單循環(huán)與多循環(huán)冰箱制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1、直冷冰箱單循環(huán)制冷系統(tǒng)與多循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析產(chǎn)品開發(fā)中心 制冷所 2015/5/23制冷系統(tǒng)原理單循環(huán)制冷系統(tǒng)多循環(huán)制冷系統(tǒng)單循環(huán)冰箱的控制系統(tǒng)架構(gòu)一般只在冷藏室設(shè)置溫控器，安裝在冷藏蒸發(fā)器板上，依靠感溫管檢測(cè)蒸發(fā)器板溫度實(shí)現(xiàn)控制壓縮機(jī)開停，其它間室溫度無(wú)法精確控制。磁控開關(guān)控制加熱器實(shí)現(xiàn)冬季溫度補(bǔ)償功能。冷藏冷凍箱一般使用WDF溫控器，開機(jī)點(diǎn)都在0C以上，保證每次壓縮機(jī)開機(jī)，冷藏蒸發(fā)器能夠完成自然化霜。強(qiáng)檔溫度（C）ON弱檔中檔OFF單循環(huán)冰箱的系統(tǒng)特點(diǎn)1、有多個(gè)溫區(qū)，但由于蒸發(fā)器串聯(lián)，故各間室蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度基本相同（由于沿程阻力的影響，蒸發(fā)溫度會(huì)略有下降），各間室蒸發(fā)器的換熱溫差差

2、別較大。冷凍制冷冷藏制冷如BCD-180LC,當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，蒸發(fā)溫度一般在-30 C左右，與冷凍室（特性溫度-18 C ）換熱溫差在10 C以上；與冷藏室（特性溫度5 C ），換熱溫差在35 C左右。換熱溫差大，不利于系統(tǒng)節(jié)能！ABCD單循環(huán)冰箱的系統(tǒng)特點(diǎn)2、溫控器一般只控制冷藏室溫度，各間室的特性溫度匹配比較困難。各間室獲得的制冷量的比例只能通過(guò)調(diào)整蒸發(fā)器面積、制冷劑充液量來(lái)進(jìn)行調(diào)整。如溫控器在某個(gè)檔位，冷凍室已達(dá)到-18度，而冷藏室溫度仍低于5度，此時(shí)有兩種調(diào)節(jié)方案：減小冷藏蒸發(fā)器面積，仍然保持冷藏蒸發(fā)器末端無(wú)過(guò)熱，冷藏蒸發(fā)器單位時(shí)間內(nèi)制冷量減小，冷藏溫度上升。直接減少系統(tǒng)充液量，使冷藏

3、蒸發(fā)器出現(xiàn)過(guò)熱段，冷藏蒸發(fā)器單位時(shí)間內(nèi)制冷量減小，冷藏溫度上升。相同的冷藏室溫度，環(huán)溫越低，冷凍室溫度越高。單循環(huán)直冷冰箱的系統(tǒng)特點(diǎn)3、蒸發(fā)器末端一般不設(shè)置儲(chǔ)液器，依靠冷藏室較高的換熱溫差將制冷劑完全消耗，能夠有效防止壓縮機(jī)液擊。當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)后，冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差迅速平衡，制冷劑流速變慢直至停止流動(dòng)，同時(shí)由于蒸發(fā)器內(nèi)壓力上升，制冷劑的蒸發(fā)溫度（相變點(diǎn)）也隨之上升，在冷凍蒸發(fā)器內(nèi)形成制冷劑的殘留。開機(jī)停機(jī)單循環(huán)冰箱系統(tǒng)開停機(jī)壓力曲線單循環(huán)冰箱的系統(tǒng)特點(diǎn)單循環(huán)直冷冰箱，必須要保證壓縮機(jī)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，以保證冷藏室后背蒸發(fā)器自然除霜的功能正常，否則會(huì)導(dǎo)致冷藏室后背結(jié)冰嚴(yán)重，失去制冷能力。

4、要實(shí)現(xiàn)此要求必須要保證如下兩點(diǎn)：壓縮機(jī)制冷量有富余冷藏蒸發(fā)器換熱面積足夠且無(wú)明顯過(guò)熱段自然除霜如果使用電子溫控系統(tǒng)，在每次壓縮機(jī)開機(jī)前應(yīng)判斷蒸發(fā)器板溫度是否上升至0度以上，且在壓縮機(jī)累積運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行強(qiáng)制除霜。影響機(jī)械溫控器正常工作的因素制冷劑充注量保證蒸發(fā)器滿液：制冷劑充注量少，會(huì)使蒸發(fā)器的制冷量下降，影響降溫速率和溫控器感溫環(huán)境溫度、工況變化環(huán)境溫度高，熱負(fù)荷大，容易出現(xiàn)開機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)環(huán)境溫度低，制冷劑流量小，大量制冷劑積存在冷凝器末端，蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)制冷劑量少，也會(huì)出現(xiàn)不停機(jī)的現(xiàn)象。感溫毛細(xì)管的裝配溫控器的毛細(xì)管都安裝在蒸發(fā)器靠近入口管的位置，安裝在蒸發(fā)器中部或者出口段有可能因?yàn)檫^(guò)熱蒸汽

5、的影響出現(xiàn)不停機(jī)或者開停不規(guī)則的情況。溫控器的感溫管應(yīng)采用根部在上，頭部在下的方式安裝感溫毛細(xì)管應(yīng)與蒸發(fā)器有效接觸，防止接觸熱阻過(guò)大溫控器ON溫控器OFF壓縮機(jī)ON壓縮機(jī)OFF 壓縮機(jī)ON間室溫度蒸發(fā)器入口溫度蒸發(fā)器出口溫度AB如何做好單循環(huán)直冷冰箱的系統(tǒng)匹配1、盡量把冷凝器和冷凍蒸發(fā)器有效換熱面積做大。2、合理匹配其它間室蒸發(fā)器面積3、制冷劑充注量要保證冷藏蒸發(fā)器末端無(wú)過(guò)熱或過(guò)熱度較小。4、回氣管與毛細(xì)管的回?zé)嵩O(shè)計(jì)要保證。5、如果要匹配變頻壓縮機(jī)，最好還是在蒸發(fā)器末端增加儲(chǔ)液器。多循環(huán)直冷冰箱的系統(tǒng)架構(gòu)多個(gè)蒸發(fā)器，多個(gè)毛細(xì)管，通過(guò)閥切換形成多個(gè)制冷劑回路。每個(gè)間室均設(shè)置溫度傳感器，獨(dú)立控溫。

6、冷凍蒸發(fā)器位于制冷系統(tǒng)的末端，與單循環(huán)系統(tǒng)正好相反。多循環(huán)直冷冰箱的特點(diǎn)1、各間室均能獨(dú)立控溫，不同間室制冷運(yùn)行時(shí)，其系統(tǒng)工況不同。冷藏室制冷時(shí)，蒸發(fā)溫度較高，制冷劑流量較大，故冷凝溫度較高，回氣溫度較低。冷凍室單獨(dú)制冷時(shí)，蒸發(fā)溫度較低，制冷劑流量較小，故冷凝溫度低，回氣溫度較高。冷凍蒸發(fā)器入口冷凍蒸發(fā)器出口過(guò)濾器溫度回氣溫度冷藏制冷冷凍0.000.501.001.502.002.503.003.50-40-30-20-100GAS FLOW RATE (kg/h)Evaporating temperature()condensing temperature 55condensing temp

7、erature 45condensing temperature 35某壓縮機(jī)質(zhì)量流量隨蒸發(fā)溫度變化曲線多循環(huán)直冷冰箱的特點(diǎn)2、壓縮機(jī)開停機(jī)周期比較復(fù)雜解決方案：調(diào)節(jié)每個(gè)間室的開停參數(shù)，使每個(gè)間室的制冷周期長(zhǎng)短基本相同或者成倍數(shù)關(guān)系。每次壓縮機(jī)開機(jī)后，控制閥切換將每個(gè)間室均制冷到達(dá)停機(jī)點(diǎn)。多循環(huán)直冷冰箱的特點(diǎn)不同回路切換時(shí)，存在壓力的平衡過(guò)程，高溫間室蒸發(fā)器內(nèi)過(guò)熱制冷劑氣體向冷凍蒸發(fā)器內(nèi)排放，從而使冷凍蒸發(fā)器入口溫度迅速升高，冷凍蒸發(fā)器出口過(guò)熱。過(guò)熱氣體會(huì)削弱冷凍蒸發(fā)器的換熱性能，造成蒸發(fā)溫度降低，系統(tǒng)COP降低。冷凍蒸發(fā)器入口因高溫制冷劑流入溫度突然升高多循環(huán)直冷冰箱的特點(diǎn)冷凍蒸發(fā)器位于低壓

8、側(cè)的末端，回氣管線上需要增加儲(chǔ)液器。冷藏室制冷開機(jī)時(shí)，因冷藏蒸發(fā)器內(nèi)壓力較高，冷凍蒸發(fā)器內(nèi)殘余液態(tài)制冷劑會(huì)被趕向回氣管線，此時(shí)回氣溫度最低。調(diào)整壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低制冷劑流量，最終可以實(shí)現(xiàn)：冷藏制冷時(shí)制冷系統(tǒng)維持較高的蒸發(fā)溫度，切換至冷凍制冷時(shí)，雖然冷凍蒸發(fā)器處于過(guò)熱狀態(tài)，但也能使蒸發(fā)溫度不至于過(guò)低，從而保證整個(gè)冰箱的能效比同樣發(fā)泡層同樣變頻壓縮機(jī)的單循環(huán)冰箱更高。多循環(huán)直冷冰箱的設(shè)計(jì)建議1、各間室的蒸發(fā)器換熱面積可以根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)盡量做大。2、調(diào)整好各間室的開停周期，避免短開機(jī)和跳機(jī)現(xiàn)象。3、冷凍蒸發(fā)器末端一般處于過(guò)熱狀態(tài)，在設(shè)計(jì)冷凍蒸發(fā)器時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮將末端設(shè)置在冷凍室最冷區(qū)域。4、回氣管的回?zé)嵩O(shè)計(jì)對(duì)提高系統(tǒng)