家用冰箱毕业论文开题报告

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1、本科毕业论文 (开题报告 ) 题目：家用电冰箱节能与环保设计学院：机电学院专业：热能与动力工程姓名：同组学生：指导教师 ：2011 年 3 月 19 日一、设计背景 冰箱是我国家电行业的传统产品，尤其是家电下乡政策推行之后，我国家用 电冰箱的产量进一步提升，具体数据见表一及图一。统计数据分析表明，2009年中国电冰箱的产量为6063.6 万台，同比增长27% ，比 2008 年涨幅提高 19 个 百分点。表 1 2008-2009年中国家用电冰箱产量及同比统计年份2008 2009 产量（万台）4756.9 6063.6 同比（ % ）8 27 图 1 2009年中国家用电冰箱产量各省份比例分

2、配然而与我国冰箱制造大国不大适应的是我国冰箱的设计理念与制造技术等 与西方发达国家相比有一定差距，这制约了我国冰箱业的发展， 如何应对新的竞 争形式与新的增长方式， 实现行业健康可持续发展， 是行业面临的一个重大课题， 一方面 , 世界冰箱行业经过几十年的发展, 跨国公司之间的技术差距已越来越小， 趋于同质化； 另一方面， 国内冰箱企业历经十多年的发展，与跨国公司相比技术 方面没有明显差距， 国内企业之间技术差距也越来越小，呈同质化趋势。 现如今 在国家低碳化发展的政策下， 在加大研发新产品力度的同时， 降低能耗成为了白 色家电行业的一种趋势。二、冰箱的技术现状及发展趋势 为了积极响应 199

3、2 年哥本哈根第四次保护臭氧层议定书缔约国大会决议，执行中国消耗臭氧物质逐步淘汰国家方案和中国家用制冷行业CFCs逐步 淘汰战略研究的有关规定和要求，保护臭氧层，保护环境，各冰箱厂家纷纷顺 应国际潮流， 根据各公司的实际进行了经济技术评估，最终决定本公司的替代路 线。节能、环保已经成为现在国内外各大家电公司的卖点，根据目前形势 , 节能 冰箱已经成为众心所向、 众望所归的消费趋势。 降低能耗主要的着手点有以下几 个方面 。 1、改进隔热材料 CFC-11 是过去冰箱中的常用制冷剂，其易于发泡，热传导率好，隔热效果 好，但由于其对臭氧层的破坏，发达国家已从1996 年停止使用，我国也在2005

4、年开始禁用。在电冰箱生产过程中，CFC耗用量最多的不在于制冷剂而在于电冰 箱的隔热层材料中的发泡剂。 一般来说，一台电冰箱隔热层发泡所需的R11约为 制冷剂 R12充注量的 45 倍(600-800g) 。不过隔热层耗用R11的替代问题比起 制冷剂 R12的替代要相对容易些， 可通过多种途径予以解决。 目前对电冰箱发泡 剂 R11的替代主要采用两种方案， 即 R141b和环戊烷。前者为美国采用的主要方 案，但由于 R141b的 ODP 值为 0.11 、GWP 值为 0.12，还不能作为最后替代R11 的物质。并且， R141b对电冰箱内胆 ABS板材有腐蚀，需采用双层拱挤板或改性 ABS板，

5、因而造成运行费用的增加。另外，在泡沫物理性方面，R141b泡沫的成 型稳定性差，需要对工艺进行改进来保证使用。R141b 的禁用时间已定为2003 年，为此，欧洲一些国家(如德国、意大利、荷兰、英国、瑞典、丹麦、挪威等) 部分采用了环戊烷方案。 到目前为止， 这些国家采用环戊烷替代R11的方案已有 多年，技术上也较为成熟，在电冰箱的能耗、成本、生产及使用安全、维修等方 面考虑都很周到，生产的自动化水平非常高。最典型的是德国博土西门子公 司的电冰箱厂， 该厂自 1993 年改用环戊烷后， 在生产安全上采用了精密的通风、 隔离、防爆、防静电、报警等措施，已生产了500 万台环戊烷发泡的电冰箱，没

6、有发生过问题。 在日本，虽然前些年以 R141b为主要方案， 但近年来很多电冰箱 厂也改为环戊烷方案。 在国内，有无锡松下电冰箱厂、 博西扬制冷有限公司等采 用了环戊烷发泡生产线； 新飞集团也引进了德国亨内机公司环戊烷发泡生产线实 现每年 60 万台的生产能力； 还有科龙、海尔都实现了环戊烷发泡生产线的改造。 同时，对于其他隔热方式的研究正在继续，欧洲一些冰箱厂开始采用真空隔 热技术，采用箱中套箱的方法能够进一步提高隔热效果。故对新一代发泡剂的需 求特点为：高的效能、好的TEWI(Total Equivalent Warming Impact，综合温 室效应 ) 值，低的POCP(Potoch

7、emistry Ozone Creation Potenitial,化合物光 化学臭氧产生潜能 )值及不可燃。 2、改进制冷剂 目前，我国电冰箱行业主要有两种替代方案，即海尔、科龙等采用异丁烷 (HC-600a)替代 CFC-12 、环戊烷 (C5H10) 替代 CFC-11方案和华凌、上菱等无霜冰箱 生产厂及新飞等采用的HFC-134a替代 CFC-12 、HCFC-141b或 C5H10替代 CFC-11 方案。 对方案一，由于 HC-600a及 C5H10的 ODP=0 ，GWP0，环保性能好，且容易获 得。不足的是它们均易燃易爆， 所以在冰箱设计、 生产和使用维修过程中都要考 虑严格的

8、防火、防爆措施，贮运、生产、维修现场需通风良好且安装气体浓度监 测及报警装置。 对 HC-600a ，压缩机容积相对于CFC-12需增大 70% 以上，制冷性 能好，有明显节能效果。 但必须采用蒸发器固定在聚氨酯泡沫中形式，冰箱内电 气元件要采用防爆型， 最好装在冰箱外部， 压缩机电机保护开关也需防爆。其维修也较麻烦， 不能气焊或电焊， 对 HC-600a充注量精度要求高。 这对蒸发器固定 在冷冻室内，且有化霜、定时、温控等电气元件的无霜冰箱安全性方面很难保证， 故至今 HC-600a仅用于直冷冰箱。 环戊烷作发泡剂的泡沫成品中， 环戊烷的易燃 性已不再明显，已用于无霜冰箱生产中。因而也被认为

9、是目前CFC-11的首选替 代物。但其绝热性能较CFC-11差 15% 20% ，需采用微孔发泡技术及加厚发泡层 方法来改善绝热性能。 方案二中的 HFC-134a热物理性能与 CFC-12十分接近，使用安全， ODP=0 ， 但 GWP=0.34 ，稍高，目前成本偏高 ( 是 CFC-12的 34 倍) ，且制造工艺相对复 杂，对制冷系统管路中残油、水份、杂质等含量要求特别苛刻，维修要求严格。 至于 HCFC-141b ，工艺相对简单且安全，但ODP=0.11 ，GWP=0.13 ，均不为零，属 过渡性替代物，发达国家须在 2003年禁用，中国也将在 2030 年禁用。HCFC-141b 对

10、冰箱内胆 ABS有浸蚀作用，需采用改性 ABS 。 其绝热性能较 CFC-11差 5% 10% ， 需采用微孔发泡技术及加厚发泡层来改善，这些均使产品成本提高。 总之，方案一的前期设备投入大， 而方案二则后期运行费用高，原材料成本 高，二者互有利弊，估计会在相当一段时间内共存。 而国际上针对冰箱制冷剂CFC-12 的主要替代物即所谓的环保制冷剂为： HFC-134a,HC即其混合物制冷剂和HCFC 混合制冷剂。为提高能效，新制冷剂的 研发一直在继续进行， 但在现有的条件下制冷剂的未来趋势是 开发新的理想 的纯工质制冷剂的可能性较小 作为环保要求与安全要求的的折衷， 天然的工 质有可能再度兴起。

11、 根据我国的现状和环保的要求， 制冷剂的选择应根据一下几 点标准： HCs的再兴，取决于寻求环保要求与安全要求的的折衷，有赖于减少 安全风险新技术的开发，同样，CO2的再次发展，也有待于科技的进步；正确 认识制冷机的作用，给予足够重视和必要的“地位”。混合物可以发挥“优势互 补，取长补短”的作用。3、压缩机的选用 为降低冰箱的能耗，在综合对其各部件的优化设计、改良 性能以外，提高 压缩机的效率是最主要的决定因素。从 2000 年开始，压缩机的COP 从 1.3 左 右上升 1.8 左右，基本上将冰箱的能耗降低 5 0 ，当压缩机的技术发展到一 定程度后，再提高压缩机的CO P已经是有相当的困难

12、，因此目前市场上开始推 行变频压缩机变频压缩机主要以直流变频为主，采用 B L DC 电机，目前它的 效率也可以达到 1.8 左右 的水平，与高效的交流定频压缩机能效相差不大。对 于它在低转速和高转速的运行情况下，其效率会比在中转速的情况下有所降低。 对于变频压缩机来说，需要变频板的控制，会消耗 2 W 左右的能耗；而且主控 板还需要采用开关电源设计，对比于机械温控或开关电源控制的普通冰箱，大 约增加 0.05 kWh24 h 的能耗。因此，要根据不同类型的冰箱决定是否采用变 频压缩机。 4、优化制冷系统设计 采用强化传热机理设计蒸发器和冷凝器，运用计算机对制冷系统优化匹配及 动态模拟仿真。

13、在冷冻室设蓄冷器， 采用双稳态电磁阀 ( 阀本身几乎不耗电 )，通 过切换制冷剂流向，对冷冻室、冷藏室温度分别进行控制，以达到节能效果。同 时还可使冷藏室变成冷冻室、冰温室、或关闭不用，具有变温功能，更大程度上 满足了不同消费者对冰箱温度的细化需要，方便了不同季节不同的储物需求。 5、多循环系统的研究对于采用双循环制冷系统的冷藏室和冷冻室是两个独立分开的制冷循环系 统。它能精确控制各间室的温度。 一方面满足了食物分类保存和提高保鲜度的需 要; 另一方面，也达到了静音节能的目的。它的工作原理是：冰箱启动后，电磁 阀先接通冷藏室的毛细管， 使冷藏室的温度迅速下降。 冷藏室温度达到设定温度 时，电磁

14、阀再接通冷冻室毛细管，进行集中制冷。 的冷冻室的温度达到设定温度 时，压缩机停止运转， 以后无论那个间室温度高于设定温度，压缩机均会开机并 接通对应的毛细管进行制冷， 确保冷量的合理分配。 制冷效率更高， 保鲜效果更 好，从而达到箱内。 采用计算机仿真技术设计冷冻系统，使冰箱的制冷性能达到 最优化。 6、转换阀技术 有些冰箱生产厂家采用了一些自行并发的节能技术：首先配备了二阀系统， 即在原有冷媒流量可变阀的基础上增加一个转换阀，能够最大限度地利用冷却系 统中的冷媒。 比如在冷凝器出口采用一个高压停机保持阀技术，具有一定的节能 效果。 随着对低碳社会的倡导， 环保产品也越来越受到人们的亲睐，根据

15、中国消 耗臭氧物质逐步淘汰国家方案 和中国家用制冷行业CFCs逐步淘汰战略研究 的有关要求，我国制冷行业在2005 年前已完全禁止使用CFC-12和 CFC-11 。近 几年 HFC-134a和 HC-600a替代了 CFC-12 ，C5H10和 HFC-245Fa等制冷剂替代了 CFC-11 。环保冰箱将发展迅速，日渐成为市场主流。为保护地球环境，抑制温室 效应，废弃的电冰箱如何处理， 如何建立良好的的回收、 废弃及分解的高效社会 系统，就成为我国行业面对的一个重要课题。三、研究内容 随着世界经济贸易扩大和各国文化间的相互渗透，国内消费的国际化趋势开 始显现，居民在消费方面表现出很大的差异性

16、和阶段性。在21 世纪最初的10 多年里，基本消费趋势将是持续的消费升级，居民消费总体从重视生活水平的提 高向重视生活质量的提高转变， 人们将更注重冰箱的品牌， 环保和节能。智能化、 方便化、个性化、绿色化的冰箱将成为消费时尚，且消费市场正在出现不依赖于 使用中的冰箱的自然寿命是否完结。 本文主要从冰箱所用材料和制冷系统管道布 置的优化方面入手，提升冰箱性能。 1 电冰箱的形体布置 1.1 电冰箱的 U壳及后板 U壳（即侧面以及顶面一体）目前主要是铁皮喷漆，少数高端的用不锈钢材 料。板材一般是大宗采购钢板， 冰箱厂家自行冲压折弯， 冰箱的后背钢板一般采 用很薄的热锌板制作， 是冲孔和折形， 工序较少。 少数品牌的后背钢板选择使用 纸质外壳，出于发泡压力考虑，纸壳一般需要覆膜和包边（边缘包铁板），成本 不会比普通的后背钢板低， 但有些厂家出于环保考虑会选用。海尔几款外销的型 号是使用后背纸壳的，但在国内不被认同，而且纸壳的话，冷凝器需要外露在 纸壳后面，影响外观。 1.2 电冰箱的内胆（即冷藏、冷冻胆） 现在国内冰箱比较好的内胆材料为A