冰箱換熱器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

袁榮勝 晏剛

西安交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所 陜西西安 710049

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)冰箱產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。從實(shí)驗(yàn)室、辦公大樓到大型商場(chǎng)、文化娛樂場(chǎng)所，從交通運(yùn)輸管理到國(guó)防安全建設(shè)，冰箱產(chǎn)品無處不在。冰箱技術(shù)服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在各種產(chǎn)品的研究、開發(fā)、保存、運(yùn)輸過程中起著重要的作用。

然而，直至今日，雖然冰箱技術(shù)較為成熟，但仍然有一些關(guān)鍵性問題沒有得到根本的解決。這些問題包括環(huán)保問題、高效節(jié)能問題以及智能人性化問題等。在國(guó)家節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略背景下，如何使得電冰箱更進(jìn)一步的高效節(jié)能已然成為研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。在新型的冰箱設(shè)計(jì)過程中，各種高效、節(jié)能性技術(shù)的應(yīng)用是未來冰箱設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)。而冰箱高效節(jié)能技術(shù)的核心在很大程度上取決于冰箱換熱器的性能[1]。

本文總結(jié)了目前最具潛力的幾種冰箱換熱器技術(shù)，包括微通道換熱、PCM蓄能、旋轉(zhuǎn)換熱、溝槽管、遠(yuǎn)紅外涂層等。對(duì)于每種技術(shù)在冰箱換熱器中具體的應(yīng)用，本文給出了一些實(shí)例以供參考。此外，針對(duì)冰箱換熱器目前遇到的強(qiáng)化傳熱、結(jié)霜化霜、性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建等技術(shù)難點(diǎn)，本文總結(jié)了一些最新的研究方法和解決措施。

2 冰箱換熱器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 微通道換熱器技術(shù)

微通道換熱器是水力當(dāng)量直徑在10～1000 μm的一類換熱器[2]，它符合當(dāng)今換熱器緊湊化、小型化的發(fā)展趨勢(shì)，是冰箱換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一個(gè)重要方向。與傳統(tǒng)冰箱換熱器相比，微通道換熱器具有如下優(yōu)勢(shì)[2]：（1）微通道換熱器一般由全鋁材料制成，成本低，重量輕；（2）傳熱效果好，傳熱效率較普通管翅式換熱器有較大的提升；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用于冰箱可顯著降低制冷劑的充注量。

微通道換熱器在冰箱制冷系統(tǒng)中作為冷凝器使用已經(jīng)取得了較多進(jìn)展。圖1所示的管帶式微通道全鋁冰箱用冷凝器開發(fā)是目前冰箱冷凝器開發(fā)應(yīng)用研究的一個(gè)重要課題。這種微通道冷凝器由集流管、多孔扁管和波紋型百葉窗翅片組成。百葉窗式翅片能夠切斷散熱器上氣體邊界層的發(fā)展，使邊界層在各表面不斷地被破壞，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱、提高換熱器性能的目的。在同樣的迎風(fēng)面下，管帶式微通道冷凝器比傳統(tǒng)絲管式冷凝器的換熱效率提高了30%以上[3]，而空氣側(cè)阻力不變，甚至略有降低。根據(jù)張成全等人[4]的研究，管帶式微通道冷凝器有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)家用冰箱絲管式冷凝器的替代，并且通過對(duì)制冷系統(tǒng)其他參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，冰箱整體能效還有很大的提升空間，具有良好的應(yīng)用前景。

圖1 管帶式微通道冷凝器[3]

雖然微通道冷凝器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好、制冷劑充注量少等優(yōu)點(diǎn)，但其容易積灰的缺點(diǎn)也同樣明顯[5]。具有強(qiáng)化換熱表面的微通道冷凝器在工作一段時(shí)間后，由于其本身結(jié)構(gòu)緊湊且換熱表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致大氣中的顆粒物在換熱器表面大量積聚，使得換熱器換熱性能出現(xiàn)明顯的降低。因此對(duì)于這類微通道冷凝器的積灰問題的處理是未來其研究的一個(gè)重要技術(shù)方向。

微通道換熱器在冰箱蒸發(fā)器中的應(yīng)用要遠(yuǎn)少于其在冰箱冷凝器中的應(yīng)用，主要原因在于：微通道換熱器翅片排片緊密，作為蒸發(fā)器使用時(shí)，排水較為困難，容易結(jié)霜甚至結(jié)冰[6]，導(dǎo)致其換熱性能受到極大地制約。為了克服上述凝結(jié)水排除難的問題，一些特殊翅片排片方式的微通道蒸發(fā)器被提出，例如徐劍等人自主設(shè)計(jì)并制作的一款雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器[7]。這種蒸發(fā)器由兩個(gè)相對(duì)稱的單螺旋微通道翅片蒸發(fā)器通過中間連接鋁管連接而成，如圖2所示。雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器借鑒了鋁管拉脹式翅片蒸發(fā)器的翅片排片方式，改變傳統(tǒng)的蛇形彎管模式，采用螺旋繞管方式成形。這樣的蒸發(fā)器綜合了雙排和螺旋的結(jié)構(gòu)方式，翅片排片不會(huì)過于貼近，能在一定程度上解決傳統(tǒng)微通道蒸發(fā)器表面凝結(jié)水排除難的問題。

圖2 雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器[7]

雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器仍然具備微通道換熱器傳熱效果好的優(yōu)點(diǎn)。為了具體說明其性能的優(yōu)越性，徐劍團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了如下冰箱蒸發(fā)器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)：采用控制變量法，測(cè)試用的兩臺(tái)冰箱樣機(jī)除蒸發(fā)器（雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器和斜插式翅片蒸發(fā)器）外，其余各個(gè)部分均保持一致，測(cè)試方法按照GB 12021.2-2015分別在32℃和16℃環(huán)境溫度下進(jìn)行耗電量測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1所示[7]：與裝有斜插式翅片蒸發(fā)器的原冰箱相比，裝有雙螺旋微通道翅片蒸發(fā)器的冰箱在32℃和16℃環(huán)境溫度下平均功率分別降低4.6%和13.0%，日平均耗電量減少了15.7%。這一結(jié)果充分說明了雙螺旋微通道蒸發(fā)器相比一般的斜插式翅片蒸發(fā)器，確實(shí)能夠很好的提升冰箱系統(tǒng)的能效，具備良好的應(yīng)用前景。

表1 裝有兩種蒸發(fā)器冰箱的測(cè)試數(shù)據(jù)[7]

2.2 PCM蓄能技術(shù)

PCM蓄能技術(shù)[8]是利用相變材料的蓄能特性實(shí)現(xiàn)冰箱換熱器與外界環(huán)境連續(xù)換熱，從而延長(zhǎng)壓縮機(jī)的關(guān)閉周期，降低冰箱能耗的一種技術(shù)手段。根據(jù)Joybari等[8]的PCM蓄冷、蓄熱冰箱實(shí)驗(yàn)結(jié)果：蒸發(fā)器側(cè)使用相變材料有一定優(yōu)勢(shì)；冷凝器側(cè)使用相變材料，相關(guān)耗能測(cè)試結(jié)果不夠理想，還需要進(jìn)一步的研究證明相變材料在冷凝器上使用的有效性。因此，當(dāng)前階段PCM蓄能技術(shù)在冰箱中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在冰箱蒸發(fā)器側(cè)。

低能耗、高效能的冰箱往往要求具有一個(gè)高換熱性能的蒸發(fā)器。以蓄冷型相變材料（PCM）作為儲(chǔ)能材料，將蒸發(fā)器和蓄冷型儲(chǔ)能材料結(jié)合組建的蓄冷型蒸發(fā)器能夠有效地增強(qiáng)換熱[9]（如圖3）。蓄冷型蒸發(fā)器使用的蓄冷材料相變溫度一般低于冰箱室內(nèi)設(shè)定溫度[10]，這樣在冰箱開機(jī)后，蒸發(fā)器可將冷量傳遞給蓄冷材料使得一部分相變材料從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，此時(shí)相變材料利用潛熱將一部分冷量存儲(chǔ)起來；當(dāng)冰箱停機(jī)后，一部分相變材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，此時(shí)存儲(chǔ)在材料中的冷量會(huì)釋放給箱內(nèi)空氣，從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器與箱內(nèi)空氣的連續(xù)換熱。這種方式提升了蒸發(fā)器整體蓄熱性能，延長(zhǎng)了冰箱停機(jī)時(shí)間并降低了開機(jī)率，實(shí)現(xiàn)了冰箱耗電量的降低。

圖3 蓄冷型蒸發(fā)器二維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（A和B為邊界）

蓄冷型蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)器從間斷式換熱到連續(xù)性換熱的轉(zhuǎn)變[11]。相比傳統(tǒng)蒸發(fā)器，應(yīng)用蓄冷型蒸發(fā)器的冰箱的性能提升較大，耗電量也有一定降低。雖然蓄冷相變材料會(huì)占用冰箱內(nèi)容積，但瑕不掩瑜，配備有蓄冷型蒸發(fā)器的新型冰箱具有較好的節(jié)能效果。因此蓄冷型蒸發(fā)器具有非常好的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步深入研究。

PCM蓄能技術(shù)在冰箱蒸發(fā)器的應(yīng)用可以大大提高冰箱的效能，但截至目前，該技術(shù)在推廣中仍然面臨一定的阻礙。最典型的問題是由于相變材料熱焓值固定[12]，若要長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)冷需要相變材料的量很大，這一方面會(huì)帶來較高的使用成本，另一方面其占用空間也會(huì)增大從而減小了冰箱自身內(nèi)容積。因此，對(duì)于新型高熱焓值相變材料的開發(fā)、制備和研究，是推廣使用PCM蓄能技術(shù)的一個(gè)重要方向。

2.3 新型旋轉(zhuǎn)換熱器—桑迪亞冷卻器

新型旋轉(zhuǎn)換熱器是一種完全不同的空冷換熱器。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在這個(gè)方面做出了突出的貢獻(xiàn)，他們開發(fā)了一種稱之為桑迪亞冷卻器的新型旋轉(zhuǎn)換熱器[13]（圖4），并嘗試將這種換熱器技術(shù)應(yīng)用于家用冰箱冷凝器和蒸發(fā)器。

圖4 桑迪亞冷卻器[14]

這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于熱沉葉輪。葉輪為圓盤形，上表面嵌有翅片。這個(gè)葉輪功能類似于傳統(tǒng)金屬翅片熱沉與風(fēng)扇的混合。空氣從冷卻器下方被吸入到?jīng)]有翅片的中心區(qū)域，然后沿著密集的翅片半徑方向排出。高效率的無刷電機(jī)提供熱沉葉輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力（～2000 rpm）。桑迪亞冷卻器的基板的下方安裝在熱源側(cè)。熱量流經(jīng)冷卻器基板，薄弱的流體動(dòng)力空氣軸承間隙，葉輪底板以及葉輪翅片之后與周圍氣流換熱。翅片表面的空氣流動(dòng)具有徑向加速度，與傳統(tǒng)的風(fēng)扇和翅片設(shè)備比較可以使得邊界層厚度變薄，強(qiáng)化空氣側(cè)傳熱。桑迪亞冷卻器由于換熱表面在旋轉(zhuǎn)，可以大大阻止內(nèi)部污垢的形成。

使用桑迪亞冷卻器技術(shù)應(yīng)用于家用冰箱冷凝器蒸氣壓縮循環(huán)的循環(huán)性能與使用翅片管冷凝器的循環(huán)性能相當(dāng)，但是總體積要小得多，只有采用翅片管冷凝器體積的40.5%[13]，能大大增加冰箱內(nèi)容積；而將桑迪亞冷卻器技術(shù)應(yīng)用于家用冰箱蒸發(fā)器，如圖5所示，可以大大改善蒸發(fā)器的性能，減少13%的冰箱能耗[14]，并且可以大大提高空氣側(cè)的傳熱，阻止霜層增加從而減少化霜過程。

圖5 桑迪亞冷卻器技術(shù)應(yīng)用于冰箱蒸發(fā)器[15]

2.4 其他冰箱換熱器技術(shù)

換熱管開溝槽技術(shù)和遠(yuǎn)紅外涂層技術(shù)在冰箱換熱器設(shè)計(jì)方面也有一定的應(yīng)用。

溝槽（內(nèi)螺紋）管是新型換熱器換熱管開發(fā)的一個(gè)重要方向。在蒸發(fā)器中應(yīng)用溝槽管，可使得蒸發(fā)器的換熱效率比光管蒸發(fā)器高的多，并且使用溝槽管蒸發(fā)器系統(tǒng)的COP也更高。盡管溝槽管蒸發(fā)器的壓降比光管蒸發(fā)器的要稍高一些，但是沈貴可團(tuán)隊(duì)的研究表明[15]，這部分壓力的增長(zhǎng)對(duì)壓縮機(jī)的需求而言影響很小。

遠(yuǎn)紅外涂層是一種應(yīng)用在雙溫冰箱冷凝器上的技術(shù)手段[16]。遠(yuǎn)紅外涂層是一種富含遠(yuǎn)紅外線放射功能的涂抹物。將其涂于冰箱冷凝器所在附近的界面處，冰箱的耗電量會(huì)有一定下降，性能系數(shù)會(huì)有一定提升。但這種技術(shù)目前研究還不夠充分，如果涂層位置不當(dāng)，反而會(huì)加大冰箱耗電量，因此遠(yuǎn)紅外涂層技術(shù)具有較好的研究前景。

3 冰箱換熱器問題的解決方法

3.1 縱向渦發(fā)生器強(qiáng)化傳熱

冰箱換熱器在設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能強(qiáng)化其換熱能力，這對(duì)于減少冰箱系統(tǒng)的能耗，提升冰箱系統(tǒng)的總體性能意義重大。對(duì)于采用翅片管換熱器的冰箱，在其翅片上布置縱向渦發(fā)生器是一種新型有效的強(qiáng)化換熱措施，如圖6所示?？v向渦發(fā)生器[17]是一種特殊型式的擴(kuò)展表面，常用的渦發(fā)生器包括三角形翼、矩形翼、三角小翼和矩形小翼四種，如圖7所示。當(dāng)流體流過布置的渦發(fā)生器時(shí), 會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次渦流，這些二次渦流具有很高的速度。高速的二次渦流一方面促進(jìn)了主流與邊緣區(qū)流體的混合，另一方面高速流體會(huì)直接沖擊邊界層，導(dǎo)致邊界層變薄，溫度梯度提升，最終達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。

圖6 縱向渦發(fā)生器在冰箱翅片管換熱器中的布置[18]

圖7 四種縱向渦發(fā)生器[18]

在冰箱翅片管換熱器中特殊地布置縱向渦發(fā)生器（包括縱向渦發(fā)生器的類型、數(shù)目、布置方向、布置位置等），能夠在較大幅度提升換熱器換熱能力的同時(shí)，較小幅度地增加其流動(dòng)阻力。何雅玲團(tuán)隊(duì)[18]利用三維數(shù)值模擬的方法，對(duì)縱向渦發(fā)生器在翅片管換熱器布置的一些關(guān)鍵參數(shù)（攻角、數(shù)目）進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：縱向渦發(fā)生器的攻角為15°，采用3對(duì)矩形小翼時(shí)，翅片管換熱器的空氣側(cè)換熱能力的提升幅度超過了其流動(dòng)阻力增加的幅度；SONG等[19]詳細(xì)研究了縱向渦發(fā)生器的布置位置對(duì)翅片管換熱器傳熱特性的影響，得到靠近管壁的縱向渦發(fā)生器有利于低雷諾數(shù)流動(dòng)強(qiáng)化傳熱，遠(yuǎn)離管壁的縱向渦發(fā)生器有利于高雷諾數(shù)流動(dòng)強(qiáng)化傳熱的結(jié)論。

3.2 蒸發(fā)器結(jié)霜問題

蒸發(fā)器結(jié)霜是影響冰箱制冷系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要因素之一，結(jié)霜現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱效率下降、風(fēng)阻增加，尤其像微通道蒸發(fā)器這種翅片間距很小的換熱器，其所存在的霜堵問題極為嚴(yán)重，大大限制了它們的使用范圍。因此在換熱器結(jié)霜達(dá)到一定程度時(shí)，必須進(jìn)行除霜操作。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)蒸發(fā)器的結(jié)霜和除霜進(jìn)行了研究。按照研究?jī)?nèi)容的不同，相關(guān)研究主要分為三類[20]。第一類是對(duì)結(jié)霜和化霜現(xiàn)象本質(zhì)進(jìn)行研究，為后續(xù)化霜控制及換熱器優(yōu)化等提供理論基礎(chǔ)；第二類是對(duì)改善和減少結(jié)霜現(xiàn)象的具體措施進(jìn)行研究；第三類是對(duì)化霜系統(tǒng)控制邏輯進(jìn)行研究，以準(zhǔn)確判斷化霜的時(shí)機(jī)，減少化霜所需的時(shí)間成本。

總結(jié)各種文獻(xiàn)，目前冰箱行業(yè)采用的化霜技術(shù)主要有鋁管加熱器化霜技術(shù)、箱膽后背貼加熱絲技術(shù)和冷藏自然回風(fēng)化霜技術(shù)三種[21]。這些化霜技術(shù)對(duì)應(yīng)的化霜過程均分為化霜啟動(dòng)、加熱化霜、化霜結(jié)束三個(gè)階段，通過自動(dòng)檢測(cè)冰箱運(yùn)行時(shí)間、環(huán)境溫度、濕度等自動(dòng)啟動(dòng)化霜過程，并根據(jù)化霜傳感器的溫度來判定退出條件，最終達(dá)到冷藏蒸發(fā)器化霜的目的。三種化霜技術(shù)中的冷藏自然回風(fēng)化霜技術(shù)由于是完全利用冷藏室的回風(fēng)來融化蒸發(fā)器表面的結(jié)霜，相對(duì)能耗較小，目前應(yīng)用較為廣泛，其具體過程如圖8所示。

圖8 冷藏自然回風(fēng)化霜過程[21]

3.3 測(cè)量換熱器性能的相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

對(duì)冰箱換熱器的實(shí)驗(yàn)分析方法有冰箱整機(jī)實(shí)驗(yàn)和換熱器部件實(shí)驗(yàn)兩種[22]。整機(jī)實(shí)驗(yàn)考察的是冰箱整個(gè)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，并不能直接反映出換熱器的具體換熱性能；而換熱器部件實(shí)驗(yàn)可以排除系統(tǒng)中其他部件性能的干擾，單一的對(duì)換熱器性能進(jìn)行具體評(píng)估，這對(duì)于新型換熱器的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試，具有重大的意義?；趽Q熱器部件實(shí)驗(yàn)的分析方法，需要開發(fā)的換熱器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)滿足如下要求[22]：1）可以測(cè)試不同結(jié)構(gòu)形式的冰箱蒸發(fā)器和冷凝器的換熱系數(shù)、換熱量等表征性能的參數(shù)；2）可以測(cè)量得到換熱器表面溫度場(chǎng)的分布，從而為冰箱換熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)。

為了滿足上述要求，開發(fā)一個(gè)冰箱換熱器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要完成以下工作[22]：1）建立冰箱換熱器環(huán)境模擬室，以模擬冰箱換熱器在冰箱運(yùn)行過程中所處的環(huán)境；2）設(shè)計(jì)供液/供氣機(jī)組，滿足對(duì)相應(yīng)換熱器性能進(jìn)行測(cè)量時(shí)的制冷劑供應(yīng)；3）開發(fā)測(cè)量和控制系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集、分析和系統(tǒng)運(yùn)行控制任務(wù)。冰箱換熱器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)力主要體現(xiàn)在第三步工作——測(cè)量、控制系統(tǒng)的開發(fā)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)，目前應(yīng)用最廣的技術(shù)是自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，而將人工智能與自動(dòng)控制相結(jié)合的智能控制技術(shù)，是未來實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)開發(fā)的重要方向。

自動(dòng)測(cè)試技術(shù)通過運(yùn)行編制的測(cè)試軟件自動(dòng)實(shí)施測(cè)試執(zhí)行過程，這樣很好地避免了人為因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和測(cè)量結(jié)果的影響。例如陳麗等[23]以西門子WinCCV6.0作為測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，為風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組和冰箱板管式換熱器實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)開發(fā)的自動(dòng)測(cè)量與控制系統(tǒng)，可以快速準(zhǔn)確的測(cè)量出多種環(huán)境溫度、制冷劑充注量下的換熱器換熱量。但是，這樣的一種實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)在環(huán)境溫度不斷發(fā)生變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大慣性、大時(shí)滯的問題，控制、測(cè)量精度均會(huì)變得很差，需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)。

智能控制技術(shù)的出現(xiàn)為上述變參數(shù)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制問題的解決提供了新的思路。智能控制技術(shù)涵蓋模糊控制、定性控制、神經(jīng)元控制等，具有復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)[24]，如圖9所示。夏遠(yuǎn)等[25]研究了基于智能控制技術(shù)的換熱器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。他們重點(diǎn)對(duì)換熱器出口水溫控制器的主要環(huán)節(jié)做了改進(jìn), 提出了基于自調(diào)整加權(quán)因子的智能積分模糊控制器，并加入了Smith預(yù)估控制技術(shù)，最終成功實(shí)現(xiàn)了換熱器出口水溫的準(zhǔn)確控制，并取得了良好的動(dòng)靜態(tài)特性。夏遠(yuǎn)的研究表明了基于智能控制技術(shù)的換熱器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相比傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)量穩(wěn)定性和非滯后性更強(qiáng)。雖然當(dāng)前智能控制技術(shù)沒有自動(dòng)控制技術(shù)在換熱器性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)上應(yīng)用的廣泛，但多項(xiàng)研究表明，智能控制技術(shù)是未來?yè)Q熱器性能測(cè)試平臺(tái)發(fā)展的必然趨勢(shì)[24]。

4 結(jié)論

本文是對(duì)于冰箱中換熱器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的一個(gè)綜述，通過總結(jié)大量的文獻(xiàn)，得出了有關(guān)冰箱換熱器技術(shù)發(fā)展的以下結(jié)論：

（1）有關(guān)冰箱換熱器的技術(shù)應(yīng)用主要有：微通道換熱技術(shù)、PCM蓄能技術(shù)、新型旋轉(zhuǎn)換熱器技術(shù)、換熱管開溝槽技術(shù)和遠(yuǎn)紅外涂層技術(shù)等。其中：微通道換熱技術(shù)可以有效提升冰箱換熱器傳熱效率，降低制冷劑充注量；PCM蓄能技術(shù)對(duì)于冰箱換熱器的效能有顯著地提升；新型旋轉(zhuǎn)換熱器技術(shù)打破了傳統(tǒng)冰箱換熱器的局限性，大大減少了換熱器污垢熱阻；溝槽管、遠(yuǎn)紅外涂層技術(shù)的使用，對(duì)于冰箱性能系數(shù)有不同程度的提升。

圖9 智能控制技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)[25]

（2）冰箱換熱器在設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能強(qiáng)化其換熱能力，在使用時(shí)要盡量克服結(jié)霜化霜的問題，在試驗(yàn)時(shí)要注意性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。對(duì)于換熱器的強(qiáng)化傳熱，可應(yīng)用縱向渦發(fā)生器強(qiáng)化換熱器空氣側(cè)熱傳遞；對(duì)于蒸發(fā)器結(jié)霜化霜問題的解決，可采用冷藏自然回風(fēng)法等化霜技術(shù)；對(duì)于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建，目前廣泛應(yīng)用的是自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，而人工智能與自動(dòng)控制相結(jié)合的智能控制方法，是未來?yè)Q熱器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建研究的重要方向。

冰箱換熱器的良好設(shè)計(jì)是冰箱高效節(jié)能性能的基礎(chǔ)。伴隨著冰箱行業(yè)進(jìn)一步提高能效的要求，重量輕、緊湊和低成本的高效換熱器是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)最重要的研究發(fā)展方向。未來的研究可以依照《中國(guó)家用電冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖》（2019年版），繼續(xù)在高效節(jié)能換熱器研究、微通道換熱器升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)化換熱器性能測(cè)試平臺(tái)開發(fā)等項(xiàng)目[26]上努力，以進(jìn)一步提高家用電冰箱中的技術(shù)力，并提高家用電冰箱的效能。