,更適合于細管的各種流型,針對特定制冷劑如R134a和R600a的冷凝換熱的研究,越加強,對冷凝器換熱的設(shè)計計算就越準確,換熱關(guān)聯(lián)式也才能更完善。
2.2冷凝器外壁面換熱
冷凝器外壁面散熱,是以大空間壁面自然對流換熱理論為基礎(chǔ),同時綜合了輻射換熱的理論,如文獻[5,6,7]。
文獻[10]研究了絲管式冷凝器確定系統(tǒng)黑度的方法,同時對鋼絲直徑和間距變化對輻射特性的影響進行了實驗,證明間距越小,對輻射散熱越不利。
文獻[11]利用紅外攝像儀測得了絲管式冷凝器表面溫度變化,用精確的數(shù)值方法求得了空氣側(cè)總散熱量,與現(xiàn)有數(shù)據(jù)相比,本方法誤差在10以內(nèi),證明本公式可以使用。
文獻[12]通過對絲管式冷凝器周圍空氣的溫度分布和流動進行的實驗研究和數(shù)值模擬,證明了絲管式冷凝器兩側(cè)的空氣流動是一種踹流狀,同時建立了計算絲管式冷凝器周圍空氣溫度相對準確可靠的數(shù)學(xué)模型。
文獻[13]對絲管式冷凝器在大空間內(nèi)的自然對流進行三維數(shù)值模擬,結(jié)果表明鋼絲冷凝器的豎絲對橫管換熱削弱,且這種作用隨著豎絲間距的增加而減小。
對于鋼絲冷凝器的豎絲,瑞利數(shù)和豎絲間距對其換熱量都有明顯的影響。隨著瑞利數(shù)和間距的增加其對流換熱量也在增加。
在箱壁式冷凝器的研究上,文獻[14]以背板為控制容積,將背板的自然對流和輻射傳熱視為熱匯,建立了具有較高精度的換熱器數(shù)學(xué)模型,可用于求解耦合導(dǎo)熱、自然對流和輻射的非等溫平板傳熱問題。
文獻[15]考慮了背板的非等溫特性,建立了用于計算箱壁式冷凝器空氣側(cè)換熱的數(shù)學(xué)模型,確定了背板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算公式,并討論了影響空氣側(cè)換熱的因素。
2.3計算機模擬方法
經(jīng)過早期的經(jīng)驗設(shè)計,當前利用計算機進行數(shù)值模擬和CFD模擬是一個熱點。文獻[16]討論了幾種冷凝器動態(tài)模型,并重點研究了動態(tài)參數(shù)模型的建立方法,對冷凝器的質(zhì)量判定,管路的優(yōu)化配置,冷凝器兩相區(qū)的理解等均有重要的意義。文獻[17~19]在冰箱系統(tǒng)仿真中,分析了冷凝器的動態(tài)特性,建立了準動態(tài)數(shù)學(xué)模型,并編制出了實用軟件。文獻[20,21]對計算機模擬在冷凝器中的應(yīng)用也有不同的研究,感興趣的讀者可以參閱。
3材料和視覺效果
3.1材料
冰箱冷凝器使用的管道材料目前主要是ACR銅管(空調(diào)與制冷用銅管,簡稱ACR銅管)和邦迪管(含鋼質(zhì)焊管)。文獻[22]指出,由于鋼材和銅材的價格因素,有如下趨勢:鋼板變薄,銅管變細,管間距變大,減少鋼和銅的使用量,由于導(dǎo)熱熱阻不是影響散熱的主要因素,理論上用非銅管替代銅管,在管徑相近的情況下可以不改變管道的長度,而達到相近的換熱效果。非銅管替代的一個最大優(yōu)勢是具有良好的經(jīng)濟性,它能使企業(yè)明顯降低材料成本。在加工工藝上,如改換非銅管后,不再用彎管工藝,而是用交錯開的銅鋁接頭來連接,應(yīng)保證其密封性。
3.2涂漆
冰箱體涂漆最基本的目的是防銹防腐蝕,間接效果是美觀,同時,一般情況下其輻射換熱系數(shù),隨著顏色的加深而增大。以往的外置式冷凝器,由于其獨立性,一般表面涂黑漆,在盡可能大地增加輻射散熱的同時,并不影響冰箱的整體美觀。在箱壁式冷凝器使用越來越廣泛的情況下,基本上箱體涂漆顏色決定了冷凝器的顏色,文獻指出,現(xiàn)在產(chǎn)品多是銀灰色,深灰色,淺黑色,灰藍等深沉色彩,總的趨勢是顏色較深,既莊重典雅,而不影響輻射散熱。
4結(jié)論和展望
綜上所述,可以看出,冰箱冷凝器并非獨立發(fā)展,而是做為冰箱的一部分,隨著冰箱節(jié)能、環(huán)保等發(fā)展方向隨之發(fā)展的。
(1)冷凝器研究進展比較全面,值得討論之處也較多,個別節(jié)能的方式方法上尚無定論。
(2)探索在結(jié)構(gòu)方式上化導(dǎo)致的變化仍在進行中。在管間距,管徑,板厚等全面優(yōu)化,找出制冷效果最佳點,同時進行經(jīng)濟性的合理性研究。
(3)微細尺度換熱的研究已經(jīng)起步,微細管徑的冷凝器將可能是一個熱點。
(4)數(shù)值模擬和CFD仿真仍將繼續(xù)加強,這對減少成本,加快研發(fā)周期,得出最佳預(yù)期值具有重要意義。
(5)冰箱制冷系統(tǒng)中各部件不是獨立的,講究整體效果,因此,在設(shè)計計算冷凝器結(jié)構(gòu)時,應(yīng)綜合考慮與其它各部件的匹配。






