浅论家用冰箱冷凝器技术发展趋势

冰箱是家用电器中唯一的全天耗电用品，给人们带来舒适生活的同时，也消耗了大量的


电能。我国《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级（GB12021.2-2003）》的出台，已经强制性地要求在冰箱上进行技术改造和创新，以更加节能。当前冰箱的生产中主要通过采用以下方法，如使用高效压缩机，加强系统匹配的研究，加厚隔热层，采用真空绝热技术以及改进换热器强化换热技术等来提高电能利用效率，并取得了一定成果。从制冷系统来说，冷凝器承担向外散热的任务，热负荷皆加于其上，因而是需加强节能研究的主要部件之一。家用冰箱上的冷凝器主要有丝管式、百叶窗式和箱壁式，其换热机理都是内部高温制冷剂通过其与周围环境进行对流和辐射来散热。近年来对冰箱冷凝器的研究和应用，可以从以下几个方面分别阐述。

1结构型式的演变

从冰箱出现至今多年使用情况来看，冷凝器型式基本如前文所述之三种：

1.1丝管式冷凝器

丝管式冷凝器的邦迪管弯成多个S形,并与多根钢丝点焊在一起。这种冷凝器体积小，重量轻，散热效果好，便于机械化生产，换热系数高于平板式冷凝器约50，也比百叶窗式冷凝器高10~15，其换热系数k=12~15kcal/m2.h.℃，因而成为20世纪80年代中期以后生产的电冰箱普遍采用的形式。丝管式冷凝器需专门生产设备和邦迪管。邦迪管分单层卷制管和双层卷制管两种。单层卷制管只在内表面镀铜。钢丝直径为1.6～2.0mm，钢丝间距约为5～8mm。水平钢丝冷凝器的效率高于垂直钢丝冷凝器的效率。

1.2百叶窗式冷凝器

百叶窗式冷凝器也可算是翅片管式冷凝器的一种，一般是由φ5-6mm镀铜管式或铜管，其上抱有φ0.5-0.6mm厚冲孔钢板组成，工艺简单，几乎与丝管式冷凝器同时开始应用，鉴于其结构和散热效果皆弱于前者，因而自上世纪八十年代末期已经开始减少。

1.3箱壁式冷凝器

箱壁式也陈平背式，间壁式，板管式，内藏式，（hot-wall,tube-plate,wrappertype）由φ5-6mm镀铜钢管单层薄壁管式或铜管，用铝箔粘附于外钢板上或与冰箱外钢板的内壁点焊而成，结构紧凑，不占用外部空间，不易损伤，便于清洁，平整美观。由于和箱壁有热传递，所以冰箱隔热层厚于前两种。

冷凝管和钢板（即冷凝板）的连粘，理论上其接触只能是一条线，如果管的垂直度或板的平整度不能保证，甚至会是一条“虚”线。为确保二者能紧密接触，同时加大由管或板的传热面积，一种圆管变扁管的研究也进行过，如下图1所示。

不管结构型式如何，如何加强散热是一个主题，大结构型式下的小调整，管的横向、竖向布置，横竖交叉布置都有研究，据称冷凝器竖向能加速空气流动，横向则能加大扰动，何种方式更优是见仁见智，尚无定论。

图1圆管与扁管的比较示意图

文献[1]设计了横、竖盘管混排结构冷凝器，通过分析冷凝器内制冷剂气液两相状态，流态变化和内、外部换热条件，得出横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加3倍以上，采用横、竖盘管相结合走向的冷凝器将会提高冷凝器换热效果。

文献[2]总结了冷凝器传热量大小的相关因素，概括了加大散热的方法，与结构改进有关的有：加大管径合理布局以减少流阻，将冷凝器设计成螺纹管以使内壁面形成紊流，加长冷凝器（管）的方式来加大对流换热面积，采用高导热系数及较薄壁厚的材料，在外壁上加肋片，努力提高外壁面温度及加深外壁面颜色以增大热辐射强度等方式来提高其散热效率。同时，对于在冷凝过程中起重要作用的防露管，提出应保证利用液相制冷剂作为防凝露的热媒，以取得较小的温差，避免向箱内散热过多，故而不要直接将防露管接压缩机的排气管。而文献[1]则表示，对于以R600a为制冷剂的冰箱，可以直接将防露管接压缩机出口。

文献[3]探讨了一种箱壁式冷凝器竖直通道布置方式的思路，既具有普通箱壁式冰箱的优点，又能明显增大换热系数。

中科院理化所近年研制出一种“蓄冷（热）式不间断工作冷凝器、蒸发器”，通过在传统冷凝器和蒸发器上加装“蓄冷（热）液”等关键技术手段，储存冰箱压缩机工作输出的能量，在压缩机停机时继续释放热（冷）量，实现冰箱冷凝器和蒸发器不间断工作，从而开拓扩展传热时间，有效降低传热温差，达到制冷节能的目的。据测试节能28-50。成本的增加是其推广使用的主要障碍。