提高风冷电冰箱蒸发器传热效率的有效途径

高相启

【摘 要】风冷电冰箱的设计中，其能源消耗是一个十分突出的问题。与同規格的直冷冰箱比较其风冷电冰箱的能源消耗是要大很多的。为了能够解决风冷电冰箱能耗大的这一问题，论文主要分析了风冷式电冰箱的特点及优势、工作原理及提高风冷电冰箱蒸发器传热效率的有效途径及合理的设计结构。

【Abstract】In the design of air-cooled refrigerator， the energy consumption of which is a very prominent problem. Compared with the same type of direct cooling refrigerator， the energy consumption of air-cooled refrigerator is much larger. In order to solve the problem of large energy consumption of air-cooled refrigerators， the paper mainly analyzes the characteristics and advantages of the air-cooled refrigerator， the working principle and the effective ways to improve the heat transfer efficiency of the evaporator of the air-cooled refrigerator and the reasonable design structure.

【关键词】风冷电冰箱；蒸发器；传热效率；有效途径

【Keywords】 air-cooled refrigerator； evaporator； heat transfer efficiency； effective way

【中图分类号】TM925 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0160-02

1 风冷式电冰箱的特点及优势

风冷冰箱最大的优点就是无霜。风冷式电冰箱不会像制冷冰箱一样让冰箱的内部随时都处于湿漉漉的状态，冰箱内部的食物也不会黏在一起，并且风冷式电冰箱内部有不断循环的冷风，其电冰箱内部有除臭系统的过滤，这样也会让冰箱内部的气味随时都保持清新，不会出现刺鼻的臭味或者是异味。除此之外，风冷式电冰箱是可以进行自动除霜的。其风冷电冰箱的优势有以下几点；第一是风冷电冰箱的温度较为均衡，温控器的温度和冰箱内其他地方的温度相差很小，所以其温度的控制就会更加准确。第二是由于风扇的强制冷气循环流动，冰箱的制冷速度会很快，冰箱内部的冷气分布相对较均匀。第三是风冷式冰箱基本都不会在冰箱内部结霜，从而避免了用户手动除霜的麻烦，省心省力，所以，风冷式电冰箱得到了消费者的喜爱。第四是风冷式电冰箱的蒸发器与食物分离和风扇强制冷气流动，从而让冰箱的内部温度变小，食物不会冻结在一起，也不会显得很湿。循环的冷气流动也会让冰箱中的气味保持清新。

2 风冷式电冰箱的工作原理

风冷式电冰箱的工作原理是为了让液态制冷剂从毛细管进入到蒸发器当中去，在蒸发，膨胀等变相过程中，制冷器会自动吸收储藏室中的热量，这样有利于降低蒸发器周围空气的温度，电冰箱中的风扇可以进行强制性工作，可以将经过蒸发器冷却后的空气由冰箱内部的风道排放进冷冻室，同时，还可以让通过热胶换之后的高温气体自动吸入进蒸发器当中去，这样有利于蒸发器继续进行冷却，空气当中的热量可以强制性的进行对流循环，反复从电冰箱的储藏食物上将食物上的热量吸走，从而有利于降低电冰箱内部的储藏室温度，这样就可以有效地达到长时间的储藏食物，并且食物不会因温度过高而坏掉。从风冷电冰箱制冷的全过程中来看，蒸发器是冰箱内部传热的关键，一方面是电冰箱中的蒸发器会影响到管外的空气冷却时间和冷却的效果，另一方面是电冰箱中的蒸发器会直接影响到冰箱管内制冷器受热量而蒸发的效率。在我们设计风冷式电冰箱的时候必须要充分地考虑到电冰箱蒸发器的整体设计结构，要从传质和传热等多个方面去增加电冰箱蒸发器的换热效率以及换热效果，只有这样才能有利于风冷式电冰箱达到节能减排的效果，从而让风冷式电冰箱得到广泛的运用。

3 提高风冷电冰箱蒸发器传热效率的有效途径

风冷电冰箱的最大化传热量一般在特定的情况下是固定的，其主要来自于制冷剂的汽化潜热。所以，电冰箱的蒸发器的传热效率主要是取决于它的实际传热量的大小。由换热器的纵穿热速率我们可以将其分为总传热系数，总传热面积以及电冰箱内管子的平均温差等，要想有效的提升风冷电冰箱蒸发器的传热效率，我们可以从下面几点作为出发点从而来提升蒸发器的传热效率。

3.1 增大风冷电冰箱内部的平均温差

风冷式电冰箱内部的平均温差是取决于电冰箱内部管子两侧流体的温度来决定的，为了能够有效的降低管内制冷剂流体的温度，我们可以通过添加一定程度的冷凝器对其进行冷凝，从而来增加毛细管的过冷段来实现增大电冰箱内部平均温差。然而为了能有效地提高空气的回气温度，电冰箱的设计人员必须要在设计风冷电冰箱的内部结构时，全面考虑到气体的进出口的搁架的位置以及其高度的问题，气体流道的大小和果菜盒外部的形式等方面，从而让冷气在运行的过程当中科学合理的分布在电冰箱内部的各个地方，充分进行换热，从而有效避免了内部气体的短路现象发生。根据有关学者进行风冷电冰箱蒸发器传热效率的相关实验，其数据结果表明了对于相同系统来说，运用大小不同的冷凝器，其蒸发器的表面温度差异会出现很大的差别，有的时候能达到10℃以上，风冷式电冰箱的内部结构差别很大，每款电冰箱的内部制冷曲线的差别也是很大的，对于这方面主要体现在电冰箱蒸发器冷却的效率上以及冷却的速度上都有很明显的差异，所以增加风冷电冰箱内的平均温差是非常重要的环节[1]。

3.2 有效提高风冷电冰箱總传热面积

由于管式换热器的换热效果较差，传热的面积与体积相对较小，有效的结合电冰箱的整体结构形式，在进行风冷电冰箱设计时我们可以运用翅片管换热器，简单来说就是在管子上面套上一个薄片，然后通过涨管将管子与薄片紧密贴合在一起，这样有利于达到增大传热面积的效果。为了能够有效提高蒸发器的有效的总传热面积我们可以运用下面几种措施来进行；第一是提高翅片与管子表面的清洁度，要保持管面干净，翅片以及管子的外表面在组装之前必须要将其清洁干净。第二是适当的增加翅片的数量，在管子上的翅片数量越多，其空气的流阻就会越来越大，相反流速越低，换热的效果也会越差。第三是翅片与管子应该涨紧，上述方法都是能够有利于提升风冷电冰箱蒸发器的总传热面积的。

3.3 增大总传热的系数

强化制冷剂的蒸发，这样能够有利于提升制冷器的蒸发效率，我们可以采用以下措施来进行针对改进；第一是运用表面粗糙的管子，因为，管子的内部越粗糙所产生的气泡也会越来越多，这样是有利于电冰箱内部的沸腾作用的，还可以采用管壁相对较薄，直径相对较小，传热系数较高的铜制管，要注意清洁管子的内壁面。第二是增加空气循环的流动速度，加大流体的流动程度，这样有利于减小传热的边缘界层中所滞流电冰箱内部的厚度，这样做有助于提升对流传热的总系数问题，对于减小的对流热阻是有非常大的好处的。因此，我们在设计风冷电冰箱的过程当中除了要充分运用以往的加热器之外还需要进行电冰箱的定时除霜功能，除此之外还需要在电冰箱冷藏室中安装一个较为先进的通风循环系统，这样做有助于减小储藏的食物自身水分蒸发速度，从而有利于降低储存食物的湿度，同时，我们还可以运用增加流速的办法来减少电冰箱中水蒸气在蒸发器上的凝结速度以及凝结的大小程度，上述方式都是可以有效提升蒸发器传热效益的措施[2]。

4 合理的设计结构

要避免进入蒸发器的气体因为分布不均匀而导致产生的气体短路，从而减小了蒸发器的有效传热面积。因此，在设计冰箱时还需要注意的是，为了使回风在蒸发器中能够均匀的分布，冷冻室回风口的开口要尽可能的大一点，风口的高度不能低于蒸发器的下端，如果距离较小，那么回风口就要设计在一定的角度，与此同时开口还应该尽量靠近冰箱的两侧位置。

5 结语

提高蒸发器的传热效率，增加传热途径是多个方面的，在设计时要找出影响传热效率的主要因素，并将其进行有效措施的解决，要结合冰箱的整体结构形式，来设计出更具科学化，合理化的风冷式电冰箱蒸发器。

【参考文献】

【1】李加威，张建润，陆冬，等.结合声强测试的风冷式电冰箱声品质评价[J].噪声与振动控制，2015（1）：67-68.

【2】柏松.TMF型电冰箱自动化霜系统常见故障及解决方法探讨[J].家电科技，2017（9）：78-79.