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1、T erch n lc al l 论文 论述 I x ,栏目责任编辑：李鹏 惫芷 li p e n g 1 9 6 3 1 2 6 c o rn 摘 要 ： 本 文通过 对 电冰箱产 品 “ 家电下 ”招标 技 术要 求 中低 电压启 动性 能 的试验 与研 究 ， 从 分析制 冷 系统 的压 力特 性 入手 ，对影 响制 冷 系统平 衡压 力的诸 方 面因素 ，如毛 细 管的流 量 、蒸 发器 的有 效传热 面积 ，制 冷工质 的 充注量 及压 缩机 的选 用 等进行 试验 与研 究 ，以减 少压 缩机 的启 动 负荷 ，进 而 解决 家 用 电冰 箱在低 电压 、 高环 温下启 动 困难
2、问题 ，同 时也 有 利 于提 高家用 电冰箱 的性 能和 节能。 关键词 ：家 用电冰 箱 ；低 电压 启动 ；试验 ；平衡压 力 家用 电冰箱低 电压 启动性能的试验 与研究 合肥美菱股份有限公司 李瞍 1前 言 全 国推广家电下乡产 品 ( 电冰箱 ) 项 目招 标 文件 ( 招标 编 号 ：0 7 1 4一E MT C一 3 2 4 7 3)的第三章电冰箱招标标准和要 求中规定 ： “ 2 l 宽电压设计 ：产品可以在 1 8 7 2 4 2 V 电压波动范围内正常启动”。这一 性能要求主要考虑我国很多地区 ( 特别是广 大的农村地区 ) 的电网电压波动范围较大 ， 在低 电压情况下产
3、 品应能够满足顾客的使 用要求。最近 ，通过对农村市场的走访和调 研 ，低电压启动困难的问题比较突出，特别 是在 环温较 高的 夏季 。 解 决 家 用 电冰 箱在 低 电压 、高 环 温 下 启动 困难 的方法 主要 有两 种 ：一 是在 设计 时 选用低电压启动性能较好的压缩机 ，但这种 压缩 机在 低 电压 启动 时往 往会 引起压 缩机 的 C O P 值下降 ( 试验显示约下降5 )，在其 它条件不变的情况下 ，电冰箱的耗电量将增 大；二是通过对制冷系统的优化设计 ，降低 制冷系统的平衡压力 ，以减小压缩机的启动 负荷。 本文通过对家用 电冰箱制冷系统的优 化设计 ，从分析制冷系统的
4、压力特_生入手 ， 46 Ch i n a Ap p l i a n c e T e c h n o l o g y 对影响制冷系统平衡压力的诸方面因素 ，如 毛细管的流量 、蒸发器的有效传热面积 ，制 冷工质的充注量及压缩机的选用等进行试验 与研究 ，以减少压缩机的启动负荷 ，进而解 决家用电冰箱在低电压 、高环温下启动困难 问题 ，同时也有利于提高家用电冰箱的性能 口 节 台 。 2家 用 电冰箱的 启动负 荷分 析 家用电冰箱的启动 ，是通过 克服施加 在压缩机 电机上的启动负荷来实现的，而加 在压缩机 电机上的启动负荷主要有两部分组 成 ：其一是电冰箱在制冷系统 内部的压力负 荷 ；其
5、二 是压 缩机 本身 的机械 负荷 。制 冷系 统内部的压力负荷主要取决于电冰箱制冷系 统的设计 ，同时又受到家用电冰箱具体的使 用条件如环境温度等的影响 ，并随着制冷系 统高、低压侧压差的增大而增大。因而，在 表 1试验样机的强制开停时间与压力对应表 对家用电冰箱制冷系统进行设计时，所选用 的压缩机应充分考虑到与制冷系统内部的压 力负荷的适应l芏，同时，通过对毛细管的流 量、蒸发器的有效蒸发面积和制冷工质的充 注量等参数的合理匹配，来降低制冷系统的 平衡压力和运行时的高 、低压侧的压差 ，减 小压缩机电机的启动负荷 ，有利于家用 电冰 箱在低 电压 、高环 温下启 动 。 3制冷 系统 的压
6、力 特性试验 3 1试 验条件 电源 ：A C 2 2 0 V 5 0 H z ，恒温测试室的环 境温度T = 3 2 ，试验用电冰箱样机l 台 ，钟 表 1 只 ，压力 表2 只 。 3 2试 验 方法 先将压力表分别连接在试验样机的压 缩机吸 、排气端 ，并在停机状况下放 置于 3 2 恒温试验室8 小时 ，然后强制运行2 小 时 旬T ( h ) 8 8 2 1 0 1 O 3 1 2 1 4 1 6 1 8 压力 平衡压力P s 0 6 2 0 1 8 0 2 4 0 3 6 0 5 4 0 6 2 吸气压力P r 0 1 8 0 1 6 f MP a ) 排气压力D a 1 3 8
7、1 3 4 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时间丁 ( h ( 开机 ) ( 停机 ) 图1试验样 机实行 强制开停时平衡压 力、运 转时吸、 排 气压力随时间 变化 曲线图 时 ，再断电后放置8 z j H ,I ，在这个过程 中分 别测 僻制 冷系 统 的平衡 压 力P s 、压缩 机 运转 时的吸气压力P T 、排气压力P d 值 ，见表1 。 根 据表 l 的数 据 得 出试 验 样 机 压缩 机 实 行 强制 开停 时 制冷系 统平 衡 压力 、运 转 时的 吸、排气压力随时r白 J 的变化曲线 ，如图l 。 3 3试验 结果 的 分析 从 图l 可以看出 ，试验样机停机后
8、，制 冷 系统 的高 、低压 力 差越 来越 小 ，直到 完全 平衡 ，在压力平衡后的一段时间内，制冷系 统平 衡压 力P s 较 小 ，其 内部 的压 力 负荷 也较 小 ，因而有利于压缩机的再次启动。然而， 随着压缩机停机时间的增加 ，制冷系统内的 工质与外界进行热交换 ，吸收热量 ，使制冷 系统的平衡压力上升，当制冷工质与外界热 交换得到平衡时，系统 内的平衡压力P s 为最 高 ，其内部的压力负荷也最大，此时最不利 于 压缩 机 的再次启 动 。实 际上 ，家 用 电冰 箱 由于储 运 、停 电等原 因使 其长 时 间停 机的 情 况是存在的 ，特别是在环温较高的夏季，若 顾客所使用的
9、电网电压越低，电冰箱的启动 就越 困难 。因此 ，有必 要对 制 冷系 统进 行优 化设 计 ，降低 制冷 系统 的 平衡 压力 ，减 小压 缩 机 的启 动负荷 。 4影 响制冷 系统平 衡压 力 的因素 通 过对 制冷 系 统平 衡 压力 的 分析 可 知 ：在环境温度不变的情况下，制冷系统平 衡 压 力的大 小取 决 于系统 内制 冷 工质 的充 注 量 G 与 系统 内容积 V 的 比值 ( G V)大 小 ，而 G V 的值受毛细管的流量 、蒸发器的有效传 热面积 、制冷工质的充注量 、压缩机的选用 等因素的影响。下面通过试验分析的方法来 确定 其影 响 关系 ，找 出减 小制 冷系
10、 统 平衡 压 力的 途径 。 4 1毛细 管 的流量 对平衡 压 力 的影响 毛细管是家用 电冰箱等小型制冷系统 的节流元件，起降压节流作用 ，它的选用应 与制冷系统的其它部件的能力和制冷工质的 充 注量 掴 匹配 。对 于 同一台 电冰 箱来 讲 ，改 变其毛细管的流量 ( 可选择改变毛细管的长 度 或 内径 )，其 制冷 系 统的 制冷 工质 的合 适 充注量G 将会随之变化 ，从而影, a v 值即 制冷 系统 平衡 压力 的大 小 。 4 l l 试验条件 恒 温 试 验 室 的 环 境 温 度 T= 32 ；试 验用 电冰 箱样 机 2 台 ，该 2 台试 验样 机 除 毛细管长度
11、 ( 假定毛细管 内径不变 ) 不 同 外 ，其余部分均相同 ，其 中样机 I 的毛细 管长度L 1 = 3 0 0 0 ram，样机 的毛细管长度 L 2 = 3 5 0 0 ram，压 力表 4 只 ，电压 表 1 只等 。 4 l 2试验方法及结果 C h i n a A p p li a n c e T e c h n o l o g y 寓 先 将 压 力 表分 别接 入试 验 样 机 的压 缩 机的吸 、排气端 ，通过对2 台样机分别做制 冷系统匹配试验 ( 同一样机试验不同的制冷 工质充注量 )，选择综合性能最佳的制冷工 质 充 注 量G值 为该 样 机相 匹配 的制 冷工 质
12、充 注 量 。同 时按 上述 制冷 系统 压力 特 l生试验 得 出 各样 机 的制 冷系 统平 衡压 力P s ，并测 出 最 低启 动 电压V 值 ，见表 2 。 4 l 3 试验结果分析 从 表 2 可 如 ：制 冷 系 统在 其 它条 件 不变 的情况下 ，毛细管的选用不易过长 ( 内径不 变 )，因为毛细管越长 ，其制冷工质的流量 越 小 ，流 动阻 力越 大 ，制 冷系统 的 平衡压 力 将 越高 ，低 电压启 动越 困难 ，电冰箱 的耗 电 量 增大 ；同时 ，毛 细管 的选 用也 不能 过短 ， 因为过短的毛细管 ( 内径不变 )，其制冷工 质的流量偏大 ，毛细管内易混入热蒸气
13、，使 蒸发温度升高 ，制冷量减小 ，另外还易造成 液体倒 回压缩机 而产生“ 液击 ”现象损坏 压缩 机 。 因而 ，选用 合适 的毛 细管 流量 有利 于 电 冰 箱 的 性 能 提 高 ( 包 括 低 电压 启 动 性 能 )，而合适的毛细管流量是根据制冷系统 的反复匹配试验来确定的。 4 2 蒸发 器 的有 效传 热面 积对 平衡压 力 的影 响 4 2 l 试验条件 恒温 实验 室 的环境 温度 T = 3 2 ；试验 用 电冰箱样机2 台，该2 台试验样机除蒸发器的有 效传热面积不同外，其余均相同，通过改变蒸 发器的结构 ( 如由贴管式改为压合式等 )，计 算得样机 的蒸发器有效传热
14、面积是样机 I 的 表2毛细 管的流量对制冷系统的平衡压 力、启动电压的影 响 毛细管长度L 相匹配 的制冷工质 平衡压 力P s 启动电压V 低 电压启动 试验样机 f mm1 充注量G( 克) f MP a ) ( V ) 性能判定 样机 I 3 0 0 0 I 2 0 O 5 5 I 7 2 合格， 较好 样机 I I 3 5 0 0 1 3 5 0 6 4 1 8 1 合格 表3蒸发器的有效传 热面积对制冷系统的平 衡压 力、启动电压 的影 响 蒸发器的有 相 匹配的制冷工质 平衡压力P s 启动电压V 低 电压启动 试验样机 效传热面积 充注量G( 克) f MP a 1 ( V ) 性能判定 样 机 I a 1 4 8 0 7 2 1 7 9 合格 样 机 1 2 5 a 1 2 4 0 5 7 1 7 0 合格 较好 Ch i n a Ap p l i a n c e T e c h n o l o g y 47 4 0 8 6 4 0 o 0 0 0
