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不同进液方式蒸发器的电冰柜节能研究
收录时间:2022-11-25 21:38:44  浏览:0
不同进液方式蒸发器的电冰柜不同进液方式蒸发器的电冰柜节能研究节能研究 王哲 1 2 张华1 李标2 1 上海理工大学制冷技术研究所 上海 200093 2 青岛海尔集团 青岛 266101 摘摘 要要 本文主要研究提高传热效率 降低能耗的用于电冰箱 柜 的蒸发器的进液方式 采用 下进上出的满液蒸发的方式 其特征在于 蒸发器内的制冷剂采用满液蒸发 制冷剂蒸发充分 与 蒸发器管的换热效率高 提高了单位时间的制冷量 使压缩机工作时间减少 从而降低了能耗 综 合节能率为 8 左右 关键词关键词 蒸发器 冷柜 进液方式 制冷系统 Study on energy saving of evaporator of refrigerator using flooded evaporation style Wang Zhe Zhang Hua School of Energy and Power Engineering University of Shanghai for Science and Technology Shanghai 200093 Abstract This paper describes the energy saving principle and application of evaporator of refrigerator using flooded evaporation style which can enhance heat transfer and reduce energy input The characters of this method lie on the refrigerant within the evaporator is adopting flooded evaporation so that the refrigerant can evaporate fully enhance the heat transfer with tube in evaporator improve the refrigeration capacity and reduce the working time of compressor which realize energy saving and decrease about 8 of energy Key words Evaporator Freezer Flow way Refrigeration system 0 引言 在世界范围内 居家用电所占的能耗约为社会总能耗的34 1995年中国家用电冰箱 柜 的耗电量占家用耗电的32 1 近年来 我国居民用电量每年以10 15 的速度增长 2 电冰 箱的节能就显得突出重要 为此 欧盟 美国 日本 澳洲及中国在内的许多国家不断提高电冰 箱 柜 的节能标准 并且随着节能和环保越来越受到世界各国的关注 考虑到电冰箱在耗电中比 重的加大及我国CFCs行业面临的替代问题 3 电冰箱节能已经刻不容缓 势在必行 已经成为一 种技术发展趋势 1 冷柜制冷蒸发器的进液方式 图 1 所示是电冰箱 柜 中的制冷剂流动方式示意图 该制冷装置包括 压缩机 1 冷凝器 2 干燥过滤器 3 毛细管 4 蒸发器 5 回气管 6 压缩机 1 的出口接冷凝器 2 制冷剂经压 缩机压缩成高温高压的气态制冷剂经冷凝器 2 冷凝后而变成低温液态制冷剂 然后输出通过 干燥过滤器 3 经干燥过滤后的液态制冷剂经毛细管 4 的节流降压后喷射进蒸发器 5 的下口 并在蒸发器 5 内迅速膨胀 由液态变成气态 吸收大量热量 从而达到制冷的目的 而气态制 冷剂由蒸发器 5 的上口经回气管 6 回到压缩机 1 的入口 形成制冷循环 所述毛细管 4 接蒸发器 5 的下口 蒸发器 5 的上口经回气管 6 回接压缩机 1 的入口 即 制冷剂在蒸发器 5 内是下进上回的 该装置可使没有蒸发的制冷剂始终留在蒸发器 5 下部形 成满液式蒸发 由下向上进行蒸发 制冷剂在上升过程中可与蒸发器管充分接触并蒸发完全 图 1 下进上出蒸发制冷工作示意图 2 不同进液方式的试验方法及步骤 2 1 R600a 制冷剂注入量的确定 以一款型号为 BD 280GAA 卧式冷冻柜为试验对象 试验器材及设备 蒸发器采用制冷剂上 进下回的 BD 280GAA 冷柜 1 台 蒸发器采用制冷剂下进上回的 BD 280GAA 冷柜 1 台 塞止阀 量筒 水盆 试验步骤 生产样机时 在每台冷柜的蒸发器入口端及出口端布上测温热电偶 总装时按 图 2 将排气管上***一带毛细管的塞止阀 并充注 88 克 R600a 制冷剂 将生产好的冰柜放入环温 30 湿度 60 的型式实验室 并在柜内中央 h 高度处 几何中 心处 中央 1 3h 高度处 压缩机顶部 压缩机排气管 干燥过滤器 箱体回气管出口处布热 电偶 然后通 230V 50Hz 的电源 保持压缩常开机 待冰柜内温度稳定后 记录各热电偶温度及 高温 高压 液体 低温 低压 液体 高温 高压 气体 2 2 冷凝冷凝 器器 2 2 冷凝冷凝 器器 防露管防露管 5 5 蒸蒸 发器发器 3 3 干燥干燥 过滤器过滤器 4 4 毛毛 细管细管 1 1 压缩机压缩机 5 5 回回 气管气管 冰柜的功率及制冷剂的充注量 图 2 制冷剂灌装量调节装置 按图 2 方法排掉 R600a 制冷剂 2g 先将量筒放满水然后倒过来 然后插入毛细管而慢慢打 开塞止阀把制冷剂排到量筒内 可由温度热量线图知 30 环温每升 R600a 的质量为 2 32g 推 算出 2g 制冷剂的体积 待冰柜内温度再次稳定后 记录各热电偶温度及冰柜的功率及制冷剂 的充注量 反复排放制冷剂 得到表 1 及图 3 制冷剂充注量 温度 功率线图 根据图 3 可找到制冷 剂充注量的允许范围 并确定蒸发器采用下进上回的冷柜制冷剂充注量为 78g 表 1 制冷剂充注量 温度 功率数据 R600a 充 注量 g 中央 h 高 度处温度 几何中心 处温度 中央 1 3h 高度处温 度 蒸发器入 口端温度 蒸发器出 口端温度 压缩机顶 部温度 压缩机排 气管温度 箱体回气 管出口处 温度 干燥过滤 器温度 压缩机 运行功 率 W 88 28 3 29 4 29 3 32 2 32 7 45 3 43 8 23 34 4 62 4 86 28 5 29 5 29 4 32 2 33 0 45 4 43 7 24 34 2 60 8 84 28 6 29 7 29 6 32 4 33 2 45 4 43 7 24 8 34 2 60 82 28 7 29 8 29 6 32 4 33 2 45 6 43 9 25 1 34 3 59 4 80 28 8 29 9 29 7 32 4 33 2 45 5 43 6 25 6 34 2 59 3 78 28 4 29 6 29 4 32 4 33 1 45 6 43 8 25 4 34 3 59 3 76 28 9 30 0 29 8 32 6 32 2 45 6 43 8 26 4 34 3 59 2 74 28 8 29 7 29 5 32 7 28 9 45 6 43 5 26 9 34 3 58 4 72 28 1 29 1 29 3 32 9 25 7 45 4 43 4 27 1 34 1 57 6 70 28 0 29 0 29 2 32 9 25 7 45 5 43 5 27 2 34 2 57 5 68 27 3 28 1 28 2 33 1 23 5 45 4 43 3 27 4 34 1 57 5 制冷剂充注量 温度功率图表 40 0 20 0 0 0 20 0 40 0 60 0 80 0 8886848280787674727068 制冷剂充注量 g 热电偶温度 压机功率 W 中央h高度处温度 几何中心处温度 中央1 3h高度处温度 蒸发器入口端温度 蒸发器出口端温度 压缩机顶部温度 压缩机排气管温度 箱体回气管出口处温度 干燥过滤器温度 压缩机运行功率 W 图 3 制冷剂充注量 温度 功率线图 同样利用上述方法 可以确定蒸发器采用上进下回的冷柜制冷剂充注量为 76g 2 2 冰柜耗电量的测试 试验器材及设备 3 台蒸发器采用制冷剂上进下回的 BD 280GAA 冷柜 3 台蒸发器采用制 冷剂下进上回的 BD 280GAA 冷柜 负载包及 M 包 型式实验室 试验步骤 将各 3 台冰柜分别充注 R600a 制冷剂 78g 76g 然后放入 25 环温 湿度 60 的型式实验室内 通 230V 50Hz 的电 按照能耗测试标准 ISO15502 将柜内放置试验包及 M 包 并测试耗电量 最终测试结果如表 2 表 2 满液蒸发与喷淋蒸发能耗对比 项目 单位 试验记录 产品型号 BD 280GAA 蒸发器蒸发方式 下进上回满液式蒸发 上进下回喷淋式蒸发 样机编号 A1 A2 A3 B1 B2 B3 R600a 充注量 g 78 76 环境温度 25 湿度 60 电源 V Hz 230 50 测试条件 单位 高耗 低耗 高耗 低耗 高耗 低耗 高耗 低耗 高耗 低耗 高耗 低耗 试验负载包 M1 17 7 19 1 17 6 18 6 17 2 19 1 17 7 18 5 17 6 18 7 16 9 18 7 试验负载包 M2 18 5 19 9 18 2 19 1 17 9 19 3 18 9 19 4 18 7 19 7 19 1 20 1 试验负载包 M3 18 9 20 3 18 6 19 5 18 3 20 2 20 2 20 8 19 9 21 1 19 3 20 9 试验负载包 M4 18 0 19 3 17 8 18 7 17 5 19 2 18 3 19 1 18 5 19 6 18 1 19 6 试验负载包 M5 18 6 20 1 18 4 19 4 18 1 19 8 19 8 20 6 19 1 20 0 18 3 19 4 T高与 T低温度差 1 2 1 2 1 0 0 9 1 1 1 1 2 5 2 3 2 3 2 4 2 4 2 2 耗电量 kw h 24h 0 717 0 769 0 708 0 749 0 693 0 794 0 775 0 824 0 767 0 818 0 753 0 823 18 耗电量 kw h 24h 0 73 0 72 0 74 0 79 0 79 0 80 平均耗电量 kw h 24h 0 73 0 79 节能率 7 86 4 试验结果原因分析 4 1 上进下出蒸发冷柜能效分析 传统的制冷方式一种上供下回的供液装置 制冷剂经毛细管节流后进入蒸发器的上口 蒸 发器上部 顺着蒸发器的走向 一圈一圈倾斜的向***动蒸发 制冷剂在蒸发器中吸收箱内热 量温度升高 压力增大 在压缩机工作下 回气管与压缩机的入口连接处的压力很低 使蒸发器 入口和出口压差很大 制冷剂的流速增大 一部分制冷剂在没有得到充分蒸发的情况下就进入 回气管 这不仅浪费能源 而且将有可能不能满足箱体对冷量的需求 灌注量大的情况下对压 机的正常工作造成损害 这种情况下 蒸发器的传热系数约为 5000kw m2 4 上述供液方式 制冷剂是以喷射方式由蒸发器上口进入蒸发器膨胀蒸发 因蒸发器入口和 出口压差大而造成的一部分没有得到充分蒸发的液态制冷剂 通过回气管被迅速抽进压缩机 因此该蒸发方式换热效率低 制冷剂蒸发不充分 节能率低 4 2 下进上出液式蒸发冷柜能效分析 对于下供上回冷柜 冷凝的制冷剂经过毛细管节流后 从蒸发器下口进入蒸发器 由下向 上进行蒸发 气态制冷剂从蒸发器上口进回气管组 再回到压机 制冷剂在同样的吸气压力下 还有本身的重力作用 使没有充分蒸发的制冷剂还要留在蒸发器下部仍能行成满液式蒸发 进 一步沸腾蒸发 直至完全汽化 而不是进入回气管流入压机 单位时间内制冷剂蒸发比较充分 蒸发器管的传热系数提高到 8000kw m2 提高了单位时间制冷量 使压机实际的工作时间减少 降低了能耗 该蒸发器蒸发方式不仅可以节能 还可以有效降低噪音 成本和提高质量等 由于制冷剂 经过毛细管节流从蒸发器下口进行蒸发器 使节流喷发的位置靠下 离门体距离更远 有效减 少了噪音的传播 降低了噪音 下供上回供液装置蒸发器整体就相当于一个大的储液器 这样 就可以减少原来上供下回装置中的储液器 可以有效降低成本 同时由于取消了储液器 减少 了一个***点 降低了焊漏率 提高了产品质量及生产效率 从而提高了产品的竞争能力 下进 上回制冷剂蒸发在电冰箱 柜 初次使用时 箱 柜 体的下部降温快 上部降温慢 要求制冷剂 的灌注量要合适 对制冷剂注入量的准确确定及工艺要求极高 5 结论 本满液式蒸发方式制冷装置是为了解决上供下回供液装置所存在的蒸发器入口和出口压 差很大 而使一部分制冷剂在没有得到充分蒸发的情况下就进入回气管 所造成的能源浪费 蒸发器的传热系数低的问题而进行的
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