孫好雷 肖世海 馮鐵良

（河南科隆集團 河南新鄉(xiāng) 453000）

一種微霜、勻冷直冷式冰箱冷凍室設計

孫好雷 肖世海 馮鐵良

（河南科隆集團 河南新鄉(xiāng) 453000）

本文從提高冰箱換熱系數(shù)、提升冰箱冷凍室溫度均勻性的角度出發(fā)，提出了一種微霜且冰箱冷凍室內部溫度一致性好的微霜、勻冷冰箱冷凍室制冷蒸發(fā)器。通過對普通冰箱和微霜、勻冷冰箱同一冷凍室不同位置溫度、蒸發(fā)溫度和耗電量的對比試驗，發(fā)現(xiàn)微霜、勻冷冰箱較普通冰箱在結霜、耗電量和室內溫度均勻性方面均有一定的優(yōu)勢。

冰箱；制冷系統(tǒng)；勻冷；耗電量；微霜

1 引言

普通冰箱內部溫度不均勻、冷凍室易結霜、需頻繁除霜等情況一直以來都是其主要問題。微霜、勻冷冰箱的出現(xiàn)徹底解決了這一難題，為消費者一次性解決了傳統(tǒng)冰箱可能面對的制冷不均勻、除霜頻繁等問題。

微霜、勻冷冰箱之所以能夠實現(xiàn)冰箱內部均勻制冷、微霜的效果，與其采用的勻冷技術密不可分，其采用獨特的4D勻冷技術，360°無死角制冷，保證冰箱冷凍室制冷溫度均勻，纏繞式冷凍蒸發(fā)器，將蒸發(fā)器設計在內膽和發(fā)泡層之間，纏繞箱體一周，真正做到微霜、均勻制冷，食物保存更新鮮。

2 勻冷冰箱蒸發(fā)器制作過程

2.1 內膽纏鋁箔

勻冷冰箱蒸發(fā)器首先通過鋁箔纏繞設備將內膽外表面均勻纏繞上鋁箔，纏鋁箔時內膽套在冰箱模具內膽上，電機帶動模具順時針旋轉，內膽跟著模具一起順時針旋轉，鋁箔膠卷放置在機械手臂上，機械手臂垂直于內膽旋轉的平面向上移動，纏繞時鋁箔膠帶一端先手工粘在內膽上，內膽轉動時的拉力不斷拉動鋁箔，鋁箔膠帶不斷從放在機械手臂的鋁箔膠帶卷上釋放出來，由于內膽在順時針旋轉的同時，機械手臂也同時垂直于內膽的平面移動，達到鋁箔不斷錯位纏繞在內膽上的效果，內膽側面鋁箔膠帶纏滿后，鋁箔纏繞設備停止運轉，手動扯斷鋁箔粘在內膽上，取下內膽，完成一個內膽的纏鋁箔工序。纏繞過鋁箔的內膽組件要放置10min以上經(jīng)檢查沒有鋁箔翹起后才能進入下道工序，但放置時間不能超過24小時避免鋁箔和內膽因鋁箔上涂的膠風干后分離。具體纏繞實施方式如圖1所示。

圖1 內膽均勻纏鋁箔膠帶

圖2 對鋁管一側涂導熱黑膠

2.2 鋁管涂膠

將從下料機下好的定長尺寸Φ8*1鋁管，通過專用涂膠設備將鋁管的一側涂上導熱黑膠，涂膠機放在盤管設備的旁邊，鋁管一邊涂膠一邊在盤管設備上進行盤管，要避免鋁管涂膠后膠已風干而鋁管還沒有開始盤繞在纏繞過鋁箔的內膽上，造成粘接不牢固。同時要嚴格控制涂膠機涂膠的溫度，溫度太低鋁管和膠粘接不好，溫度太高導熱膠容易從鋁管上滴下，涂膠效果如圖2所示。

2.3 盤管

將纏繞過鋁箔的內膽放在盤管設備上，盤管設備帶動內膽一方面順時針運動實現(xiàn)鋁管在內膽上的纏繞，一方面沿著與旋轉平面垂直的方向往前運動，實現(xiàn)將鋁管螺旋上升盤繞在內膽上的效果。在盤繞過程中鋁管涂過導熱黑膠的一側和內膽接觸，保證鋁管牢固的粘在內膽上，形成微霜、勻冷冷凍蒸發(fā)器。盤繞后的內膽如圖3所示。

2.4 交付客戶

用微霜、勻冷蒸發(fā)器制作冰箱，制成微霜、勻冷冰箱。

3 換熱原理分析

鋁箔均勻貼在內膽側面上一方面增大了傳熱面積，提高了換熱系數(shù)，另一方面鋁箔均勻包裹住了內膽的側面達到了制冷均勻無死角的效果；通過Φ8*1鋁管涂導熱黑膠后均勻錯位纏繞在貼過鋁箔的內膽上，導熱黑膠一方面粘接牢固避免了發(fā)泡時鋁管和內膽脫離，造成冰箱制冷效果差甚至出現(xiàn)不停機現(xiàn)象，另外一方面導熱黑膠使鋁管通過導熱黑膠實現(xiàn)與內膽由線接觸變成了面接觸，接觸面積增大，換熱量得到顯著提高；采用Φ8*1的鋁管由于鋁管管徑較大鋁管外表面面積增大，提升了換熱效果，減小了鋁管與冰箱內部的溫度差，使冰箱內部達到相同的低溫時蒸發(fā)器溫度得到提升。蒸發(fā)溫度提升減少了水蒸汽在冰箱內膽上的凝結。冰箱內膽內部溫度均勻，使凝結在內膽上的水汽非常均勻，避免了由于某一位置結霜嚴重而導致?lián)Q熱效果急劇下滑不得不除霜的次數(shù)，除霜時由于霜是均勻的一層減少了除霜時間。通過增大蒸發(fā)器鋁管管徑、采用導熱黑膠和將鋁箔貼在冰箱內膽上這三種措施達到了提高冰箱蒸發(fā)溫度、提升冰箱內部溫度一致性的目的，不但使存放的食物更加新鮮，而且大大減少了除霜次數(shù)、延長了除霜間隔時間。

圖3 涂過黑膠的鋁管均勻錯位盤繞在內膽上

圖4 普通冰箱冷凍室三個溫度點對比圖

圖5 微霜、勻冷冰箱冷凍室三個溫度點對比圖

圖6 普通冰箱和微霜、勻冷冰箱蒸發(fā)溫度對比

4 試驗驗證

為了驗證上述制冷系統(tǒng)在冰箱正常制冷時提高蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度、提升冰箱內部溫度一致性、減少結霜的效果，我們通過采用新的冷凍蒸發(fā)器制作的微霜、勻冷冰箱和普通絲管式蒸發(fā)器制作的普通冰箱進行了對比試驗。

通過在相同條件下模擬用戶使用情況如圖4和圖5中所示冰箱三個溫度點的情況對比發(fā)現(xiàn)，普通冰箱三個溫度點差異較大，最大溫度差能夠達到2℃以上，而微霜、勻冷冰箱三個溫度點差異明顯減小，溫度差異不超過0.5℃。

通過在相同條件下模擬用戶使用情況如圖6中所示微霜、勻冷冰箱和普通冰箱蒸發(fā)溫度對比發(fā)現(xiàn)，勻冷冰箱蒸發(fā)溫度比普通冰箱高2℃左右，且隨著時間的增加差異進一步增大，是因為普通冰箱蒸發(fā)溫度低、結霜速度快、熱阻增大，為了保證冷凍室相同的溫度，普通冰箱就需要開機更長的時間導致蒸發(fā)溫度不斷降低，而蒸發(fā)溫度下降進一步加劇了結霜，形成惡性循環(huán)，造成冰箱不停機，最后不得不除霜。而勻冷冰箱由于蒸發(fā)溫度高，沒有明顯的霜層出現(xiàn)，在相同的時間段內蒸發(fā)溫度基本維持不變，減少了冰箱開機時間和除霜次數(shù)。

5 制冷性能分析

經(jīng)過試驗驗證可知，勻冷冰箱蒸發(fā)溫度比普通冰箱高，蒸發(fā)壓力比同樣比普通冰箱高，在相同冷凝壓力下壓力差⊿p更小。

壓力差：⊿p=pk-p0；

pk—冷凝壓力；

p0—蒸發(fā)壓力。

ν—速度；

ρ—密度；

u—黏性系數(shù)；

d—直徑。

由以上關系可知勻冷冰箱的毛細管比普通冰箱要短，同時壓縮機的壓縮比更小，則勻冷冰箱在相同冷凝壓力下壓縮機消耗的功率更小。

通過對一款型號為BCD-216XX冷凍室容積為90L的冰箱按照GB/T 8059.2-1995的要求對比耗電量結果如表1。通過試驗進一步試驗驗證了勻冷冰箱在節(jié)能降耗方面比普通冰箱同樣有優(yōu)勢。

6 總結

試驗研究證明，本文所提出的采用微霜、勻冷冷凍蒸發(fā)器制成的微霜、勻冷冰箱比普通冰箱在冷凍室溫度均勻性、耗電量和減少結霜方面均具有一定的優(yōu)勢。同時由于勻冷冰箱蒸發(fā)器內藏在發(fā)泡層處，不在冰箱內膽內部，微霜、勻冷冰箱冷凍室容積較普通冰箱提高了20%左右。由于減少了蒸發(fā)器的約束，冷凍室可以隨心組合，滿足更多的需求。

表1 對比耗電量結果

[1] 吳業(yè)正. 小型制冷裝置設計指導[M]. 機械工業(yè)設計出版社. 1999

A micro frost, uniform cooling refrigerator freezer room design

SUN Haolei XIAO Shihai FENG Tieliang
（Henan Kelong group Xinxiang 453000）

The paper through improving the heat transfer coefficient, lift the freezer temperature uniformity of the refrigerator, put forward a kind of internal temperature and micro cream fridge freezer consistent good micro cream, uniform cold freezer refrigeration evaporator. Based on the ordinary refrigerators and frost, uniform cooling refrigerator with a freezing chamber temperature, evaporation temperature and different positions of power consumption comparison test, found that the frost, uniform cooling refrigerator than ordinary refrigerator in frost, power consumption and indoor temperature uniformity has certain advantages.

Refrigerator; Refrigeration system; Uniform cold; Power consumption; Tiny frost