冰箱用蒸发器换热性能和压降实验研究

下换热器的换热性能和压降。测试蒸发器为全铝翅片管式风冷蒸发器。实验研究的制冷剂质量流量范围为0.75~2.04g/s,蒸发压力 为0.13~0.26Mpa,蒸发干度分别为0.2、0.3、0.4、0.5。实验表明干度和饱和压力对蒸发器的换热性能和压降有较大影响.关键词：换热器；冰箱；R-134a;性能测试中图分类号:TB657.4 文献标识码：A 文章编号:2096-4390 （2019）12-0026-02通过研究不同工况下冰箱换热器的换热性能，选择最佳的 关闭）打开，通过过冷器和直流电加热器控制蒸发器的入口温 换热工况可以极大地提高能源利用率。国内外学者对于换热管 度。测试冷凝器时，储液器控温系统（球阀V5关闭、V6打开）打 的表面结构叭几何形状叫热导率和制冷剂类型等对换热性 开，板式换热器温控系统关闭，通过蒸发电加热器控制冷凝器的

能的影响做了大量的研究,但是对于换热器整体的性能研究尤 入口温度。其是针对小流量的冰箱换热器的研究还寥寥无几。由此我们以

通过恒温水槽控制储液罐A的压力从而控制测试换热器的

冰箱换热器性能测试平台为基础，以翅片管式蒸发器为例研究 测试压力，通过调节齿轮泵的转速控制测试循环的制冷剂流量。

不同工况下换热器的性能变化。测试蒸发器采用了冰箱中常用的全铝翅片管式风冷蒸发器如

1实验测试系统图2所示，铝管直径为8mm,翅片厚度0.2mm,翅片采用变间距

实验测试系统如图1所示，由测试循环和两个温控子系统 布置，变化范围5.6-28.1mm,空气侧换热面积为0.686m2o质量

（压缩机系统）组成。测试循环由齿轮泵驱动，由质量流量计、过 流量由德国RHONIK微小流量计测量,精度为0.12%o压力采用 冷器、测试段、板式换热器、储液罐和过滤器等组成。测试蒸发器 GE德鲁克压力传感器测量,精度为0.04%。实验所用温度传感 时，板式换热器温控系统和储液器温控系统（球阀V5打开、V6 器是精度为0.15%的PtlOO温度传感器。

（转下页）2.4电磁铁驱动电路给料、分拣用电磁铁参数为24V.0.3A,

-24V输出参数5N、行程10mm。驱动信号由单片 机发出，经过图6驱动电路中光耦控制

TOl TQI O°Q1-TIP120进行控制电磁铁吸合与分断。电

磁铁线圈两端反向并联的二极管D6作用

是吸收尖峰电流。□ SSwortcT3软件设计控制系统编程采用KeilC51软件C语

言进行,在功能、结构、可读性、可维护性等 有很多优点，可以在较短时间内完成程序

图5步进电机驱动电路图6电磁铁驱动电路开发。控制系统控制流程:震动料斗料满、料空检测控制上料;驱动步进电机将杏核送入挤压钳口，采集 度调整以及杏核开口率统计等功能，留作后期在升级扩展功能。

参考文献杏核开口时声电转换的电压，电压低于设定阀值将判定杏核开

口失败，控制分拣电磁机构将杏核送入失败料盒中，若开口成 ⑴何宾STC单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2015.功则杏核进入成功料斗；步进电机再次送料。本项目采用步进 [2]徐爱钧，徐阳.STC15单片机原理及应用[M].北京:电子工业出 电机采用程序设定的速度40。/S进行送料。出料传感器信号给 版社2016.定后步进电机控制送料吸管将杏核送到挤压钳口位置后，送料 [3] 丁向荣.STC15单片机原理及应用:基于STC15W4K32S4系列

吸管按设定速度自动回到原位。STC15W4K32S4单片机ADC接 单片机[M].北京:清华大学出版社,2015.口设置30KHz速率采集杏核开口的声音信号，经过软件滤波、 [4] 韩如涛.仁用杏杏核开口机的研制.河北:河北科技大学.计算得到杏核开口成功的电压信号，将开口失败的杏核进行筛 ⑸马志贤.全自动杏核开口机[J].中国专利,ZL201210301346.6.20

选。12-08-234结论⑹谢宝昌，任永德.电机的DSP控制技术及其应用[M].北京:北京

通过实地装机试验，经过连续5天的稳定性测试，全自动杏 航空航天大学出版社,2005作者简介:孟宪华（1986,7-）,男,辽宁凌源人,助理工程师。研 核开口机控制系统可以很好的完成全自动杏核开口机的系统

控制，保证杏核开口成功，同时通过软件识别方式将开口失败 究方向:电子工程、嵌入式方向。的杏核进行分拣。系统缺点没有配置控制面板进行速度调整、开口失败识别2019.12科学技术创新 -27-板式换热器测试换热器MAMAP T視液钱IJUHIL

(一陀)疳

50454035302520

15105 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40过冷昜亦图3传热系数在不同干度下随流量的变化图4是不同饱和压力下传热系数随流量的变化。从图中可

以看出同一饱和压力下传热系数随流量的增加而增大,相同流 量下传热系数随饱和压力的减小而增大。饱和压力为0.15Mpa

时，在所研究的流量范围内传热系数最大能达到77.8W/(m2K)-'o

饱和压力减小对应的饱和温度减小，对流换热温差增大，传热 系数增大,此时对流传热机制占主导。图1实验测试系统807060—■—饱和压力0.15Mpa

亠-饱和压力0.23Mpa -♦-饱和压力0.26Mpa图2测试蒸发器Gigs\"2数据处理蒸发器的整体传热系数由式(1)所得，其中©：为蒸发器的 吸热量,Fa为蒸发器的换热面积。图4不同饱和压力下蒸发传热系数随流量的变化4结论实验研究了饱和压力和干度对翅片管式风冷蒸发器换热性 能的影响。实验表明：随着流量的增大，传热系数增大。相同流

k = Qr竝Qs.”

( 1 )量下蒸发器传热系数随蒸发器入口干度的增加而减小,随饱和

蒸发器的吸热量由式(2)确定，其中％为制冷剂质量流量， 压力的减小而增大;蒸发压降随干度增加而增大，随饱和压力

h口和h6,分别为蒸发器出口怡值和直流电加热器前制冷剂熔 的增大而减小。值，分别由蒸发器出口温度压力和节流前温度压力确定,P为直

参考文献流电加热器功率。Q，= q£h“_h“)_P

(2)蒸发器的蒸发干度由式(3)确定。其中h,和h、.分别为饱和

压力下对应的饱和液焙值和饱和气焙值,h；为蒸发器入口制冷 剂熠值，由式(4)确定，其中hp为过冷器后制冷剂焰值。池—…m

(3)-

(4)人=P/唸+蚣

3换热性能分析实验研究了干度和饱和压力对蒸发器传热系数的影响。图

3是饱和压力为0.26Mpa,干度分别为0.2、0.3、0.4、0.5时传热系

数随流量的变化。从图中可以看出传热系数随流量的增加而增 大。流量增加湍流加剧,流体粒子间的相互作用加强，传热系数 增大。相同流量下蒸发器传热系数随蒸发器入口干度的增加而

减小。随着蒸发器制冷剂入口干度的增加，蒸发器出口过热度

增加，冷热流体温差降低，传热系数减小。[1] Chuang-Yao Zhao , Wen -Tao Ji , Pu-Hang Jin , Ying-Jie Zhong , Wen-Quan Tao, The influence of surface structure and thermal conductivity of the tube on the condensation heat transfer of R134A and R404A over single horizontal enhanced tubes , Applied Thermal Engineering 125 (2017) 1114-1122[2] Na Liu. Junming Li, Experimental study on condensation heat transfer of R32, R152a and R22 in horizontal minichannels, Applied Thermal Engineering 90 (2015) 763-773[3] W.T. Ji, CY Zhao, D.C. Zhang, Z.Y. Li, Y.L. He, W.Q. Tao, Condensation of R134a outside single horizontal titanium, cupronickel (B10 and B30), stainless steel and copper tubes, Int. J. Heat. Mass. Transf. 77 (2014) 194-201.[4JD.C. Zhang, W.T. Ji, W.Q. Tao, Condensation heat transfer of HFC134a on horizontal low thermal conductivity tubes, Int. Commun. Heat Mass 34 (2007) 917-923.[5]M. Shafaee , H. Mashouf , A. Sarmadian , S.G. Mohseni, Evaporation heat transfer and pressure drop characteristics of R -600a in horizontal smooth and helically dimpled tubes, Applied Thermal Engineering 107 (2016) 28-36作者简介:杜鹏飞(1993-),女,山东青岛人.硕士研究生，主要研

究方向为冰箱换热器性能测试系统。