电冰箱辅助散热装置的应用

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1、电冰箱辅助散热装置的应用　　摘要：传统电冰箱的冷凝器主要是通过冰箱体外壳向外散热，其效果受到箱体两侧环境温度影响，散热较慢。本文介绍的是一种冰箱辅助散热装置，它可以有效地降低冰箱两侧外壳表面的温度，加快了散热速度，达到提高压缩机的工效，省电节能的效益。（专利号：ZL201220398674.8）　　关键词：冰箱、冷凝器、辅助散热、水冷式　　电冰箱作为家用电器主力之一，已逐渐渗透到每个普通家庭当中，其食品冷冻保鲜的功能在人们日常生活中的地位也越来越重要。目前，主流的电冰箱都是通过箱体内的蒸发器吸收食品的热量，然后通箱体两侧的冷凝器将热量释放到环境中去，其散热的效果受到箱体外部环境温

2、度影响较大。本文介绍的冰箱辅助散热装置可在不改变现有冰箱的内部结构下，通过附加的冷水散热装置，有效地改善冰箱的散热条件，增强制冷效果。　　一、辅助散热装置的应用基础及理论依据　　电冰箱的冷凝器是制冷系统中的热交换器之一，它的工作机理是将其内部高温高压的制冷剂气体与周围环境进行热交换后变成高温高压的液体，而其热交换的形式主要有对流换热和辐射换热两种，而前者是其最主要的形式，根据对流换热公式：　　Q=αA（tf-tw）（1-1）　　式中α--表面传热系数[W/（m2?K）]4　　A--传热面积（m2）　　tf--流体温度（℃）　　tw--壁面温度（℃）　　通常家用电冰箱外壁散热温度t

3、w约为55～60℃，在α、A基本固定的情况下，电冰箱冷凝器换热效果主要受到其周围空气温度tf的制约，若电冰箱放置在狭小空间内，因通风不良，进而使周围空气温度逐步上升，特别是在夏季室内气温较高、箱体内负荷又较大的情况下，冷凝器的散热能力的下降将严重影响到电冰箱的制冷效果，并可能造成压缩机排气压力大、功耗增加；而冷凝器一直在高温状态，也会造成箱体发泡层过早老化、收缩，进而影响保温效果。基于上述问题而开发的电冰箱辅助散热装置，主要着力于改善环境较差的电冰箱散热条件，使冷凝器可快速降温，缩短压缩机工作时间，节省电能。　　二、结构特点与工作原理　　如图1所示，该电冰箱辅助散热装置，主要由滴

4、水管、纱布、小磁粒、温度控制器、集水槽、集水箱构成。　　装置工作时，设置在冰箱外壁的温度控制器探头感受到冰箱外壁温度变化，在达到设定温度值后开始启动水泵将集水箱中的水输送到电冰箱顶部的储水箱中，储水箱中的水在自身重力作用下，流至滴水管，并沿着纱布均匀渗透，部分水分在流动过程中吸收冰箱壳体热量蒸发，多余的水沿纱布滴入集水槽，集水箱则收集从两侧集水槽流入的余水，并通过水泵再次将水输送到储水箱中循环使用。4　　其中，滴水管是一端封闭的圆形管，上面均匀开有6个小圆孔，前三个孔的直径比后三个孔的直径小，保证从储水箱输送的水能均匀渗入纱布。小磁粒用于使纱布贴紧电冰箱的外壁，从而使两者有足够的

5、接触面积，能更好的进行热交换。　　三、制冷性能的理论分析　　根据公式1-1可知，在传统电冰箱的冷凝器散热中，tf起到了决定性的作用，实际就是冷凝器外部空气的温度，而空气的导热率λ（273K时）仅有0.0243W/（m?K），即便是在通风良好的情况下，空气仍称不上是一种良好的导热体。在使用辅助散热装置后，产生了类似水冷的效果，经水渗透后的纱布，相当于在冷凝器表面附上了一层水帘，同样在273K时水的导热率λ可达到0.552W/（m?K），是空气的22.7倍，即在同样的时间内，采用辅助散热装置所吸收的热量是普通对流换流的22.7倍。而这部分被纱布层中的水吸收的热量，一部分通过与空气接触

6、而散失到空气中去（显热部分），另一部分则是使纱布层的水分大量蒸发，从而带走大部分的热量（潜热部分），通常在一定大气压力和温度下，汽化潜热是显热的8～12倍，由此突显出使用辅助散热装置后冷凝器能快速散热的优势。在稳定性方面，常规的对流散热形式，空气的温度常常受到气温变化的影响散热效果不稳定，而水的比热容较大，温度的变化受气温影响较小，稳定性能优越。　　在单级蒸气压缩式理论制冷循环的压焓图（图2）中，2-3的过程为等压冷凝的过程，其焓值分别为h2、h3，4-1为等压蒸发的过程，其焓值分别为h4、h1，在进行理论热力计算时，可知制冷?呕返闹评湎凳?ε为：4　　从公式1-2中可以知道，在

7、蒸发条件没有变化的情况下，h2的大小对制冷系数的影响最大，当冷凝温度下降时，其所对应的焓值也相应下降，即h2减小，而制冷系数ε增大。因此在采用了辅助散热装置后电冰箱，冷凝器的散热能力得到了很大的改善，加快了散热速度，可使电冰箱两壁的温度从55～60℃降至到45～50℃之间，降低了冷凝的温度，提高了制冷系数，大大降低了压缩机的功耗。　　在电冰箱日益普及的今天，人们对冰箱的要求已超出单纯制冷的功能，对节能环保方面有了更高的追求，本文所述的电冰箱的辅助散热装置并不改变电冰箱的任何结构，