冰箱是家用電器中唯一的全天耗電用品，給人們帶來(lái)舒適生活的同時(shí)，也消耗了大量的電能。我國(guó)《家用電冰箱耗電量限定值及能源效率等級(jí)（GB12021.2-2003）》的出臺(tái)，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(guò)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(lái)提高電能利用效率，并取得了一定成果。從制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(guò)其與周?chē)h(huán)境進(jìn)行對(duì)流和輻射來(lái)散熱。近年來(lái)對(duì)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(lái)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(zhuān)門(mén)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(jiǎn)單，幾乎與絲管式冷凝器同時(shí)開(kāi)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(kāi)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(guò)，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(chēng)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(jiàn)仁見(jiàn)智，尚無(wú)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(pán)管混排結(jié)構(gòu)冷凝器，通過(guò)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(pán)管相結(jié)合走向的冷凝器將會(huì)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(zhǎng)冷凝器（管）的方式來(lái)加大對(duì)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(lái)提高其散熱效率。同時(shí)，對(duì)于在冷凝過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(chǔ)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(kāi)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(cè)試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
2設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)
80年代末，國(guó)內(nèi)冰箱產(chǎn)品在進(jìn)行冷凝器設(shè)計(jì)時(shí)，冷凝換熱系數(shù)主要取經(jīng)驗(yàn)值，90年代中期，文獻(xiàn)[4,5]提出了設(shè)計(jì) 計(jì)算絲管式和箱壁式冷凝器較有影響的兩種思路，根據(jù)一般冰箱運(yùn)行工況，容積，確定熱負(fù)荷，由此得出單位面積散熱量、面積，進(jìn)而確定長(zhǎng)寬尺寸，這種方法推廣了在冷凝器設(shè)計(jì)方面精確計(jì)算的思路，在了解最基本的設(shè)計(jì)原理和流程方面，也很方便。
但是在計(jì)算過(guò)程中，仍然忽略了以下因素，由于管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)相對(duì)管外換熱系數(shù)大得多，故冷凝換熱熱阻很小，在計(jì)算中就忽略了管內(nèi)制冷劑冷凝放熱系數(shù)，自制冷劑向空氣傳播過(guò)程中的接觸熱阻，污垢熱阻，甚至于管壁熱阻都忽略不計(jì)，同時(shí)，也不考慮透過(guò)箱體隔熱層向箱內(nèi)的漏熱；另一方面，對(duì)空氣熱濕性質(zhì)不同時(shí)對(duì)換熱的影響也考慮甚少。近年來(lái)的研究已考慮這些因素，Bansal[6]就綜合考慮各種因素，建立了箱壁式冷凝器的數(shù)學(xué)模型。對(duì)冰箱冷凝器設(shè)計(jì)的研究，著重在以下幾個(gè)方面：
2.1管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)的研究
制冷管內(nèi)冷凝換熱研究已經(jīng)有了諸多成果，1979年Shah[7]總結(jié)前人成果，提出于后來(lái)有深遠(yuǎn)影響的冷凝換熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式，這也成了一般制冷劑空調(diào)工程及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)依據(jù)。當(dāng)前總的情況是，從節(jié)省材料和加大制冷劑流速來(lái)看，管徑有減小的趨勢(shì)，目前有的產(chǎn)品中冷凝管內(nèi)徑已經(jīng)低于3mm。
隨著尺寸的減小，表面張力作用增強(qiáng)，使得凝結(jié)換熱機(jī)理與傳統(tǒng)尺寸通道（Dn＞3mm）不同?；诖笸ǖ纼?nèi)凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式很難應(yīng)用于微細(xì)通道。近年來(lái)國(guó)際上對(duì)微細(xì)尺度的研究和應(yīng)用已經(jīng)如火如荼地展開(kāi)，就家用冰箱相近的管徑和流體來(lái)說(shuō)，Yan和Lin[8]研究發(fā)現(xiàn)R134a在管徑為2mm內(nèi)的凝結(jié)換熱系數(shù)在整個(gè)干度范圍內(nèi)比Eckels和Pate[9]在內(nèi)徑為8mm的通道內(nèi)得到的凝結(jié)換熱系數(shù)高10。
總的來(lái)說(shuō)，更適合于細(xì)管的各種流型，針對(duì)特定制冷劑如R134a和R600a的冷凝換熱的研究，越加強(qiáng)，對(duì)冷凝器換熱的設(shè)計(jì)計(jì)算就越準(zhǔn)確，換熱關(guān)聯(lián)式也才能更完善。
2.2冷凝器外壁面換熱
冷凝器外壁面散熱，是以大空間壁面自然對(duì)流換熱理論為基礎(chǔ)，同時(shí)綜合了輻射換熱的理論，如文獻(xiàn)[5,6,7]。
文獻(xiàn)[10]研究了絲管式冷凝器確定系統(tǒng)黑度的方法，同時(shí)對(duì)鋼絲直徑和間距變化對(duì)輻射特性的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，證明間距越小，對(duì)輻射散熱越不利。
文獻(xiàn)[11]利用紅外攝像儀測(cè)得了絲管式冷凝器表面溫度變化，用精確的數(shù)值方法求得了空氣側(cè)總散熱量，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)相比，本方法誤差在10以?xún)?nèi)，證明本公式可以使用。
文獻(xiàn)[12]通過(guò)對(duì)絲管式冷凝器周?chē)諝獾臏囟确植己土鲃?dòng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，證明了絲管式冷凝器兩側(cè)的空氣流動(dòng)是一種踹流狀，同時(shí)建立了計(jì)算絲管式冷凝器周?chē)諝鉁囟认鄬?duì)準(zhǔn)確可靠的數(shù)學(xué)模型。
文獻(xiàn)[13]對(duì)絲管式冷凝器在大空間內(nèi)的自然對(duì)流進(jìn)行三維數(shù)值模擬，結(jié)果表明鋼絲冷凝器的豎絲對(duì)橫管換熱削弱，且這種作用隨著豎絲間距的增加而減小。
對(duì)于鋼絲冷凝器的豎絲，瑞利數(shù)和豎絲間距對(duì)其換熱量都有明顯的影響。隨著瑞利數(shù)和間距的增加其對(duì)流換熱量也在增加。
在箱壁式冷凝器的研究上，文獻(xiàn)[14]以背板為控制容積，將背板的自然對(duì)流和輻射傳熱視為熱匯，建立了具有較高精度的換熱器數(shù)學(xué)模型，可用于求解耦合導(dǎo)熱、自然對(duì)流和輻射的非等溫平板傳熱問(wèn)題。
文獻(xiàn)[15]考慮了背板的非等溫特性，建立了用于計(jì)算箱壁式冷凝器空氣側(cè)換熱的數(shù)學(xué)模型，確定了背板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算公式，并討論了影響空氣側(cè)換熱的因素。
2.3計(jì)算機(jī)模擬方法
經(jīng)過(guò)早期的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬和CFD模擬是一個(gè)熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[16]討論了幾種冷凝器動(dòng)態(tài)模型，并重點(diǎn)研究了動(dòng)態(tài)參數(shù)模型的建立方法，對(duì)冷凝器的質(zhì)量判定，管路的優(yōu)化配置，冷凝器兩相區(qū)的理解等均有重要的意義。文獻(xiàn)[17~19]在冰箱系統(tǒng)仿真中，分析了冷凝器的動(dòng)態(tài)特性，建立了準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并編制出了實(shí)用軟件。文獻(xiàn)[20,21]對(duì)計(jì)算機(jī)模擬在冷凝器中的應(yīng)用也有不同的研究，感興趣的讀者可以參閱。
3材料和視覺(jué)效果
3．1材料
冰箱冷凝器使用的管道材料目前主要是ACR銅管（空調(diào)與制冷用銅管，簡(jiǎn)稱(chēng)ACR銅管）和邦迪管（含鋼質(zhì)焊管）。文獻(xiàn)[22]指出，由于鋼材和銅材的價(jià)格因素，有如下趨勢(shì)：鋼板變薄，銅管變細(xì)，管間距變大，減少鋼和銅的使用量，由于導(dǎo)熱熱阻不是影響散熱的主要因素，理論上用非銅管替代銅管，在管徑相近的情況下可以不改變管道的長(zhǎng)度，而達(dá)到相近的換熱效果。非銅管替代的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)是具有良好的經(jīng)濟(jì)性，它能使企業(yè)明顯降低材料成本。在加工工藝上，如改換非銅管后，不再用彎管工藝，而是用交錯(cuò)開(kāi)的銅鋁接頭來(lái)連接，應(yīng)保證其密封性。
3.2涂漆
冰箱體涂漆最基本的目的是防銹防腐蝕，間接效果是美觀，同時(shí)，一般情況下其輻射換熱系數(shù)，隨著顏色的加深而增大。以往的外置式冷凝器，由于其獨(dú)立性，一般表面涂黑漆，在盡可能大地增加輻射散熱的同時(shí)，并不影響冰箱的整體美觀。在箱壁式冷凝器使用越來(lái)越廣泛的情況下，基本上箱體涂漆顏色決定了冷凝器的顏色，文獻(xiàn)指出，現(xiàn)在產(chǎn)品多是銀灰色，深灰色，淺黑色，灰藍(lán)等深沉色彩，總的趨勢(shì)是顏色較深，既莊重典雅，而不影響輻射散熱。
4結(jié)論和展望
綜上所述，可以看出，冰箱冷凝器并非獨(dú)立發(fā)展，而是做為冰箱的一部分，隨著冰箱節(jié)能、環(huán)保等發(fā)展方向隨之發(fā)展的。
(1)冷凝器研究進(jìn)展比較全面，值得討論之處也較多，個(gè)別節(jié)能的方式方法上尚無(wú)定論。
(2)探索在結(jié)構(gòu)方式上化導(dǎo)致的變化仍在進(jìn)行中。在管間距，管徑，板厚等全面優(yōu)化，找出制冷效果最佳點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的合理性研究。
(3)微細(xì)尺度換熱的研究已經(jīng)起步，微細(xì)管徑的冷凝器將可能是一個(gè)熱點(diǎn)。
(4)數(shù)值模擬和CFD仿真仍將繼續(xù)加強(qiáng)，這對(duì)減少成本，加快研發(fā)周期，得出最佳預(yù)期值具有重要意義。
(5)冰箱制冷系統(tǒng)中各部件不是獨(dú)立的，講究整體效果，因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算冷凝器結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)綜合考慮與其它各部件的匹配。
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(lái)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(zhuān)門(mén)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(jiǎn)單，幾乎與絲管式冷凝器同時(shí)開(kāi)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(kāi)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(guò)，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(chēng)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(jiàn)仁見(jiàn)智，尚無(wú)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(pán)管混排結(jié)構(gòu)冷凝器，通過(guò)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(pán)管相結(jié)合走向的冷凝器將會(huì)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(zhǎng)冷凝器（管）的方式來(lái)加大對(duì)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(lái)提高其散熱效率。同時(shí)，對(duì)于在冷凝過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(chǔ)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(kāi)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(cè)試節(jié)能28-50。成本的增加是其推廣使用的主要障礙。
2設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)
80年代末，國(guó)內(nèi)冰箱產(chǎn)品在進(jìn)行冷凝器設(shè)計(jì)時(shí)，冷凝換熱系數(shù)主要取經(jīng)驗(yàn)值，90年代中期，文獻(xiàn)[4,5]提出了設(shè)計(jì) 計(jì)算絲管式和箱壁式冷凝器較有影響的兩種思路，根據(jù)一般冰箱運(yùn)行工況，容積，確定熱負(fù)荷，由此得出單位面積散熱量、面積，進(jìn)而確定長(zhǎng)寬尺寸，這種方法推廣了在冷凝器設(shè)計(jì)方面精確計(jì)算的思路，在了解最基本的設(shè)計(jì)原理和流程方面，也很方便。
但是在計(jì)算過(guò)程中，仍然忽略了以下因素，由于管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)相對(duì)管外換熱系數(shù)大得多，故冷凝換熱熱阻很小，在計(jì)算中就忽略了管內(nèi)制冷劑冷凝放熱系數(shù)，自制冷劑向空氣傳播過(guò)程中的接觸熱阻，污垢熱阻，甚至于管壁熱阻都忽略不計(jì)，同時(shí)，也不考慮透過(guò)箱體隔熱層向箱內(nèi)的漏熱；另一方面，對(duì)空氣熱濕性質(zhì)不同時(shí)對(duì)換熱的影響也考慮甚少。近年來(lái)的研究已考慮這些因素，Bansal[6]就綜合考慮各種因素，建立了箱壁式冷凝器的數(shù)學(xué)模型。對(duì)冰箱冷凝器設(shè)計(jì)的研究，著重在以下幾個(gè)方面：
2.1管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)的研究
制冷管內(nèi)冷凝換熱研究已經(jīng)有了諸多成果，1979年Shah[7]總結(jié)前人成果，提出于后來(lái)有深遠(yuǎn)影響的冷凝換熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式，這也成了一般制冷劑空調(diào)工程及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)依據(jù)。當(dāng)前總的情況是，從節(jié)省材料和加大制冷劑流速來(lái)看，管徑有減小的趨勢(shì)，目前有的產(chǎn)品中冷凝管內(nèi)徑已經(jīng)低于3mm。
隨著尺寸的減小，表面張力作用增強(qiáng)，使得凝結(jié)換熱機(jī)理與傳統(tǒng)尺寸通道（Dn＞3mm）不同?；诖笸ǖ纼?nèi)凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式很難應(yīng)用于微細(xì)通道。近年來(lái)國(guó)際上對(duì)微細(xì)尺度的研究和應(yīng)用已經(jīng)如火如荼地展開(kāi)，就家用冰箱相近的管徑和流體來(lái)說(shuō)，Yan和Lin[8]研究發(fā)現(xiàn)R134a在管徑為2mm內(nèi)的凝結(jié)換熱系數(shù)在整個(gè)干度范圍內(nèi)比Eckels和Pate[9]在內(nèi)徑為8mm的通道內(nèi)得到的凝結(jié)換熱系數(shù)高10。
總的來(lái)說(shuō)，更適合于細(xì)管的各種流型，針對(duì)特定制冷劑如R134a和R600a的冷凝換熱的研究，越加強(qiáng)，對(duì)冷凝器換熱的設(shè)計(jì)計(jì)算就越準(zhǔn)確，換熱關(guān)聯(lián)式也才能更完善。
2.2冷凝器外壁面換熱
冷凝器外壁面散熱，是以大空間壁面自然對(duì)流換熱理論為基礎(chǔ)，同時(shí)綜合了輻射換熱的理論，如文獻(xiàn)[5,6,7]。
文獻(xiàn)[10]研究了絲管式冷凝器確定系統(tǒng)黑度的方法，同時(shí)對(duì)鋼絲直徑和間距變化對(duì)輻射特性的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，證明間距越小，對(duì)輻射散熱越不利。
文獻(xiàn)[11]利用紅外攝像儀測(cè)得了絲管式冷凝器表面溫度變化，用精確的數(shù)值方法求得了空氣側(cè)總散熱量，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)相比，本方法誤差在10以?xún)?nèi)，證明本公式可以使用。
文獻(xiàn)[12]通過(guò)對(duì)絲管式冷凝器周?chē)諝獾臏囟确植己土鲃?dòng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，證明了絲管式冷凝器兩側(cè)的空氣流動(dòng)是一種踹流狀，同時(shí)建立了計(jì)算絲管式冷凝器周?chē)諝鉁囟认鄬?duì)準(zhǔn)確可靠的數(shù)學(xué)模型。
文獻(xiàn)[13]對(duì)絲管式冷凝器在大空間內(nèi)的自然對(duì)流進(jìn)行三維數(shù)值模擬，結(jié)果表明鋼絲冷凝器的豎絲對(duì)橫管換熱削弱，且這種作用隨著豎絲間距的增加而減小。
對(duì)于鋼絲冷凝器的豎絲，瑞利數(shù)和豎絲間距對(duì)其換熱量都有明顯的影響。隨著瑞利數(shù)和間距的增加其對(duì)流換熱量也在增加。
在箱壁式冷凝器的研究上，文獻(xiàn)[14]以背板為控制容積，將背板的自然對(duì)流和輻射傳熱視為熱匯，建立了具有較高精度的換熱器數(shù)學(xué)模型，可用于求解耦合導(dǎo)熱、自然對(duì)流和輻射的非等溫平板傳熱問(wèn)題。
文獻(xiàn)[15]考慮了背板的非等溫特性，建立了用于計(jì)算箱壁式冷凝器空氣側(cè)換熱的數(shù)學(xué)模型，確定了背板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算公式，并討論了影響空氣側(cè)換熱的因素。
2.3計(jì)算機(jī)模擬方法
經(jīng)過(guò)早期的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬和CFD模擬是一個(gè)熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[16]討論了幾種冷凝器動(dòng)態(tài)模型，并重點(diǎn)研究了動(dòng)態(tài)參數(shù)模型的建立方法，對(duì)冷凝器的質(zhì)量判定，管路的優(yōu)化配置，冷凝器兩相區(qū)的理解等均有重要的意義。文獻(xiàn)[17~19]在冰箱系統(tǒng)仿真中，分析了冷凝器的動(dòng)態(tài)特性，建立了準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并編制出了實(shí)用軟件。文獻(xiàn)[20,21]對(duì)計(jì)算機(jī)模擬在冷凝器中的應(yīng)用也有不同的研究，感興趣的讀者可以參閱。
3材料和視覺(jué)效果
3．1材料
冰箱冷凝器使用的管道材料目前主要是ACR銅管（空調(diào)與制冷用銅管，簡(jiǎn)稱(chēng)ACR銅管）和邦迪管（含鋼質(zhì)焊管）。文獻(xiàn)[22]指出，由于鋼材和銅材的價(jià)格因素，有如下趨勢(shì)：鋼板變薄，銅管變細(xì)，管間距變大，減少鋼和銅的使用量，由于導(dǎo)熱熱阻不是影響散熱的主要因素，理論上用非銅管替代銅管，在管徑相近的情況下可以不改變管道的長(zhǎng)度，而達(dá)到相近的換熱效果。非銅管替代的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)是具有良好的經(jīng)濟(jì)性，它能使企業(yè)明顯降低材料成本。在加工工藝上，如改換非銅管后，不再用彎管工藝，而是用交錯(cuò)開(kāi)的銅鋁接頭來(lái)連接，應(yīng)保證其密封性。
3.2涂漆
冰箱體涂漆最基本的目的是防銹防腐蝕，間接效果是美觀，同時(shí)，一般情況下其輻射換熱系數(shù)，隨著顏色的加深而增大。以往的外置式冷凝器，由于其獨(dú)立性，一般表面涂黑漆，在盡可能大地增加輻射散熱的同時(shí)，并不影響冰箱的整體美觀。在箱壁式冷凝器使用越來(lái)越廣泛的情況下，基本上箱體涂漆顏色決定了冷凝器的顏色，文獻(xiàn)指出，現(xiàn)在產(chǎn)品多是銀灰色，深灰色，淺黑色，灰藍(lán)等深沉色彩，總的趨勢(shì)是顏色較深，既莊重典雅，而不影響輻射散熱。
4結(jié)論和展望
綜上所述，可以看出，冰箱冷凝器并非獨(dú)立發(fā)展，而是做為冰箱的一部分，隨著冰箱節(jié)能、環(huán)保等發(fā)展方向隨之發(fā)展的。
(1)冷凝器研究進(jìn)展比較全面，值得討論之處也較多，個(gè)別節(jié)能的方式方法上尚無(wú)定論。
(2)探索在結(jié)構(gòu)方式上化導(dǎo)致的變化仍在進(jìn)行中。在管間距，管徑，板厚等全面優(yōu)化，找出制冷效果最佳點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的合理性研究。
(3)微細(xì)尺度換熱的研究已經(jīng)起步，微細(xì)管徑的冷凝器將可能是一個(gè)熱點(diǎn)。
(4)數(shù)值模擬和CFD仿真仍將繼續(xù)加強(qiáng)，這對(duì)減少成本，加快研發(fā)周期，得出最佳預(yù)期值具有重要意義。
(5)冰箱制冷系統(tǒng)中各部件不是獨(dú)立的，講究整體效果，因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算冷凝器結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)綜合考慮與其它各部件的匹配。
