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        冰箱除霜技術(shù)綜述

        2019-11-13 08:40:13顧維維
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2019年17期
        關(guān)鍵詞:除霜旁通電加熱

        顧維維

        摘 ? 要:冰箱的除霜技術(shù)日益成為提高冰箱制冷效率的一項重要手段,常見的除霜方式包括電加熱除霜、熱氣旁通除霜以及液體噴淋除霜,此外,還有逆向除霜、物理振動除霜和超聲波除霜等方式,在冰箱領(lǐng)域,電加熱除霜的研究較為深入,且應(yīng)用較為廣泛。

        關(guān)鍵詞:冰箱 ?除霜 ?電加熱 ?旁通 ?噴淋

        中圖分類號:TB61 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-098X(2019)06(b)-0098-03

        冰箱作為一種家庭必備的家用電器,給人們的生活帶來極大的方便,但在使用的同時人們不得不面對冰箱結(jié)霜和除霜的問題。當(dāng)箱內(nèi)霜層積累到一定程度時,就會加大蒸發(fā)器表面與空氣間的傳熱熱阻,增大氣流通過蒸發(fā)器時的阻力,使得蒸發(fā)器的空氣流量下降,換熱效率降低,導(dǎo)致由空氣和蒸發(fā)器之間換熱量下降,從而影響制冷效果,增加耗電量。

        1 ?冰箱除霜技術(shù)的分類

        從化霜裝置的不同上分為電加熱除霜、熱氣除霜、液體噴淋除霜、逆向除霜等技術(shù),從而實現(xiàn)冰箱的化霜[1]。具體分類如圖1所示。

        由圖1進(jìn)一步分析可知,涉及除霜方面的專利文獻(xiàn)主要集中于電加熱除霜、熱氣除霜、液體噴淋除霜、逆向除霜、超聲波除霜、物理振動除霜等等。

        2 ?常見的冰箱化霜技術(shù)

        2.1 電加熱化霜技術(shù)

        電加熱化霜是除霜發(fā)展的較早的手段之一,方式簡單且化霜速度快,電加熱除霜,是用電加熱提供化霜所需的熱量,適用于小型制冷裝置,如冰箱。

        2.1.1 導(dǎo)熱式電加熱化霜

        導(dǎo)熱式電加熱除霜的化霜速度較快,最初的電加熱除霜技術(shù)也僅僅設(shè)置將加熱絲纏繞在蒸發(fā)器上,加熱絲通電,將熱量傳遞給結(jié)滿霜的蒸發(fā)器,從而將冰霜融化,如圖2。

        此外,電加熱化霜的電加熱器件還可以是設(shè)置在蒸發(fā)器進(jìn)、出口管處的電加熱管,也可以是設(shè)置在每層翅片管式蒸發(fā)器中的多根加熱管。而多個加熱器可以設(shè)置在蒸發(fā)器的翅片之間,也可以包裹在各制冷容腔的外側(cè)。

        2.1.2 輻射式電加熱化霜

        上述導(dǎo)熱式除霜方式中加熱器加熱使得蒸發(fā)器的溫度升高,同時也會造成冰箱內(nèi)的溫度上升明顯,對冰箱內(nèi)食物的保鮮產(chǎn)生一定的影響。輻射式電加熱除霜在一定程度上克服了上述技術(shù)問題,所謂輻射式電加熱除霜一般在蒸發(fā)器的底側(cè)放置加熱器,加熱器不直接貼靠蒸發(fā)器,而是保持一段距離,從而使熱量以輻射的方式傳遞到蒸發(fā)器中,進(jìn)而化霜。

        2.1.3 其他電加熱化霜

        其他的新興電加熱除霜技術(shù)主要包括利用遠(yuǎn)紅外線進(jìn)行化霜以及電容除霜技術(shù),其中電容式除霜技術(shù)可以利用電容瞬時產(chǎn)生的大電流直接使霜層氣化,從而有效地避免了產(chǎn)生大量化霜水的問題。

        2.2 熱氣除霜技術(shù)

        熱氣化霜其實質(zhì)上也是一種旁通除霜的技術(shù),通常在壓縮機的出口和蒸發(fā)器的入口之間設(shè)置一條旁路,在需要除霜的時機,壓縮機出口的高溫制冷劑直接流入蒸發(fā)器中,從而融化蒸發(fā)器上的霜層。除霜的熱量主要來自壓縮機的輸入功率,未從循環(huán)水和房間內(nèi)吸熱,除霜時間相對較長。

        2.2.1 基礎(chǔ)型熱氣旁通除霜

        熱氣旁通除霜技術(shù)是指利用制冷系統(tǒng)壓縮機排氣管至蒸發(fā)器入口前的旁通回路, 將壓縮機的高溫高壓排氣直接引到蒸發(fā)器的入口處, 再經(jīng)過節(jié)流將壓縮機排氣引入蒸發(fā)器中, 通過壓縮機排氣熱量將蒸發(fā)器外側(cè)的霜層除掉。在需要除霜時,只需要打開電磁閥的開關(guān),就可以切換至除霜模式,從壓縮機排出的高溫高壓制冷劑流入蒸發(fā)器釋放熱量實現(xiàn)融霜,如圖3。

        2.2.2 顯熱除霜

        顯熱除霜[2-3]是指利用制冷系統(tǒng)壓縮機排氣管至電子膨脹閥前的旁通回路,將壓縮機的高溫高壓排氣直接引到電子膨脹閥前,再經(jīng)過電子膨脹閥的等焓節(jié)流將壓縮機排氣引入空氣換熱器中,通過壓縮機排氣熱量將空氣換熱器翅片外側(cè)的霜層除掉,同時保證制冷劑在空氣換熱器中只進(jìn)行顯熱交換而不進(jìn)行冷凝。在傳熱學(xué)中當(dāng)涉及到氣體介質(zhì)冷卻的相變傳熱時,通常分為兩個階段,第一個階段是氣體冷卻至這一壓力下的飽和氣體的過程,這一過程釋放的是顯熱,即不進(jìn)行冷凝;而第二階段是飽和氣體冷卻至飽和液體的過程,這一過程釋放的是潛熱,也就是俗稱的冷凝過程。采用顯熱除霜在保證正常除霜效果的同時,可以較大程度縮短除霜時間, 避免四通閥換向除霜給制冷系統(tǒng)帶來的沖擊, 消除“奔油”現(xiàn)象, 除霜過程中系統(tǒng)供熱水溫度波動在5℃以內(nèi)。

        2.3 液體噴淋除霜技術(shù)

        液體噴淋除霜技術(shù)相比于電加熱除霜技術(shù)和熱氣化霜技術(shù)來說更適合大型冷庫。液體噴淋除霜技術(shù),顧名思義,利用噴淋的液體將霜層融化,而這些噴淋的液體通常都具有較高的溫度,可以在短時間內(nèi)與霜層發(fā)生劇烈的換熱。為了實現(xiàn)噴淋效果的優(yōu)化,噴淋裝置可設(shè)置成漏斗狀以及設(shè)置多個小孔,從而使噴出霧狀水,增大噴淋水與蒸發(fā)器的接觸面積,提高除霜效果。

        液體噴淋除霜技術(shù)還可以與其他技術(shù)進(jìn)行結(jié)合,實現(xiàn)能源的綜合應(yīng)用成為制冷領(lǐng)域的熱點。由于噴淋除霜后的水具有一定的溫度,與回?zé)崞鹘Y(jié)合,可提供熱水,冰箱中的噴淋除霜技術(shù)與熱水技術(shù)結(jié)合,從而優(yōu)化了能源的利用效率,如圖4。此外,液體噴淋除霜技術(shù)進(jìn)一步與冰箱保鮮技術(shù)中的霧化保濕技術(shù)結(jié)合,在除霜的同時對冰箱內(nèi)進(jìn)行噴霧,提高了冰箱內(nèi)部的保濕、保鮮效果。

        2.4 其他化霜技術(shù)發(fā)展路線

        2.4.1 超聲波化霜技術(shù)

        超聲波化霜技術(shù)的原理是利用超聲波作用于霜層和空氣時,能將霜層粉碎或干擾空氣中的水蒸氣結(jié)霜,起到顯著的抑制作用,如圖5。

        2.4.2 逆向除霜技術(shù)

        逆向除霜技術(shù)出現(xiàn)比較晚,且技術(shù)不成熟,因此應(yīng)用較少,如圖6。逆向除霜技術(shù)是通過四通閥換向,制冷劑反向流動的方式達(dá)到除霜目的。

        2.4.3 物理振動除霜技術(shù)

        物理振動除霜技術(shù)應(yīng)用極少,其原理主要通過振動的方式使得原來與蒸發(fā)器緊密貼合的霜層變松散甚至脫離,從而將霜層分離。由于該技術(shù)需要振動的幅度較大,對冰箱內(nèi)部組件如壓縮機、蒸發(fā)器等產(chǎn)生消極的影響,因而在冰箱領(lǐng)域應(yīng)用較少。

        3 ?結(jié)語

        目前,各項除霜技術(shù)中電加熱化霜的應(yīng)用最為廣泛,主要由于其設(shè)施相對簡單、化霜效果好且可操作性強。雖然熱氣除霜以及超聲波除霜等方式效果明顯,但在實際生產(chǎn)推廣的過程中仍然遇到桎梏,可見技術(shù)的發(fā)展和實際的應(yīng)用并不同步。因此,企業(yè)和高校在技術(shù)研發(fā)的過程中需要在創(chuàng)新技術(shù)的同時,提高技術(shù)效果,控制技術(shù)成本,才能在冰箱除霜技術(shù)的實際生產(chǎn)應(yīng)用中產(chǎn)生積極有益的效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鐘新寶.電冰箱的除霜方法及裝置[J].邵陽學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2004,1(3):42-44.

        [2] 梁彩華.顯熱除霜方式與逆向除霜方式的對比試驗研究[J].制冷學(xué)報,2005,26(4):20-24.

        [3] 梁彩華.顯熱除霜方式的過程控制與研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,40(12):2054-2058.

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