改進(jìn)換熱器結(jié)構(gòu)對抑霜效果的影響

杜贊玲

摘 要：結(jié)霜現(xiàn)象普遍存在于各種制冷系統(tǒng)中，結(jié)霜不僅增大了空氣的流動(dòng)阻力，還降低了制系統(tǒng)的換熱能力，結(jié)霜嚴(yán)重時(shí)還會使機(jī)組停機(jī)。本文從改進(jìn)換熱器結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過改變翅片間距、設(shè)置誘霜部和集霜板等，提供了多種抑制結(jié)霜的方法。

關(guān)鍵詞：抑霜；換熱器結(jié)構(gòu)；翅片間距；誘霜部；集霜板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.062

在現(xiàn)有技術(shù)中，除霜的方法可分為兩類：抑制結(jié)霜和融霜。抑制結(jié)霜是從霜形成的機(jī)理出發(fā)，改善霜形成的條件，從根本上抑制霜的形成；融霜?jiǎng)t是在霜形成之后，將之融融。融霜的方法有很多種，如自然融霜、電加熱融霜、熱氣融霜和飽和蒸汽融霜等。但是，目前這些融霜方法都存在一定的缺點(diǎn)，不僅會影響制冷設(shè)備的正常運(yùn)行，還會消耗額外的能量，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率。因此研發(fā)高效的抑制結(jié)霜技術(shù)，從根本上抑制霜的形成，對于改善系統(tǒng)運(yùn)行特性、提高效率降低能耗無疑是非常重要的。本文著重從換熱器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方面來研究其抑霜效果。

1 改變翅片間距

當(dāng)空氣流經(jīng)翅片管式蒸發(fā)器時(shí)，空氣中的水蒸氣會持續(xù)在翅片管表面沉積，之后的空氣相對濕度會逐漸下降，所以，在后面的翅片管表面結(jié)霜量逐漸減少。根據(jù)該結(jié)霜特性，可以改進(jìn)翅片的排列方式[1]，使前排的翅片間距大于后排的翅片間距。采用這種排列順序，由于前排翅片間距較大，結(jié)霜后不容易堵塞，阻力小，隨之氣體壓降下降較小，空氣經(jīng)過蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)面的前幾排管后相對濕度下降，經(jīng)過蒸發(fā)器后幾排的排管時(shí)，結(jié)霜量增加不多。即結(jié)霜主要發(fā)生在蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)面的前幾排翅片管，在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加前幾排排管的間距，可以削弱結(jié)霜對前排翅片的堵塞作用，延長除霜周期，同時(shí)這樣還可以利用后排的蒸發(fā)面積，減小蒸發(fā)器壓力降，而且由于前后結(jié)霜較均勻，除霜周期也得以延長，使系統(tǒng)穩(wěn)定。這種方式，由于實(shí)施簡單，效果顯著，目前已被廣泛應(yīng)用。

2 設(shè)置冷媒流路上的誘霜部

前述方式雖然可以延長除霜周期，但是，由于霜仍形成于蒸發(fā)器的表面，霜層的形成仍會影響其換熱性能。為了改進(jìn)上述缺點(diǎn)，如圖1所示[2]，在膨脹閥的下游、蒸發(fā)器的上游設(shè)置一個(gè)誘霜部21，且在誘霜部上設(shè)置有突起，使經(jīng)過節(jié)流膨脹的低溫冷媒在經(jīng)過誘霜部后再進(jìn)入蒸發(fā)器，由于誘霜部的溫度較低，且處于風(fēng)向的迎風(fēng)面，因此，濕空氣在流經(jīng)誘霜部時(shí)會再誘霜部先形成霜層，當(dāng)其再流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)，由于濕度的下降，可以大大的減少霜在蒸發(fā)器上的形成。這種方式，霜基本不形成在蒸發(fā)器表面，可以大大延長蒸發(fā)器的除霜時(shí)間。

使用誘霜部雖然可以在一定程度上避免蒸發(fā)器結(jié)霜，但是，當(dāng)誘霜部中霜層增厚，仍必須得停止制冷工況進(jìn)行除霜，必然會影響制冷效率。因此，可以在蒸發(fā)器上游使用兩個(gè)并聯(lián)的誘霜部[3]，通過流路的切換實(shí)現(xiàn)兩個(gè)誘霜部的切換，從而可以對一個(gè)誘霜部進(jìn)行誘霜，一個(gè)誘霜部進(jìn)行除霜，在使用過程中，始終可以保證制冷循環(huán)的正常進(jìn)行。

3 設(shè)置迎風(fēng)面的集霜板

在以上方法中，無論是改變翅片間距，還是設(shè)置誘霜部，冷媒始終會流經(jīng)結(jié)霜的部位，因此，必然會造成該部分冷能的損失，且必然需要對該段存在冷媒的管路進(jìn)行除霜。為此，需要一種較少對換熱管道進(jìn)行除霜的方法。因此，產(chǎn)生了迎風(fēng)面設(shè)置擋板的聚霜方式，如在蒸發(fā)器的迎風(fēng)面上設(shè)置一層帶孔的金屬板[4]，并對不同的孔形狀進(jìn)行研究，使霜形成在金屬板表面的表面，隨后對金屬板進(jìn)行清理或更換即可去除其上的霜；也可以設(shè)置一捕霜板[5]，該捕霜板包括集霜板，和集霜板拼接固定的微霜板，冰箱捕霜板緊密固定在頂層蒸發(fā)器上表面，微霜板位于頂層蒸發(fā)器前側(cè)，集霜板位于頂層蒸發(fā)器后側(cè)。捕霜板引導(dǎo)冷凍室水汽在特定位置聚集結(jié)霜，采用這種方式，使蒸發(fā)器表面微霜或者無霜化。

上述方式都是改進(jìn)換熱器結(jié)構(gòu)的常用方式，其用于抑霜的效果均較為顯著。目前，國內(nèi)外學(xué)者也正在研究換熱器的其他結(jié)構(gòu)對抑霜效果的影響，希望能進(jìn)一步提高抑霜效果。

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