冰箱溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析課件

1、直冷冰箱箱內(nèi)溫度分布及保溫層隔熱特性研究姓名：劉曉雷導(dǎo)師：徐海波 教授1第1頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究和改進設(shè)計 四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架2第2頁，共63頁。課題來源：西安交大-新飛集團戰(zhàn)略合作重點研究項目“冰箱產(chǎn)品快速設(shè)計系統(tǒng)研究”研究背景冰箱節(jié)能存在巨大的潛在價值 中國目前的冰箱保有量已達(dá)1.3億臺，冰箱用電已占居民用電的50%。未來十五年內(nèi)中國冰箱平均每年耗電將達(dá)到400億度以上，相當(dāng)于三峽水電站年最高發(fā)電量的一半，如果全部采用節(jié)能冰箱，每年可節(jié)約的電力相當(dāng)于葛洲壩水電站發(fā)電

2、量的一半以上。 影響冰箱能耗的關(guān)鍵因素提高保溫層的隔熱性能可以延緩冷量的損失，縮短壓縮機的開機時間，減少制冷啟動次數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。冰箱的能耗與箱內(nèi)的溫度場和流場有著密切的關(guān)系，按照冰箱的測試要求，冷藏箱中三個測試點的溫度必須在0 和10 之間，而且平均溫度在開停機過程中必須在5以下，如果箱內(nèi)空氣溫度場差異很小的話，上述要求是很好滿足的，而且冰箱的開機和停機時間都可以定得較長，開停機的次數(shù)就較少，開停機的損失也就少了，這就達(dá)到了節(jié)能的目的。 1 緒論3第3頁，共63頁。食物保鮮依賴均勻合適的溫度 除真空保鮮技術(shù)之外，其他所有的保鮮技術(shù)無一例外的要在合適的溫度下才能達(dá)到預(yù)期目的，每一種食品

3、都有一個最佳的存儲溫度和濕度，溫度過高或過低都有可能造成食品的提前變質(zhì)，并且在等壓強下濕度與溫度也有密切關(guān)系，溫度決定了空氣中的飽和水汽量，溫度越高飽和水汽量會越大，空氣的絕對濕度會增大。因此，合理均勻的冰箱間室溫度是食品保鮮的關(guān)鍵，其他技術(shù)則只屬于一種從屬輔助手段。CAE技術(shù)在冰箱設(shè)計中的應(yīng)用 目前許多企業(yè)在設(shè)計冰箱時采用的還是傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法，通常都是在現(xiàn)有冰箱的基礎(chǔ)上做一些改動，來嘗試提升冰箱的性能，而對新式冰箱的評估則是進行一系列的試驗測試，這樣往往會造成開發(fā)周期過長，耗費人力物力，但是如果將CAE技術(shù)（ANSYS分析技術(shù)和CFD分析技術(shù)）運用到冰箱設(shè)計中，則可以大大縮短開發(fā)時間，完

4、成多種設(shè)計方案評估，減少對模具和制作費用的投入，提高企業(yè)對市場的快速適應(yīng)能力。 1 緒論4第4頁，共63頁。研究現(xiàn)狀冰箱箱內(nèi)溫度場及流場的研究現(xiàn)狀封閉腔內(nèi)的自然對流換熱問題國外學(xué)者：Elder、Gill；Bejan和Tien；Chu 、Jones 、 L.R.Oellrich國內(nèi)學(xué)者：凌長明、陶文銓 、周湘江、凌長明 、丁國良、楊茉等 數(shù)值計算軟件模擬、二維模型三維模型、單一因素耦合因素的過程。箱內(nèi)的流動多簡化為層流來處理，有些學(xué)者考慮了內(nèi)冷源和內(nèi)熱源的影響。有些學(xué)者對箱內(nèi)的溫度場影響因素也做了研究，并提出了結(jié)構(gòu)方面的改進意見，但是沒有全面的研究影響溫度場的各種因素，比如本身結(jié)構(gòu)因素（擱架與門

5、間距、擱架與后壁間距等），尤其是缺乏外界因素（環(huán)境溫度、箱內(nèi)濕度、冷藏蒸發(fā)器溫度）對箱內(nèi)溫度場的影響分析。本文針對這方面的不足，通過紊流模型和流固共軛傳熱模型探索影響箱內(nèi)溫度分布的主導(dǎo)因素，提出改進意見，為冰箱的進一步優(yōu)化設(shè)計提供理論參考。 1 緒論5第5頁，共63頁。保溫層研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層熱導(dǎo)率一般在0.027w/m.k粘接性好，流動填充性好成型工藝簡單，成本低，重量輕 對環(huán)境有污染真空絕熱板應(yīng)用于冰箱保溫層導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.005w/m.kVIP價格比較高1994年以后，VIP在冰箱中開始應(yīng)用日本用量較大，歐洲次之，美國較少中國VIP處于研發(fā)階段，市場處于啟動階段 （蘭州物

6、理研究所 、長嶺集團 、廈門高特高新材料有限公司等） 1 緒論6第6頁，共63頁。研究意義（1）系統(tǒng)的研究了直冷冰箱箱內(nèi)溫度場及其分布，詳細(xì)闡明了各個因素對于溫度場及溫度分布的影響，提出了一些原則性的改進意見，為冰箱的進一步優(yōu)化設(shè)計提供了參考和理論依據(jù)。（2）通過對箱內(nèi)溫度隨時間的變化分析，提出了有利于節(jié)能的溫控器溫度調(diào)節(jié)策略，減少了壓縮機的工作時間，這不僅為溫控器的設(shè)計提供了重要依據(jù)，更重要的是能夠達(dá)到較好節(jié)能的目的，有著實際的工程應(yīng)用價值。（3）研究了傳統(tǒng)保溫層厚度與等效傳熱系數(shù)之間的關(guān)系，提出了經(jīng)濟合理的傳統(tǒng)保溫層厚度，這為傳統(tǒng)保溫層的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。（4）設(shè)計了新型絕熱層結(jié)構(gòu)，并將

7、其應(yīng)用到冰箱發(fā)泡層當(dāng)中構(gòu)成新型保溫型式，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，其隔熱性能與目前市場先進的真空絕熱板媲美，強度滿足工作需要，而且成本相對較低。新型保溫層不僅提高了冰箱保溫層的隔熱性能，降低了冰箱的能耗，而且對于改善冰箱內(nèi)的溫度分布起到了積極地作用，達(dá)到了節(jié)能和保鮮的雙重目的。這是本文研究工作實用價值的重要體現(xiàn)。 1 緒論7第7頁，共63頁。技術(shù)路線 1 緒論8第8頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究和改進設(shè)計 四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架9第9頁，共63頁。電冰箱概述結(jié)構(gòu)組成工作原理 2 電冰箱概述及

8、數(shù)值仿真基礎(chǔ)液體汽化吸熱來制冷10第10頁，共63頁。冰箱中的傳熱和流動冰箱中熱量傳遞熱傳導(dǎo)對流換熱輻射換熱冰箱中的流動層流湍流過渡態(tài)流體的流動狀態(tài)一般用雷諾數(shù)判定。一般管道流動Re2000為層流狀態(tài)，Re4000為紊流狀態(tài)，Re20004000為過渡狀態(tài)。 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)11第11頁，共63頁。 箱內(nèi)空氣的自然對流（b所示）箱內(nèi)流動狀態(tài)判斷瑞利準(zhǔn)則當(dāng) 邊界層處于層流當(dāng) 邊界層處于過渡區(qū)當(dāng) 邊界層處于紊流Gr格拉曉夫數(shù)；Pr 普蘭特爾數(shù)； 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)12第12頁，共63頁。冰箱保溫性能量度傳熱系數(shù) 在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1度，1小時內(nèi)通過1平方

9、米面積傳遞的熱量，單位是瓦/平方米度。熱通量 單位時間內(nèi)單位界面積傳遞的量稱為通量, 若傳遞的是熱量稱為熱通量；若傳遞的是質(zhì)量則稱為物料通量。導(dǎo)熱系數(shù) 在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度，在1小時內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米度。 Kq/T 導(dǎo)熱系數(shù)是描述物質(zhì)物性的物理量，與材料的組成結(jié)構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān) 傳熱系數(shù)不是描述物質(zhì)物性的物理量，它會隨著不同的外界條件而發(fā)生變化，例如溫度、流速、流量等 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)13第13頁，共63頁。冰箱熱分析理論基礎(chǔ) 在ANSYS Workebench當(dāng)中利用模型幾何參數(shù)，材料熱物理性能參數(shù)以及施加

10、的邊界條件，生成上面的求解矩陣。 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)熱力學(xué)第一定律14第14頁，共63頁。冰箱流體分析理論基礎(chǔ)CFD計算方法有限差分法（本文選擇）有限容積法有限元法有限分析法CFD求解過程 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)15第15頁，共63頁。邊界層理論邊界層的發(fā)展邊界層的結(jié)構(gòu)邊界層的厚度 以長度x為定性長度的雷諾數(shù)； 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)16第16頁，共63頁。湍流模擬方法及模型湍流模擬方法直接模擬大渦模擬雷諾時均方程（本文）湍流模型零方程模型，一方程模型，兩方程模型，雷諾應(yīng)力輸運方程模型(RSM)，代數(shù)應(yīng)力模型(ASM) 模型K指單位質(zhì)量流量的湍流脈動動能 是指脈動動能的耗

11、散率，通過引入可以把湍流粘性系數(shù)與K聯(lián)系起來 2 電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ)17第17頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究和改進設(shè)計 四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架18第18頁，共63頁。計算模型物理模型保溫層等效簡化冷藏蒸發(fā)器的等效忽略門封等附件模型假設(shè)（1）在穩(wěn)態(tài)工況下分析計算研究對象 的溫度場和流場分布，因此所有 微分方程中忽略時間項的影響；（2）計算時通過實驗獲取各壁面溫度， 因此邊界條件為第一類邊界條件；（3）忽略冰箱箱體內(nèi)相變過程，認(rèn)為 冰箱箱體內(nèi)的空氣是干空氣且為 牛頓流體，定壓比熱容

12、為定值；（4）箱體內(nèi)空氣在固體內(nèi)壁面上滿足無滑移邊界條件；（5）冰箱穩(wěn)定狀態(tài)下，冷藏蒸發(fā)器所在后壁面溫度恒定；忽略輻射換熱；（6）門封的影響在壁面導(dǎo)熱系數(shù)中加以考慮；（7）滿足Boussinesq假設(shè)，即：流體中的粘性耗散忽略不計；除密度外，其它物性為常數(shù)；對密度僅考慮動量方程中與體積力有關(guān)的項，其余各項中的密度作為常數(shù)處理。 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真19第19頁，共63頁。控制方程 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真20第20頁，共63頁。邊界條件流動邊界條件 根據(jù)模型假設(shè)，取無滑移邊界條件，即所有固體表面上流體的速度等于固體表面的速度，即就是：u =v =w=0。熱邊界條件 分析采用

13、整體解法，給定了冰箱外壁所處的環(huán)境溫度以及與環(huán)境的對流換熱系數(shù)，即第三類邊界條件，溫度值通過實驗來測得，對流換熱系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗值確定，還有就是冷藏室后壁和冷凍蒸發(fā)器的溫度，屬于第一類邊界條件，是由溫度測試實驗獲得特征點的溫度值后求面積平均獲得?？刂品匠碳由狭肆鲃舆吔鐥l件和熱邊界條件構(gòu)成了對箱體內(nèi)空氣流動和傳 熱的完整的數(shù)學(xué)描述。后面為了研究不同因素對箱內(nèi)溫度場及流場的影響，對熱邊界條件也進行了變化 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真21第21頁，共63頁。網(wǎng)格劃分邊界層厚度估算 為邊界層厚度 第一個節(jié)點與固壁之間的距離 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真22第22頁，共63頁。網(wǎng)格劃分結(jié)果（a）（b

14、）（c）（d）（e） 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真23第23頁，共63頁。冰箱溫度場與流場分析過程數(shù)值模擬整體思路整體解法 將箱體導(dǎo)熱、箱體外壁與環(huán)境對流換 熱、內(nèi)壁與箱內(nèi)空氣對流換熱、箱內(nèi) 空氣的自然對流以及門封的漏熱整體 考慮，建立包含固體與流體的耦合物理模型。分析流程 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真24第24頁，共63頁。分析主要設(shè)置 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真25第25頁，共63頁。分析主要結(jié)果 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真26第26頁，共63頁。網(wǎng)格無關(guān)性分析 微分方程轉(zhuǎn)化為離散代數(shù)方程時，網(wǎng)格的疏密直接影響到離散誤差。對于同樣的離散格式網(wǎng)格越密，離散誤差就越小，因而

15、獲得數(shù)值解的網(wǎng)格應(yīng)該足夠的細(xì)密 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真27第27頁，共63頁。冰箱溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析（1）環(huán)境溫度（2）箱內(nèi)濕度（3）冷藏蒸發(fā)器溫度（4）擱架與后壁的間距（5）擱架與門的間距（6）擱架導(dǎo)熱系數(shù)（7）保溫層導(dǎo)熱系數(shù)（1-1）（1-2） 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真28第28頁，共63頁。（2-1）（2-2）（3-1）（3-2）（4-1）（4-2） 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真29第29頁，共63頁。（5-1）（5-2）（6-1）（6-2）（7-1）（7-2） 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真30第30頁，共63頁。冷藏箱內(nèi)溫度分布影響因素分析不同因素對箱內(nèi)溫

16、差的影響不同因素對箱內(nèi)溫度的影響 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真31第31頁，共63頁。結(jié)論：（1）要使冷藏箱內(nèi)溫度場分布相對均勻，需要控制冰箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的幾個參數(shù)，擱架與后壁的距離應(yīng)控制在25mm左右，擱架與門的間距應(yīng)控制在5mm左右，上下浮動范圍為5mm。（2）冷藏箱內(nèi)溫度與冷藏蒸發(fā)器溫度成正比，箱內(nèi)總體溫差與冷藏蒸發(fā)器溫度成反比，因此，需要控制冷藏蒸發(fā)溫度在合理的范圍內(nèi)，太低或者太高都是不合理的，滿足總體溫度范圍的最高蒸發(fā)溫度是理想的蒸發(fā)器溫度。（3）箱內(nèi)溫度和總體溫差與保溫層導(dǎo)熱系數(shù)成正比關(guān)系，并且影響都比較明顯，保溫層導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。（4）環(huán)境溫度對于箱內(nèi)溫度和總體溫差影響很大，雖

17、然不好控制環(huán)境溫度，但是應(yīng)該盡可能的使冰箱處于溫度稍低的通風(fēng)干燥處。（5）擱架導(dǎo)熱系數(shù)和箱內(nèi)濕度對于冰箱內(nèi)的溫度分布影響很小，如果不是精確要求，一般情況可以不予考慮，但是箱內(nèi)濕度應(yīng)該越大越好，這樣可以降低箱內(nèi)食物的水分損失，對食物的保鮮有著積極作用。 3 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真32第32頁，共63頁。冷藏箱內(nèi)溫控器溫度調(diào)節(jié)分析 溫控器的溫度調(diào)節(jié)，單單依靠設(shè)定溫度值是不合理的，應(yīng)該將溫度值和該溫度在溫度曲線中對應(yīng)的斜率相結(jié)合來設(shè)定，通過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)改點溫度斜率達(dá)到-0.09時設(shè)定為溫控點比較合理。這樣不僅可以使得壓縮機工作在制冷效率較高的區(qū)間，而且減少了壓縮機的工作時間，達(dá)到節(jié)能的目的 3

18、 冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真33第33頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架34第34頁，共63頁。傳統(tǒng)保溫層傳熱特性分析模型建立 模型尺寸為575*725*W（mm），這里W是模型的厚度，為了研究保溫層厚度對于傳熱性能的影響，取通常保溫層厚度上下40mm范圍來研究。厚度分別是50、65、80、90、100、110(mm)。 4 冰箱保溫層隔熱特性研究35第35頁，共63頁。邊界條件設(shè)置分析云圖50mm熱通量云圖65mm熱通量云圖80mm熱通量云圖50mm熱通量云圖

19、4 冰箱保溫層隔熱特性研究36第36頁，共63頁。100mm溫度場云圖50mm溫度場云圖100mm熱通量云圖110mm熱通量云圖90mm熱通量云圖 4 冰箱保溫層隔熱特性研究37第37頁，共63頁。結(jié)果后處理 工程上規(guī)定保溫性能用傳熱系數(shù)K值來衡量 ，將云圖數(shù)據(jù)導(dǎo)出可以建立如下表格，并根據(jù)公式：Kq/T計算等效傳熱系數(shù) 4 冰箱保溫層隔熱特性研究38第38頁，共63頁。等效傳熱系數(shù)隨著保溫層厚度增加而減小。呈現(xiàn)指數(shù)衰減曲線規(guī)律，通過MATLAB擬合為 。 隨著厚度增加保溫層等效傳熱系數(shù)減小速率減慢。在一定的邊界條件下，保溫層厚度存在一個比較合理的范圍，厚度太小時保溫性能差，厚度太大時保溫性能提

20、高比較小，而且浪費材料。在一般情況和邊界條件下，85mm厚度左右的保溫層為經(jīng)濟合理的厚度。 4 冰箱保溫層隔熱特性研究39第39頁，共63頁。新型保溫層設(shè)計新型絕熱層結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)組成 4 冰箱保溫層隔熱特性研究40第40頁，共63頁。原理說明（1）避免固體熱傳導(dǎo)和延長熱傳導(dǎo)的路徑。（2）減少空氣熱對流交換。（3）降低輻射換熱。關(guān)鍵技術(shù)（1）面板內(nèi)空間表面處理 （2）面板、支柱材料的選擇 （3）支柱的合理布置 （4）密封固定 4 冰箱保溫層隔熱特性研究41第41頁，共63頁。新型絕熱層結(jié)構(gòu)分析網(wǎng)格劃分邊界條件確定絕熱層內(nèi)外表面溫度值的確定結(jié)構(gòu)分析邊界條件確定外面溫度值云圖里面溫度值云圖力邊界條件

21、加載 4 冰箱保溫層隔熱特性研究 結(jié)果云圖（最大變形1.7mm，最小安全系數(shù)1.27）42第42頁，共63頁?？傮w應(yīng)力云圖支柱與密封條應(yīng)力云圖安全系數(shù)云圖熱通量云圖總體變形云圖支柱與密封條變形云圖 4 冰箱保溫層隔熱特性研究43第43頁，共63頁。新型絕熱層與真空絕熱板對比分析真空絕熱板傳熱分析 模型尺寸為575*725*W（mm），這里W是模型的厚度，取常見的厚度分別是10、15、20、25、30、35。單位為mm。分析邊界 4 冰箱保溫層隔熱特性研究44第44頁，共63頁。結(jié)果云圖（ 10、15、20、25、30、35mm） 4 冰箱保溫層隔熱特性研究45第45頁，共63頁。結(jié)果分析新型絕

22、熱層傳熱分析模型（與結(jié)構(gòu)分析相同）邊界條件 4 冰箱保溫層隔熱特性研究46第46頁，共63頁。結(jié)果分析 在Ansys Workbench中導(dǎo)出面上節(jié)點的熱通量值 并求平均值得到外面上平均熱通量值為10.932真空絕熱板與新型絕熱層保溫性能對比 結(jié)構(gòu)原理上看，真空絕熱板芯材是多孔材料，雖然熱導(dǎo)率很低，但是畢竟是固體導(dǎo)熱，固體導(dǎo)熱路徑比較短；而新設(shè)計的絕熱層盡量避免固體導(dǎo)熱并延長導(dǎo)熱路徑，只用比較少的熱導(dǎo)率較低的支柱來支撐面板，同時新型絕熱層為了減少熱輻射，面板內(nèi)表面進行了處理，采用發(fā)射率很低的鋁涂層。 4 冰箱保溫層隔熱特性研究47第47頁，共63頁。新型保溫層與傳統(tǒng)保溫層對比分析模型網(wǎng)格劃分邊

23、界條件 4 冰箱保溫層隔熱特性研究48第48頁，共63頁。結(jié)果分析 在Ansys Workebench的熱通量云圖中導(dǎo)出節(jié)點熱通量值，并求平均值得面上平均熱通量為12.81 4 冰箱保溫層隔熱特性研究49第49頁，共63頁。傳統(tǒng)保溫層與新型絕熱層保溫性能對比40mm新型保溫層與傳統(tǒng)保溫層80mm下的等效傳熱系數(shù)相差無幾 4 冰箱保溫層隔熱特性研究50第50頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究和改進設(shè)計 四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架51第51頁，共63頁。實驗系統(tǒng)實驗原理方案 冰箱溫度測試是冰箱型

24、式試驗的核心內(nèi)容，同時測量結(jié)果也是仿真分析的基本 試驗系統(tǒng)主要由采用自制的數(shù)據(jù)采集/開關(guān)單元和溫敏電阻、電度表、采集卡電源、PC機等連接組成系統(tǒng) 5 溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 52第52頁，共63頁。測點布置 3號測點位于冷藏箱頂部中心；26號測點位于冷藏箱頂部外側(cè)27號測點位于冷藏箱底部中心；28號測點位于冷藏箱頂部外側(cè)；29號測點位于冰箱外壁面；30號測點位于冷凍箱體頂面與頂層蒸發(fā)器空間中心位置，31號測點位于第一與第二層蒸發(fā)器空間中心位置；32號測點位于冷凍二三層蒸發(fā)器空間中心位置 5 溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 53第53頁，共63頁。實驗內(nèi)容 將測點布置固定好后，然后插上冰

25、箱電源以及采集卡與PC機電源，進行實時溫度測量，數(shù)據(jù)采集程序每秒采集一次數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，進行了24小時的溫度在線記錄，并將測試數(shù)據(jù)保存到計算機。實驗過程的主要圖片見下圖所示調(diào)整好實驗室的空調(diào)溫度為30，待實驗室溫度達(dá)到30時開始進行實驗，調(diào)節(jié)冷藏箱內(nèi)的溫控器到2.5檔 5 溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 54第54頁，共63頁。實驗結(jié)果曲線 5 溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 55第55頁，共63頁。實驗值與計算值對比及誤差分析最大絕對誤差為2.3，最小絕對誤差為0.4，在工程允許的范圍內(nèi)。 5 溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 56第56頁，共63頁。緒論一電冰箱概述及數(shù)值仿真基礎(chǔ) 二冰箱

26、箱內(nèi)溫度場及流場數(shù)值仿真 三冰箱保溫層隔熱特性研究和改進設(shè)計 四溫度測試實驗系統(tǒng)及計算結(jié)果對比 五總結(jié)與展望 六論文結(jié)構(gòu)框架57第57頁，共63頁。（1）全面的研究了各個因素對于直冷冰箱箱內(nèi)溫度分布的影響，提出了改進溫度分布的各項措施，并發(fā)現(xiàn)保溫層導(dǎo)熱系數(shù)的微小變化對于箱內(nèi)溫度的均勻分布比較敏感，當(dāng)保溫層導(dǎo)熱系數(shù)小于0.03時，保溫層導(dǎo)熱系數(shù)每增加0.01，溫差值就上升1.7左右；當(dāng)保溫層導(dǎo)熱系數(shù)大于0.03時，保溫層導(dǎo)熱系數(shù)每增加0.01，溫差值就上升0.3左右。因此提高保溫層隔熱性能，可以改善箱內(nèi)溫度分布，這些為冰箱進一步優(yōu)化設(shè)計提供了理論參考。（2）對箱內(nèi)溫度場隨時間的變化進行了分析，發(fā)

27、現(xiàn)箱內(nèi)溫度變化服從指數(shù)衰減規(guī)律，提出了溫控器溫度調(diào)節(jié)的較優(yōu)策略，即將溫度值和該溫度在溫度曲線中對應(yīng)的斜率相結(jié)合來設(shè)定溫控點，當(dāng)改點溫度斜率達(dá)到-0.09時設(shè)定為溫控點比較合理。這不僅為溫控器的控制設(shè)計提供了重要依據(jù)，更重要的是減少了壓縮機的工作時間，達(dá)到了節(jié)能的目的。（3）在普通使用環(huán)境下，研究了傳統(tǒng)保溫層厚度與等效傳熱系數(shù)之間的關(guān)系，提出了傳統(tǒng)保溫層經(jīng)濟合理的厚度為85mm左右的結(jié)論。提出了一種新型絕熱層結(jié)構(gòu)，對其進行了傳熱和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最小安全系數(shù)為1.27，最大變形為1.7mm，完全滿足工程需要。通過與真空絕熱板進行傳熱分析對比，發(fā)現(xiàn)其隔熱性能比真空絕熱板稍好些，成本卻低的多；

28、并將新型絕熱層應(yīng)用到發(fā)泡層當(dāng)中構(gòu)成新保溫層型式，通過與現(xiàn)有傳統(tǒng)保溫層對比，發(fā)現(xiàn)同等隔熱效果下厚度是傳統(tǒng)保溫層的一半還小。（4）搭建了溫度測試實驗系統(tǒng)，對空間特定點和內(nèi)外壁面溫度進行了測量，適時采集了實驗數(shù)據(jù)，并對實驗數(shù)據(jù)進行后處理，總結(jié)了測溫點隨時間的變化規(guī)律，為數(shù)值模擬提供了邊界條件，并驗證數(shù)值計算模型的正確性。 6 結(jié)論展望58第58頁，共63頁。展望（1）對數(shù)值計算模型的進一步研究。數(shù)值計算模型的可靠度決定了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度，本論文根據(jù)研究側(cè)重點和計算機硬件水平，對模型進行了適當(dāng)?shù)暮喕?，這勢必帶來數(shù)值計算結(jié)果與真實情況的出入。因此，需要對計算模型的進一步優(yōu)化，從而提高計算精度，更加準(zhǔn)確的模擬真實情況。（2）本文提出了一種新型絕熱層結(jié)構(gòu)，從理論對比分析上看，此絕熱層結(jié)構(gòu)