冰箱除霜技術(shù)綜述

顧維維

摘 ? 要：冰箱的除霜技術(shù)日益成為提高冰箱制冷效率的一項(xiàng)重要手段，常見的除霜方式包括電加熱除霜、熱氣旁通除霜以及液體噴淋除霜，此外，還有逆向除霜、物理振動(dòng)除霜和超聲波除霜等方式，在冰箱領(lǐng)域，電加熱除霜的研究較為深入，且應(yīng)用較為廣泛。

關(guān)鍵詞：冰箱 ?除霜 ?電加熱 ?旁通 ?噴淋

中圖分類號(hào)：TB61 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（b）-0098-03

冰箱作為一種家庭必備的家用電器，給人們的生活帶來極大的方便，但在使用的同時(shí)人們不得不面對(duì)冰箱結(jié)霜和除霜的問題。當(dāng)箱內(nèi)霜層積累到一定程度時(shí)，就會(huì)加大蒸發(fā)器表面與空氣間的傳熱熱阻，增大氣流通過蒸發(fā)器時(shí)的阻力，使得蒸發(fā)器的空氣流量下降，換熱效率降低，導(dǎo)致由空氣和蒸發(fā)器之間換熱量下降，從而影響制冷效果，增加耗電量。

1 ?冰箱除霜技術(shù)的分類

從化霜裝置的不同上分為電加熱除霜、熱氣除霜、液體噴淋除霜、逆向除霜等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)冰箱的化霜[1]。具體分類如圖1所示。

由圖1進(jìn)一步分析可知，涉及除霜方面的專利文獻(xiàn)主要集中于電加熱除霜、熱氣除霜、液體噴淋除霜、逆向除霜、超聲波除霜、物理振動(dòng)除霜等等。

2 ?常見的冰箱化霜技術(shù)

2.1 電加熱化霜技術(shù)

電加熱化霜是除霜發(fā)展的較早的手段之一，方式簡單且化霜速度快，電加熱除霜，是用電加熱提供化霜所需的熱量，適用于小型制冷裝置，如冰箱。

2.1.1 導(dǎo)熱式電加熱化霜

導(dǎo)熱式電加熱除霜的化霜速度較快，最初的電加熱除霜技術(shù)也僅僅設(shè)置將加熱絲纏繞在蒸發(fā)器上，加熱絲通電，將熱量傳遞給結(jié)滿霜的蒸發(fā)器，從而將冰霜融化，如圖2。

此外，電加熱化霜的電加熱器件還可以是設(shè)置在蒸發(fā)器進(jìn)、出口管處的電加熱管，也可以是設(shè)置在每層翅片管式蒸發(fā)器中的多根加熱管。而多個(gè)加熱器可以設(shè)置在蒸發(fā)器的翅片之間，也可以包裹在各制冷容腔的外側(cè)。

2.1.2 輻射式電加熱化霜

上述導(dǎo)熱式除霜方式中加熱器加熱使得蒸發(fā)器的溫度升高，同時(shí)也會(huì)造成冰箱內(nèi)的溫度上升明顯，對(duì)冰箱內(nèi)食物的保鮮產(chǎn)生一定的影響。輻射式電加熱除霜在一定程度上克服了上述技術(shù)問題，所謂輻射式電加熱除霜一般在蒸發(fā)器的底側(cè)放置加熱器，加熱器不直接貼靠蒸發(fā)器，而是保持一段距離，從而使熱量以輻射的方式傳遞到蒸發(fā)器中，進(jìn)而化霜。

2.1.3 其他電加熱化霜

其他的新興電加熱除霜技術(shù)主要包括利用遠(yuǎn)紅外線進(jìn)行化霜以及電容除霜技術(shù)，其中電容式除霜技術(shù)可以利用電容瞬時(shí)產(chǎn)生的大電流直接使霜層氣化，從而有效地避免了產(chǎn)生大量化霜水的問題。

2.2 熱氣除霜技術(shù)

熱氣化霜其實(shí)質(zhì)上也是一種旁通除霜的技術(shù)，通常在壓縮機(jī)的出口和蒸發(fā)器的入口之間設(shè)置一條旁路，在需要除霜的時(shí)機(jī)，壓縮機(jī)出口的高溫制冷劑直接流入蒸發(fā)器中，從而融化蒸發(fā)器上的霜層。除霜的熱量主要來自壓縮機(jī)的輸入功率，未從循環(huán)水和房間內(nèi)吸熱，除霜時(shí)間相對(duì)較長。

2.2.1 基礎(chǔ)型熱氣旁通除霜

熱氣旁通除霜技術(shù)是指利用制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)排氣管至蒸發(fā)器入口前的旁通回路， 將壓縮機(jī)的高溫高壓排氣直接引到蒸發(fā)器的入口處， 再經(jīng)過節(jié)流將壓縮機(jī)排氣引入蒸發(fā)器中， 通過壓縮機(jī)排氣熱量將蒸發(fā)器外側(cè)的霜層除掉。在需要除霜時(shí)，只需要打開電磁閥的開關(guān)，就可以切換至除霜模式，從壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑流入蒸發(fā)器釋放熱量實(shí)現(xiàn)融霜，如圖3。

2.2.2 顯熱除霜

顯熱除霜[2-3]是指利用制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)排氣管至電子膨脹閥前的旁通回路，將壓縮機(jī)的高溫高壓排氣直接引到電子膨脹閥前，再經(jīng)過電子膨脹閥的等焓節(jié)流將壓縮機(jī)排氣引入空氣換熱器中，通過壓縮機(jī)排氣熱量將空氣換熱器翅片外側(cè)的霜層除掉，同時(shí)保證制冷劑在空氣換熱器中只進(jìn)行顯熱交換而不進(jìn)行冷凝。在傳熱學(xué)中當(dāng)涉及到氣體介質(zhì)冷卻的相變傳熱時(shí)，通常分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是氣體冷卻至這一壓力下的飽和氣體的過程，這一過程釋放的是顯熱，即不進(jìn)行冷凝;而第二階段是飽和氣體冷卻至飽和液體的過程，這一過程釋放的是潛熱，也就是俗稱的冷凝過程。采用顯熱除霜在保證正常除霜效果的同時(shí)，可以較大程度縮短除霜時(shí)間， 避免四通閥換向除霜給制冷系統(tǒng)帶來的沖擊， 消除“奔油”現(xiàn)象， 除霜過程中系統(tǒng)供熱水溫度波動(dòng)在5℃以內(nèi)。

2.3 液體噴淋除霜技術(shù)

液體噴淋除霜技術(shù)相比于電加熱除霜技術(shù)和熱氣化霜技術(shù)來說更適合大型冷庫。液體噴淋除霜技術(shù)，顧名思義，利用噴淋的液體將霜層融化，而這些噴淋的液體通常都具有較高的溫度，可以在短時(shí)間內(nèi)與霜層發(fā)生劇烈的換熱。為了實(shí)現(xiàn)噴淋效果的優(yōu)化，噴淋裝置可設(shè)置成漏斗狀以及設(shè)置多個(gè)小孔，從而使噴出霧狀水，增大噴淋水與蒸發(fā)器的接觸面積，提高除霜效果。

液體噴淋除霜技術(shù)還可以與其他技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源的綜合應(yīng)用成為制冷領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于噴淋除霜后的水具有一定的溫度，與回?zé)崞鹘Y(jié)合，可提供熱水，冰箱中的噴淋除霜技術(shù)與熱水技術(shù)結(jié)合，從而優(yōu)化了能源的利用效率，如圖4。此外，液體噴淋除霜技術(shù)進(jìn)一步與冰箱保鮮技術(shù)中的霧化保濕技術(shù)結(jié)合，在除霜的同時(shí)對(duì)冰箱內(nèi)進(jìn)行噴霧，提高了冰箱內(nèi)部的保濕、保鮮效果。

2.4 其他化霜技術(shù)發(fā)展路線

2.4.1 超聲波化霜技術(shù)

超聲波化霜技術(shù)的原理是利用超聲波作用于霜層和空氣時(shí)，能將霜層粉碎或干擾空氣中的水蒸氣結(jié)霜，起到顯著的抑制作用，如圖5。

2.4.2 逆向除霜技術(shù)

逆向除霜技術(shù)出現(xiàn)比較晚，且技術(shù)不成熟，因此應(yīng)用較少，如圖6。逆向除霜技術(shù)是通過四通閥換向，制冷劑反向流動(dòng)的方式達(dá)到除霜目的。

2.4.3 物理振動(dòng)除霜技術(shù)

物理振動(dòng)除霜技術(shù)應(yīng)用極少，其原理主要通過振動(dòng)的方式使得原來與蒸發(fā)器緊密貼合的霜層變松散甚至脫離，從而將霜層分離。由于該技術(shù)需要振動(dòng)的幅度較大，對(duì)冰箱內(nèi)部組件如壓縮機(jī)、蒸發(fā)器等產(chǎn)生消極的影響，因而在冰箱領(lǐng)域應(yīng)用較少。

3 ?結(jié)語

目前，各項(xiàng)除霜技術(shù)中電加熱化霜的應(yīng)用最為廣泛，主要由于其設(shè)施相對(duì)簡單、化霜效果好且可操作性強(qiáng)。雖然熱氣除霜以及超聲波除霜等方式效果明顯，但在實(shí)際生產(chǎn)推廣的過程中仍然遇到桎梏，可見技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際的應(yīng)用并不同步。因此，企業(yè)和高校在技術(shù)研發(fā)的過程中需要在創(chuàng)新技術(shù)的同時(shí)，提高技術(shù)效果，控制技術(shù)成本，才能在冰箱除霜技術(shù)的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中產(chǎn)生積極有益的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐘新寶.電冰箱的除霜方法及裝置[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，1（3）：42-44.

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[3] 梁彩華.顯熱除霜方式的過程控制與研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，40（12）：2054-2058.