第7卷 第1期 制冷与空调 2007年2月 REFRIGERA TION AND AIR -CONDITION IN G 93296
冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析
江守利 程文龙 赵 锐 陈则韶 江明波
1) 2)
(中国科学技术大学) (荣事达电冰箱研究院) 1)
1)
1)
1)
2)
Ξ
摘 要 为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理论依据, 利用通用有限元软件ANSYS 对箱壁式冷凝器进行了建模、求解。在分析中, 考虑了铝箔对传热的影响; 同时, 考虑到在通常情况下冷凝管和冰箱的外壁平板之间的线接触会影响冷凝器的散热。因此, 对冷凝管与箱壁平板的线接触进行了改进, 采用凹槽结构的接触形式, 并分析接触角度对散热的影响。结果显示:铝箔在冷凝管的散热中是一个重要的热路, 如果不考虑铝箔的影响, 计算所得的换热量将偏小8%左右; 冷凝器的管材对换热效果影响不大, 采用铜管比钢管的换热效果增大不到1%; 增加冷凝管与外壁的接触面积可以提高换热效果, 但是增加幅度并不明显; 同时计算结果也表明, 冷凝器通过发泡层传入冰箱内部的热量约占冷凝器总负荷的12%。关键词 热工学 冷凝器 有限元 铝箔 热路
H eat p ath analysis for hot 2w all Jiang Shouli 1 Cheng Wenlong 111Jiang Mingbo 2
1)
(of China )
Innovation Center ) )
)
)
)
structure of hot 2wall condensers used in domestic refrigerators , sets up a new heat discharge analysis model using the finite element software ANSYS. Employs a groove contact type between condenser tubes and iron plate. Studies the influents of aluminum foil , as well as the contact length on the heat transfer. It is proved that the aluminum foil is an important heat path for the condenser ’s heat transfer and could not be neglected , if not taking into account of the aluminum foil , the calculation results will decrease by about 8%; compared with the steel tubes , the heat transfer of hot 2wall condenser with copper tubes increases less than 1%; the contact length between the condenser tubes and iron plate couldn ’t evidently in 2fluent the heat exchange between the condenser and surroundings. It also presentes that the heat transfer through the foam to refrigerator ’s the inside wall is about 12%of the overall con 2densation load.
KE Y WOR DS pyrology ; condenser ; finite element method ; aluminum foil ; heat path
家用冰箱的冷凝器都是空气冷却式冷凝器, 压
缩机功率在200W 以下的小型家用冰箱的冷凝器全部采用空气自然对流冷却。
自然对流冷却的冰箱冷凝器主要有两种形式:丝管式(wire 2and 2tube ) 冷凝器和箱壁式(hot 2wall , 又称壁板盘管式) 冷凝器[1]。丝管式冷凝器布置在距离冰箱的背面, 冷凝器盘管一般采用Φ5mm
Ξ收稿日期:2005212216
～Φ6mm 的邦迪管, 并用Φ1. 5mm 的钢丝焊接在盘管的两侧。丝管式冷凝器机械强度好, 传热性能好, 材料费用少, 但是这种冷凝器暴露空气环境中, 容易被损坏, 使用一段时间后其外表面会积累灰尘等, 这将导致传热热阻增大, 散热效果下降。所以, 目前所生产的冰箱都以箱壁式冷凝器代替丝管式冷凝器[2]。如图1所示, 箱壁式冷凝器的冷凝
通讯作者:程文龙, Email :[email protected]. cn
制 冷 与 空 调 第7卷 管以铝箔固定, 并被发泡层包裹着并紧贴在冰箱的侧面或者背面的钢板上, 依靠箱体外壁和环境之间进行散热。它的最大优点是结构紧凑, 不占用外部空间, 箱体美观, 但是传热性能较丝管式差, 并增加了向箱体内的导热, 因此隔热层要加厚
。
铝箔固定在箱板内壁上, 并用导热系数很低的发泡层来减少环境以及冷凝器向冰箱内部的传热。早期冰箱的冷凝管都是采用铜管, 近年来, 为了降低制造成本, 大多采用钢管。冷凝器各部分的尺寸规格、材料、物性等见表1。
表1 冷凝器各部分的属性列表
规格
冷凝管钢板 发泡层铝箔
材料导热系数/(W ・m -2-1)
387. 650
500. 022202. 4
Φ 4. 76mm ×0. 71mm;
紫铜/钢
管间距100mm 厚度为0. 5mm 厚度为38mm 厚度为0. 05mm; 宽度为50mm
钢聚氨酯铝
图1 箱壁式冷凝器
箱壁式冷凝器的传热是一个十分复杂的过程, 表现为管内侧流动着沿程多相态的制冷剂, 而管外侧是一个固固耦合、固气耦合的多热路传热过程, 这给计算带来了很大的困难。
目前, 献还较少。童蕾等
[3]
在冰箱的实际运行过程中, 制冷剂在冷凝管中分别处于过热蒸汽、、过冷液体三种状
态, , 因此假定冷凝管内壁为。
由于箱壁式冷凝器中, 空气夹层的空间很小, 空气的自然对流被抑制。因此, 为了简化计算, 对于空气夹层, 只考虑其导热, 而不考虑自然对流换热。计算分析也发现, 这样处理也是完全合理的。
揭基华[4]认为, 在箱壁式冷凝器中, 接触热阻不到总热阻的1%。因此不考虑接触热阻的影响。整个模型是几何对称的, 为减少计算量, 只需计算一半即可。
箱体内壁分别为冷藏室和冷冻室的壁面, 为了讨论方便, 仅考虑冷藏室的情况。
钢板外壁与环境之间通过两个途径进行换热:自然对流换热和辐射换热。为了简化计算, 把辐射换热按照与对流相类似的方式处理, 用一个等效的对流换热系数来表示壁面与环境之间的总体换热效果, 即:
h =h conv +h rad
(1)
行了研究, 箱的性能产生影响[4]、P. K. Bansal 等[5]分别用热阻法研究了冷凝器的换热情况。一方面, 前者忽略了冷凝管管壁热阻的影响; 另一方面, 两者都没有考虑铝箔对传热的影响和冷凝器通过发泡隔热层向冰箱内的传热情况。Alessandro Rebo 2ra 等[6]应用有限元方法对箱体冷凝器的换热情况
进行了分析, 但是也没有考虑铝箔对换热的影响。箱壁式冷凝器中的铝箔除了起到固定冷凝管的作用外, 也具有一定强化传热的作用, 在冷凝器的传热计算中将之完全忽略是不合理的。
同时, 在传统的箱壁式冷凝器的设计中, 在理想情况下, 冷凝管与外壁箱板之间为线接触。为了增加两者之间的接触面积, 外壁钢板可以采用凹槽结构, 从而把冷凝管嵌入凹槽; 也有的厂家考虑采用“D ”型冷凝管来增加接触面积。
利用ANSYS 软件对箱壁式冷凝器的换热情况进行模拟, 重点在于研究铝箔、冷凝管和钢板之间的接触面积对换热的影响; 同时, 也考虑冷凝器通过发泡隔热层向冰箱内部的传热情况。1 传热模型的建立1. 1 物理模型
式中, h conv 和h rad 分别表示对流换热系数和等效的
辐射换热系数。箱壁式冰箱的外壁与周围空气之间的自然对流换热系数可以由米海耶夫公式得到[3]:
h conv =B (T c -T f )
1/3
(2)
这里的B 是空气的物性集合系数, 它的值可由资料[1]查到。外壁的辐射换热是不能忽略的, 根据辐射换热理论[7], 笔者引入了一个辐射换热系数:
箱壁式冷凝器的布置形式如图1。冷凝管被
第1期 江守利等:冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析 2
σ(T 2h rad =εcon +T rad ) (T con +T rad )
(3)
这里, 冰箱外壁的发射率ε取0. 85。根据上述方法冰箱外壁与环境之间的换热系数随温度的关系
如图2所示。根据计算结果, 并参考冰箱厂家的经验, 取外壁与环境之间的换热系数h o 为8W ・m -2K -1, 取冰箱内壁和冷藏室之间的换热系数h i 为5W ・m -2K -1
。
图4 槽型接触局部放大图表2 冷凝器壁面边界条件
边界条件
冷凝管内壁温度 箱内壁空气温度 箱外周围空气温度 箱内壁换热系数 箱外壁换热系数
取值
) T c =316K (43℃
) T i =278K (5℃) T a =298K (25℃
h i =5W ・m -2K -1
h =8W ・m -2K -1
3 结果分析
图2 换热系数
1. 2 有限元模型
采用析单元
PLAN E35, 为避免出现奇异区域, , 先自由划分, 再局部优化, 计算的网格见图3
。
图5θ。, 距。在考虑铝箔导热的情况, , 箱壁外测温度下降的速度比不考虑铝箔影响时要慢, 箱壁外侧壁的温度要比不考虑铝箔时的温度高约1. 3℃, 这说明铝箔对强化冷凝器的传热是明显的
。
图3 冷凝器的计算网格
2 模型的求解
通常情况下, 箱壁式冷凝器中的冷凝管直接放
置在箱壁的内侧。此时, 冷凝管与箱壁之间是线接触, 接触面积为零。为了增加冷凝管与箱壁的接触面积, 可以在箱壁表面加工出凹槽, 把冷凝管放置在凹槽中, 从而将冷凝管与箱壁之间的线接触转变为与凹槽之间的面接触(如图4所示) 。接触面积
) 来度量, 这里分别就θ=0°(箱壁为可以用角度(θ
平板) ,2°,10°,15°以及30°等6种模型进行了分析和比较。边界条件如表2所示。 所要求解的有限元模型只有一个自由度(温度) , 且单元数目较多, 因此选择使用ANSYS 求解器的类型为J CG (雅克比共轭梯度法)
。
图5 外壁上的温度分布
为了比较管和板之间的接触情况对散热量的
影响, 定义接触长度L 3如下:
3
πD/180(4) L =θ其中, D 为冷凝管的外径。图6和图7分别为在
不同接触长度下, 冷凝器箱壁外侧对环境的散热量以及透过箱体发泡层向冰箱冷藏室的传热量。当接触长度为0时, 从图6中可以发现, 和一般线接触相比, 采用槽接触形式冷凝器向环境的散热效果要好一些。但是, 效果并不明显, 只有2%左右; 与此同时, 从图7也发现, 采用槽接触形式后, 由于箱壁温度的增大, 也使得通过发泡层向箱体内壁的传
制 冷 与 空 调 第7卷 图6
箱外壁的换热量图7 箱内壁的换热量
热增大, 这显然是不利的。 利用如表3所示的边界条件, 可以得到在冷凝器不工作时, 通过箱体从环境向冰箱内部传递的热量为2. 06W/m 2。结合图6和图7的计算结果, 可以大致估算出大约12%的冷凝热是通过发泡层传递到冰箱内部。因此, 改善冰箱箱壁的隔热效果对于提高冰箱性能至关重要。
:冷凝管的外壁、空气夹层以, 把热量传递给外壁钢板。最后, 热量通过钢板外壁的对流及辐射散到环境中去; 同时, 还有小部分热量通过发泡隔热层传到箱体的内部。
考虑不同材料的冷凝管的换热情况。从图6中可以看出, 尽管铜的导热系数远大于钢的导热系数, 但是采用铜管时, 冷凝器的换热效果提高不到1%, 并且随着接触长度的增大时, 铜管的优势还逐渐减弱。因此, 采用钢管替代铜管, 并不会对冰箱的性能造成显著影响。从图6还可以看出, 如果不考虑铝箔对冷凝器导热的影响的话, 当θ=0°时, 计算所得到的换热量将比实际换热量减小8%左右。这说明在冰箱的设计计算中铝箔的影响不能忽略。根据上述分析可以发现, 在箱壁式冷凝器中, 整个传热的最大热阻是箱壁表面与环境之间的换热热阻, 改善冷凝器散热效果的主要方法是改善外壁与环境之间的对流换热性能与热辐射性能。4 结 论对冰箱的箱壁式冷凝器的传热进行了模拟计算, 计算结果表明:
①铜管比钢管的换热效果增大不到1%, 即钢管完全可以替代铜管作为冷凝管;
②增加管与外壁的接触面积并不能显著提高与环境的换热量;
路④箱壁冷凝器中, 通过发泡层传递到冰箱内部的热量占冷凝器总负荷的12%左右, 因此提高冰箱箱体的隔热性能至关重要;
⑤要增强冷凝器散热效果, 应该从改善外壁与环境之间的对流换热性能与热辐射性能方面入手。
参考文献
[1] 吴业正. 小型制冷装置设计指导. 北京:机械工业出版
社,1998.
[2] 陈林辉, 王石, 田怀璋, 等. 电冰箱仿真计算研究概述.
制冷与空调,2005, (3) :9211.
[3] 童蕾, 陈超敏, 陈清坤. 对冰箱换热器使用的管道材料
的分析. 制冷学报,2004, (4) :60263.
[4] 揭基华. 冰箱用箱壁式冷凝器的传热面积确定. 制冷,
1995,50(1) :60263.
[5] P K Bansal , T C Chin. Design and modeling of hot -wall condensers in domestic refrigerators. Applied ther 2mal engineering , 2002, 22:160121617.
[6] Alessandro Rebora , Luca A Tagliafico. Thermal perfor 2
mance analysis for hot 2wall condenser and evaporator configurations in refrigeration appliances. International Journal of Refrigeration ,1997,21(6) :4902502. [7] Frank P Incropera , David P DeWitt. 传热的基本原理.
葛新石, 王义方, 郭宽良, 译. 合肥:安徽科技出版社,
1985.
第7卷 第1期 制冷与空调 2007年2月 REFRIGERA TION AND AIR -CONDITION IN G 93296
冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析
江守利 程文龙 赵 锐 陈则韶 江明波
1) 2)
(中国科学技术大学) (荣事达电冰箱研究院) 1)
1)
1)
1)
2)
Ξ
摘 要 为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理论依据, 利用通用有限元软件ANSYS 对箱壁式冷凝器进行了建模、求解。在分析中, 考虑了铝箔对传热的影响; 同时, 考虑到在通常情况下冷凝管和冰箱的外壁平板之间的线接触会影响冷凝器的散热。因此, 对冷凝管与箱壁平板的线接触进行了改进, 采用凹槽结构的接触形式, 并分析接触角度对散热的影响。结果显示:铝箔在冷凝管的散热中是一个重要的热路, 如果不考虑铝箔的影响, 计算所得的换热量将偏小8%左右; 冷凝器的管材对换热效果影响不大, 采用铜管比钢管的换热效果增大不到1%; 增加冷凝管与外壁的接触面积可以提高换热效果, 但是增加幅度并不明显; 同时计算结果也表明, 冷凝器通过发泡层传入冰箱内部的热量约占冷凝器总负荷的12%。关键词 热工学 冷凝器 有限元 铝箔 热路
H eat p ath analysis for hot 2w all Jiang Shouli 1 Cheng Wenlong 111Jiang Mingbo 2
1)
(of China )
Innovation Center ) )
)
)
)
structure of hot 2wall condensers used in domestic refrigerators , sets up a new heat discharge analysis model using the finite element software ANSYS. Employs a groove contact type between condenser tubes and iron plate. Studies the influents of aluminum foil , as well as the contact length on the heat transfer. It is proved that the aluminum foil is an important heat path for the condenser ’s heat transfer and could not be neglected , if not taking into account of the aluminum foil , the calculation results will decrease by about 8%; compared with the steel tubes , the heat transfer of hot 2wall condenser with copper tubes increases less than 1%; the contact length between the condenser tubes and iron plate couldn ’t evidently in 2fluent the heat exchange between the condenser and surroundings. It also presentes that the heat transfer through the foam to refrigerator ’s the inside wall is about 12%of the overall con 2densation load.
KE Y WOR DS pyrology ; condenser ; finite element method ; aluminum foil ; heat path
家用冰箱的冷凝器都是空气冷却式冷凝器, 压
缩机功率在200W 以下的小型家用冰箱的冷凝器全部采用空气自然对流冷却。
自然对流冷却的冰箱冷凝器主要有两种形式:丝管式(wire 2and 2tube ) 冷凝器和箱壁式(hot 2wall , 又称壁板盘管式) 冷凝器[1]。丝管式冷凝器布置在距离冰箱的背面, 冷凝器盘管一般采用Φ5mm
Ξ收稿日期:2005212216
～Φ6mm 的邦迪管, 并用Φ1. 5mm 的钢丝焊接在盘管的两侧。丝管式冷凝器机械强度好, 传热性能好, 材料费用少, 但是这种冷凝器暴露空气环境中, 容易被损坏, 使用一段时间后其外表面会积累灰尘等, 这将导致传热热阻增大, 散热效果下降。所以, 目前所生产的冰箱都以箱壁式冷凝器代替丝管式冷凝器[2]。如图1所示, 箱壁式冷凝器的冷凝
通讯作者:程文龙, Email :[email protected]. cn
制 冷 与 空 调 第7卷 管以铝箔固定, 并被发泡层包裹着并紧贴在冰箱的侧面或者背面的钢板上, 依靠箱体外壁和环境之间进行散热。它的最大优点是结构紧凑, 不占用外部空间, 箱体美观, 但是传热性能较丝管式差, 并增加了向箱体内的导热, 因此隔热层要加厚
。
铝箔固定在箱板内壁上, 并用导热系数很低的发泡层来减少环境以及冷凝器向冰箱内部的传热。早期冰箱的冷凝管都是采用铜管, 近年来, 为了降低制造成本, 大多采用钢管。冷凝器各部分的尺寸规格、材料、物性等见表1。
表1 冷凝器各部分的属性列表
规格
冷凝管钢板 发泡层铝箔
材料导热系数/(W ・m -2-1)
387. 650
500. 022202. 4
Φ 4. 76mm ×0. 71mm;
紫铜/钢
管间距100mm 厚度为0. 5mm 厚度为38mm 厚度为0. 05mm; 宽度为50mm
钢聚氨酯铝
图1 箱壁式冷凝器
箱壁式冷凝器的传热是一个十分复杂的过程, 表现为管内侧流动着沿程多相态的制冷剂, 而管外侧是一个固固耦合、固气耦合的多热路传热过程, 这给计算带来了很大的困难。
目前, 献还较少。童蕾等
[3]
在冰箱的实际运行过程中, 制冷剂在冷凝管中分别处于过热蒸汽、、过冷液体三种状
态, , 因此假定冷凝管内壁为。
由于箱壁式冷凝器中, 空气夹层的空间很小, 空气的自然对流被抑制。因此, 为了简化计算, 对于空气夹层, 只考虑其导热, 而不考虑自然对流换热。计算分析也发现, 这样处理也是完全合理的。
揭基华[4]认为, 在箱壁式冷凝器中, 接触热阻不到总热阻的1%。因此不考虑接触热阻的影响。整个模型是几何对称的, 为减少计算量, 只需计算一半即可。
箱体内壁分别为冷藏室和冷冻室的壁面, 为了讨论方便, 仅考虑冷藏室的情况。
钢板外壁与环境之间通过两个途径进行换热:自然对流换热和辐射换热。为了简化计算, 把辐射换热按照与对流相类似的方式处理, 用一个等效的对流换热系数来表示壁面与环境之间的总体换热效果, 即:
h =h conv +h rad
(1)
行了研究, 箱的性能产生影响[4]、P. K. Bansal 等[5]分别用热阻法研究了冷凝器的换热情况。一方面, 前者忽略了冷凝管管壁热阻的影响; 另一方面, 两者都没有考虑铝箔对传热的影响和冷凝器通过发泡隔热层向冰箱内的传热情况。Alessandro Rebo 2ra 等[6]应用有限元方法对箱体冷凝器的换热情况
进行了分析, 但是也没有考虑铝箔对换热的影响。箱壁式冷凝器中的铝箔除了起到固定冷凝管的作用外, 也具有一定强化传热的作用, 在冷凝器的传热计算中将之完全忽略是不合理的。
同时, 在传统的箱壁式冷凝器的设计中, 在理想情况下, 冷凝管与外壁箱板之间为线接触。为了增加两者之间的接触面积, 外壁钢板可以采用凹槽结构, 从而把冷凝管嵌入凹槽; 也有的厂家考虑采用“D ”型冷凝管来增加接触面积。
利用ANSYS 软件对箱壁式冷凝器的换热情况进行模拟, 重点在于研究铝箔、冷凝管和钢板之间的接触面积对换热的影响; 同时, 也考虑冷凝器通过发泡隔热层向冰箱内部的传热情况。1 传热模型的建立1. 1 物理模型
式中, h conv 和h rad 分别表示对流换热系数和等效的
辐射换热系数。箱壁式冰箱的外壁与周围空气之间的自然对流换热系数可以由米海耶夫公式得到[3]:
h conv =B (T c -T f )
1/3
(2)
这里的B 是空气的物性集合系数, 它的值可由资料[1]查到。外壁的辐射换热是不能忽略的, 根据辐射换热理论[7], 笔者引入了一个辐射换热系数:
箱壁式冷凝器的布置形式如图1。冷凝管被
第1期 江守利等:冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析 2
σ(T 2h rad =εcon +T rad ) (T con +T rad )
(3)
这里, 冰箱外壁的发射率ε取0. 85。根据上述方法冰箱外壁与环境之间的换热系数随温度的关系
如图2所示。根据计算结果, 并参考冰箱厂家的经验, 取外壁与环境之间的换热系数h o 为8W ・m -2K -1, 取冰箱内壁和冷藏室之间的换热系数h i 为5W ・m -2K -1
。
图4 槽型接触局部放大图表2 冷凝器壁面边界条件
边界条件
冷凝管内壁温度 箱内壁空气温度 箱外周围空气温度 箱内壁换热系数 箱外壁换热系数
取值
) T c =316K (43℃
) T i =278K (5℃) T a =298K (25℃
h i =5W ・m -2K -1
h =8W ・m -2K -1
3 结果分析
图2 换热系数
1. 2 有限元模型
采用析单元
PLAN E35, 为避免出现奇异区域, , 先自由划分, 再局部优化, 计算的网格见图3
。
图5θ。, 距。在考虑铝箔导热的情况, , 箱壁外测温度下降的速度比不考虑铝箔影响时要慢, 箱壁外侧壁的温度要比不考虑铝箔时的温度高约1. 3℃, 这说明铝箔对强化冷凝器的传热是明显的
。
图3 冷凝器的计算网格
2 模型的求解
通常情况下, 箱壁式冷凝器中的冷凝管直接放
置在箱壁的内侧。此时, 冷凝管与箱壁之间是线接触, 接触面积为零。为了增加冷凝管与箱壁的接触面积, 可以在箱壁表面加工出凹槽, 把冷凝管放置在凹槽中, 从而将冷凝管与箱壁之间的线接触转变为与凹槽之间的面接触(如图4所示) 。接触面积
) 来度量, 这里分别就θ=0°(箱壁为可以用角度(θ
平板) ,2°,10°,15°以及30°等6种模型进行了分析和比较。边界条件如表2所示。 所要求解的有限元模型只有一个自由度(温度) , 且单元数目较多, 因此选择使用ANSYS 求解器的类型为J CG (雅克比共轭梯度法)
。
图5 外壁上的温度分布
为了比较管和板之间的接触情况对散热量的
影响, 定义接触长度L 3如下:
3
πD/180(4) L =θ其中, D 为冷凝管的外径。图6和图7分别为在
不同接触长度下, 冷凝器箱壁外侧对环境的散热量以及透过箱体发泡层向冰箱冷藏室的传热量。当接触长度为0时, 从图6中可以发现, 和一般线接触相比, 采用槽接触形式冷凝器向环境的散热效果要好一些。但是, 效果并不明显, 只有2%左右; 与此同时, 从图7也发现, 采用槽接触形式后, 由于箱壁温度的增大, 也使得通过发泡层向箱体内壁的传
制 冷 与 空 调 第7卷 图6
箱外壁的换热量图7 箱内壁的换热量
热增大, 这显然是不利的。 利用如表3所示的边界条件, 可以得到在冷凝器不工作时, 通过箱体从环境向冰箱内部传递的热量为2. 06W/m 2。结合图6和图7的计算结果, 可以大致估算出大约12%的冷凝热是通过发泡层传递到冰箱内部。因此, 改善冰箱箱壁的隔热效果对于提高冰箱性能至关重要。
:冷凝管的外壁、空气夹层以, 把热量传递给外壁钢板。最后, 热量通过钢板外壁的对流及辐射散到环境中去; 同时, 还有小部分热量通过发泡隔热层传到箱体的内部。
考虑不同材料的冷凝管的换热情况。从图6中可以看出, 尽管铜的导热系数远大于钢的导热系数, 但是采用铜管时, 冷凝器的换热效果提高不到1%, 并且随着接触长度的增大时, 铜管的优势还逐渐减弱。因此, 采用钢管替代铜管, 并不会对冰箱的性能造成显著影响。从图6还可以看出, 如果不考虑铝箔对冷凝器导热的影响的话, 当θ=0°时, 计算所得到的换热量将比实际换热量减小8%左右。这说明在冰箱的设计计算中铝箔的影响不能忽略。根据上述分析可以发现, 在箱壁式冷凝器中, 整个传热的最大热阻是箱壁表面与环境之间的换热热阻, 改善冷凝器散热效果的主要方法是改善外壁与环境之间的对流换热性能与热辐射性能。4 结 论对冰箱的箱壁式冷凝器的传热进行了模拟计算, 计算结果表明:
①铜管比钢管的换热效果增大不到1%, 即钢管完全可以替代铜管作为冷凝管;
②增加管与外壁的接触面积并不能显著提高与环境的换热量;
路④箱壁冷凝器中, 通过发泡层传递到冰箱内部的热量占冷凝器总负荷的12%左右, 因此提高冰箱箱体的隔热性能至关重要;
⑤要增强冷凝器散热效果, 应该从改善外壁与环境之间的对流换热性能与热辐射性能方面入手。
参考文献
[1] 吴业正. 小型制冷装置设计指导. 北京:机械工业出版
社,1998.
[2] 陈林辉, 王石, 田怀璋, 等. 电冰箱仿真计算研究概述.
制冷与空调,2005, (3) :9211.
[3] 童蕾, 陈超敏, 陈清坤. 对冰箱换热器使用的管道材料
的分析. 制冷学报,2004, (4) :60263.
[4] 揭基华. 冰箱用箱壁式冷凝器的传热面积确定. 制冷,
1995,50(1) :60263.
[5] P K Bansal , T C Chin. Design and modeling of hot -wall condensers in domestic refrigerators. Applied ther 2mal engineering , 2002, 22:160121617.
[6] Alessandro Rebora , Luca A Tagliafico. Thermal perfor 2
mance analysis for hot 2wall condenser and evaporator configurations in refrigeration appliances. International Journal of Refrigeration ,1997,21(6) :4902502. [7] Frank P Incropera , David P DeWitt. 传热的基本原理.
葛新石, 王义方, 郭宽良, 译. 合肥:安徽科技出版社,
1985.