冰箱是家用電器中唯一的全天耗電用品，給人們帶來舒適生活的同時(shí)，也消耗了大量的
電能。我國《家用電冰箱耗電量限定值及能源效率等級（GB12021.2-2003）》的出臺，已經(jīng)強(qiáng)制性地要求在冰箱上進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，以更加節(jié)能。當(dāng)前冰箱的生產(chǎn)中主要通過采用以下方法，如使用高效壓縮機(jī)，加強(qiáng)系統(tǒng)匹配的研究，加厚隔熱層，采用真空絕熱技術(shù)以及改進(jìn)換熱器強(qiáng)化換熱技術(shù)等來提高電能利用效率，并取得了一定成果。從制冷系統(tǒng)來說，冷凝器承擔(dān)向外散熱的任務(wù)，熱負(fù)荷皆加于其上，因而是需加強(qiáng)節(jié)能研究的主要部件之一。家用冰箱上的冷凝器主要有絲管式、百葉窗式和箱壁式，其換熱機(jī)理都是內(nèi)部高溫制冷劑通過其與周圍環(huán)境進(jìn)行對流和輻射來散熱。近年來對冰箱冷凝器的研究和應(yīng)用，可以從以下幾個(gè)方面分別闡述。
1結(jié)構(gòu)型式的演變
從冰箱出現(xiàn)至今多年使用情況來看，冷凝器型式基本如前文所述之三種：
1.1絲管式冷凝器
絲管式冷凝器的邦迪管彎成多個(gè)S形,并與多根鋼絲點(diǎn)焊在一起。這種冷凝器體積小，重量輕，散熱效果好，便于機(jī)械化生產(chǎn)，換熱系數(shù)高于平板式冷凝器約50，也比百葉窗式冷凝器高10~15，其換熱系數(shù)k=12~15kcal/m2.h.℃，因而成為20世紀(jì)80年代中期以后生產(chǎn)的電冰箱普遍采用的形式。絲管式冷凝器需專門生產(chǎn)設(shè)備和邦迪管。邦迪管分單層卷制管和雙層卷制管兩種。單層卷制管只在內(nèi)表面鍍銅。鋼絲直徑為1.6～2.0mm，鋼絲間距約為5～8mm。水平鋼絲冷凝器的效率高于垂直鋼絲冷凝器的效率。
1.2百葉窗式冷凝器
百葉窗式冷凝器也可算是翅片管式冷凝器的一種，一般是由φ5-6mm鍍銅管式或銅管，其上抱有φ0.5-0.6mm厚沖孔鋼板組成，工藝簡單，幾乎與絲管式冷凝器同時(shí)開始應(yīng)用，鑒于其結(jié)構(gòu)和散熱效果皆弱于前者，因而自上世紀(jì)八十年代末期已經(jīng)開始減少。
1.3箱壁式冷凝器
箱壁式也陳平背式，間壁式，板管式，內(nèi)藏式，（hot-wall,tube-plate,wrappertype）由φ5-6mm鍍銅鋼管單層薄壁管式或銅管，用鋁箔粘附于外鋼板上或與冰箱外鋼板的內(nèi)壁點(diǎn)焊而成，結(jié)構(gòu)緊湊，不占用外部空間，不易損傷，便于清潔，平整美觀。由于和箱壁有熱傳遞，所以冰箱隔熱層厚于前兩種。
冷凝管和鋼板（即冷凝板）的連粘，理論上其接觸只能是一條線，如果管的垂直度或板的平整度不能保證，甚至?xí)且粭l“虛”線。為確保二者能緊密接觸，同時(shí)加大由管或板的傳熱面積，一種圓管變扁管的研究也進(jìn)行過，如下圖1所示。
不管結(jié)構(gòu)型式如何，如何加強(qiáng)散熱是一個(gè)主題，大結(jié)構(gòu)型式下的小調(diào)整，管的橫向、豎向布置，橫豎交叉布置都有研究，據(jù)稱冷凝器豎向能加速空氣流動(dòng)，橫向則能加大擾動(dòng)，何種方式更優(yōu)是見仁見智，尚無定論。
圖1圓管與扁管的比較示意圖
文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了橫、豎盤管混排結(jié)構(gòu)冷凝器，通過分析冷凝器內(nèi)制冷劑氣液兩相狀態(tài)，流態(tài)變化和內(nèi)、外部換熱條件，得出橫排管冷凝器的換熱系數(shù)比豎排管冷凝器增加3倍以上，采用橫、豎盤管相結(jié)合走向的冷凝器將會提高冷凝器換熱效果。
文獻(xiàn)[2]總結(jié)了冷凝器傳熱量大小的相關(guān)因素，概括了加大散熱的方法，與結(jié)構(gòu)改進(jìn)有關(guān)的有：加大管徑合理布局以減少流阻，將冷凝器設(shè)計(jì)成螺紋管以使內(nèi)壁面形成紊流，加長冷凝器（管）的方式來加大對流換熱面積，采用高導(dǎo)熱系數(shù)及較薄壁厚的材料，在外壁上加肋片，努力提高外壁面溫度及加深外壁面顏色以增大熱輻射強(qiáng)度等方式來提高其散熱效率。同時(shí)，對于在冷凝過程中起重要作用的防露管，提出應(yīng)保證利用液相制冷劑作為防凝露的熱媒，以取得較小的溫差，避免向箱內(nèi)散熱過多，故而不要直接將防露管接壓縮機(jī)的排氣管。而文獻(xiàn)[1]則表示，對于以R600a為制冷劑的冰箱，可以直接將防露管接壓縮機(jī)出口。
文獻(xiàn)[3]探討了一種箱壁式冷凝器豎直通道布置方式的思路，既具有普通箱壁式冰箱的優(yōu)點(diǎn)，又能明顯增大換熱系數(shù)。
中科院理化所近年研制出一種“蓄冷（熱）式不間斷工作冷凝器、蒸發(fā)器”，通過在傳統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器上加裝“蓄冷（熱）液”等關(guān)鍵技術(shù)手段，儲存冰箱壓縮機(jī)工作輸出的能量，在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)繼續(xù)釋放熱（冷）量，實(shí)現(xiàn)冰箱冷凝器和蒸發(fā)器不間斷工作，從而開拓?cái)U(kuò)展傳熱時(shí)間，有效降低傳熱溫差，達(dá)到制冷節(jié)能的目的。據(jù)測試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
電能。我國《家用電冰箱耗電量限定值及能源效率等級（GB12021.2-2003）》的出臺，已經(jīng)強(qiáng)制性地要求在冰箱上進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，以更加節(jié)能。當(dāng)前冰箱的生產(chǎn)中主要通過采用以下方法，如使用高效壓縮機(jī)，加強(qiáng)系統(tǒng)匹配的研究，加厚隔熱層，采用真空絕熱技術(shù)以及改進(jìn)換熱器強(qiáng)化換熱技術(shù)等來提高電能利用效率，并取得了一定成果。從制冷系統(tǒng)來說，冷凝器承擔(dān)向外散熱的任務(wù)，熱負(fù)荷皆加于其上，因而是需加強(qiáng)節(jié)能研究的主要部件之一。家用冰箱上的冷凝器主要有絲管式、百葉窗式和箱壁式，其換熱機(jī)理都是內(nèi)部高溫制冷劑通過其與周圍環(huán)境進(jìn)行對流和輻射來散熱。近年來對冰箱冷凝器的研究和應(yīng)用，可以從以下幾個(gè)方面分別闡述。
1結(jié)構(gòu)型式的演變
從冰箱出現(xiàn)至今多年使用情況來看，冷凝器型式基本如前文所述之三種：
1.1絲管式冷凝器
絲管式冷凝器的邦迪管彎成多個(gè)S形,并與多根鋼絲點(diǎn)焊在一起。這種冷凝器體積小，重量輕，散熱效果好，便于機(jī)械化生產(chǎn)，換熱系數(shù)高于平板式冷凝器約50，也比百葉窗式冷凝器高10~15，其換熱系數(shù)k=12~15kcal/m2.h.℃，因而成為20世紀(jì)80年代中期以后生產(chǎn)的電冰箱普遍采用的形式。絲管式冷凝器需專門生產(chǎn)設(shè)備和邦迪管。邦迪管分單層卷制管和雙層卷制管兩種。單層卷制管只在內(nèi)表面鍍銅。鋼絲直徑為1.6～2.0mm，鋼絲間距約為5～8mm。水平鋼絲冷凝器的效率高于垂直鋼絲冷凝器的效率。
1.2百葉窗式冷凝器
百葉窗式冷凝器也可算是翅片管式冷凝器的一種，一般是由φ5-6mm鍍銅管式或銅管，其上抱有φ0.5-0.6mm厚沖孔鋼板組成，工藝簡單，幾乎與絲管式冷凝器同時(shí)開始應(yīng)用，鑒于其結(jié)構(gòu)和散熱效果皆弱于前者，因而自上世紀(jì)八十年代末期已經(jīng)開始減少。
1.3箱壁式冷凝器
箱壁式也陳平背式，間壁式，板管式，內(nèi)藏式，（hot-wall,tube-plate,wrappertype）由φ5-6mm鍍銅鋼管單層薄壁管式或銅管，用鋁箔粘附于外鋼板上或與冰箱外鋼板的內(nèi)壁點(diǎn)焊而成，結(jié)構(gòu)緊湊，不占用外部空間，不易損傷，便于清潔，平整美觀。由于和箱壁有熱傳遞，所以冰箱隔熱層厚于前兩種。
冷凝管和鋼板（即冷凝板）的連粘，理論上其接觸只能是一條線，如果管的垂直度或板的平整度不能保證，甚至?xí)且粭l“虛”線。為確保二者能緊密接觸，同時(shí)加大由管或板的傳熱面積，一種圓管變扁管的研究也進(jìn)行過，如下圖1所示。
不管結(jié)構(gòu)型式如何，如何加強(qiáng)散熱是一個(gè)主題，大結(jié)構(gòu)型式下的小調(diào)整，管的橫向、豎向布置，橫豎交叉布置都有研究，據(jù)稱冷凝器豎向能加速空氣流動(dòng)，橫向則能加大擾動(dòng)，何種方式更優(yōu)是見仁見智，尚無定論。
圖1圓管與扁管的比較示意圖
文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了橫、豎盤管混排結(jié)構(gòu)冷凝器，通過分析冷凝器內(nèi)制冷劑氣液兩相狀態(tài)，流態(tài)變化和內(nèi)、外部換熱條件，得出橫排管冷凝器的換熱系數(shù)比豎排管冷凝器增加3倍以上，采用橫、豎盤管相結(jié)合走向的冷凝器將會提高冷凝器換熱效果。
文獻(xiàn)[2]總結(jié)了冷凝器傳熱量大小的相關(guān)因素，概括了加大散熱的方法，與結(jié)構(gòu)改進(jìn)有關(guān)的有：加大管徑合理布局以減少流阻，將冷凝器設(shè)計(jì)成螺紋管以使內(nèi)壁面形成紊流，加長冷凝器（管）的方式來加大對流換熱面積，采用高導(dǎo)熱系數(shù)及較薄壁厚的材料，在外壁上加肋片，努力提高外壁面溫度及加深外壁面顏色以增大熱輻射強(qiáng)度等方式來提高其散熱效率。同時(shí)，對于在冷凝過程中起重要作用的防露管，提出應(yīng)保證利用液相制冷劑作為防凝露的熱媒，以取得較小的溫差，避免向箱內(nèi)散熱過多，故而不要直接將防露管接壓縮機(jī)的排氣管。而文獻(xiàn)[1]則表示，對于以R600a為制冷劑的冰箱，可以直接將防露管接壓縮機(jī)出口。
文獻(xiàn)[3]探討了一種箱壁式冷凝器豎直通道布置方式的思路，既具有普通箱壁式冰箱的優(yōu)點(diǎn)，又能明顯增大換熱系數(shù)。
中科院理化所近年研制出一種“蓄冷（熱）式不間斷工作冷凝器、蒸發(fā)器”，通過在傳統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器上加裝“蓄冷（熱）液”等關(guān)鍵技術(shù)手段，儲存冰箱壓縮機(jī)工作輸出的能量，在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)繼續(xù)釋放熱（冷）量，實(shí)現(xiàn)冰箱冷凝器和蒸發(fā)器不間斷工作，從而開拓?cái)U(kuò)展傳熱時(shí)間，有效降低傳熱溫差，達(dá)到制冷節(jié)能的目的。據(jù)測試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
