家用制冰机制冷系统匹配特性的理论与实验研究要点讲解.doc

家用制冰机制冷系统匹配特性的理论与实验研究 曲健，陈红岩 （中国计量学院工程学院TB 61 文献标志码: A Theoretical and Experimental Research On Matching of Cooling System Property of Househole Ice-Making Machine Qu Jian Chen Hong-yan (College of Mechinical and Electrical Engineering，China Jiliang University，Hangzhou，Zhejiang，310018) Abstract: View of the current ice-making machine for cooling system of the state of loosely designed in this paper under operating principle and structure and the cooling characteristics of a household ice-making machine,precise exposition of various refrigeration equipment`s design and calculation method, analysis of its selection ideas for the ice-making machine for cooling system designed to provide a important value of reference. Keywoeds: ice-making machine; operating principle; matching of cooling system 1 引 言 从低于环境温度的空间或者物体中吸收热量，并将其转移给环境介质的过程称为制冷[1]。制冷技术是为了适应人们对低于环境温度条件的需要而产生和发展起来的，而将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质，从而获得冷量的机器则是制冷机[2]。传统的制冷装置产品设计中主要依赖样机的反复制作和调试，既增加开发费用，更谈不上产品的性能优化，不利于节能节材，成本高而且周期长[3]。随着人们生活水平的逐步提高，目前国内外家庭对小型制冰机的需求日益扩大。目前，制冰机主要分为家用制冰机和商业制冰机2种类型，不同的制冰机采用不同的方式来决定何时结冰和去冰[4]。家用制冰机的特点是外形尺寸小，结构紧凑，制冷量和功耗相对小，对成品冰的品质要求比较高。市场上销售的制冰机多采用浸水式制冰原理，将蒸发柱浸入装满水的制冰盒中，压缩机启动后在蒸发柱的外层逐步形成冰层，到达设定的时间后停机、脱冰，制出的成品冰即可使用[5]。本文以惠康HZB-12D型家用制冰机的研制开发过程为例，对其制冷系统进行匹配计算和研究，以达到优化设计的效果。 2 制冷原理 家用制冰机制冷循环系统通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管、气液分离器、干燥过滤器等（如图1所示），并依次用管道将其连接成封闭的系统。系统内充入制冷剂，制冷剂在系统中循环流动，发生相变，并通过热交换器不断吸收被冷却介质的热量，同时将热量排放到冷却介质当中，从而降低被冷却物质的温度，达到制冷的目的[6]。制冷系统工作时，压缩机排出的高压高温气体通过风冷冷凝器冷却后变成液体，经干燥过滤器干燥吸水，通过毛细管节流膨胀后进入蒸发器（即制冰器或蒸发柱），通过蒸发柱与制冰盒内的水热交换制冰；当达到程序设定的制冰时间后，压缩机停机，电磁阀启动，压缩机排气旁通至蒸发柱中进行脱冰处理，而后进入下一个制冰循环。制冷剂液体进入蒸发器的各蒸发柱中，在蒸发柱浸入水中的部分，蒸发柱与水直接接触（如图2所示），表面附近的水组件被强制冷却降温，直至降到水的凝固温度开始发生相变，液态的水凝结成冰，并且冰层的厚度随着时间的推移而增加，同时冰层开始过冷，当达到设定的结冰时间后开始脱冰进入程序。 图1 制冷系统结构示意图 Fig.1 Sketch map of refrigeration system structure 图2 制冰示意图 Fig.2 Sketch map of ice-making 3 单级制冷循环的热力计算 3.1 工况参数 环境温度：32℃；脱冰温度：-18℃；过冷度：15℃；冷凝温度tk=54.4℃；蒸发温度t0=-25℃；回气温度th=32（80）℃；过冷温度tg=17℃。 根据热力性质表可以查得：冷凝压力pk=1.4696MPa;蒸发压力p0=0.115 MPa；出蒸发器时饱和蒸气比焓h1=383.27K