单循环与多循环冰箱制冷系统设计分析

1、直冷冰箱单循环制冷系统与多循环系统设计分析产品开发中心 制冷所 2015/5/23制冷系统原理单循环制冷系统多循环制冷系统单循环冰箱的控制系统架构一般只在冷藏室设置温控器，安装在冷藏蒸发器板上，依靠感温管检测蒸发器板温度实现控制压缩机开停，其它间室温度无法精确控制。磁控开关控制加热器实现冬季温度补偿功能。冷藏冷冻箱一般使用WDF温控器，开机点都在0C以上，保证每次压缩机开机，冷藏蒸发器能够完成自然化霜。强档温度（C）ON弱档中档OFF单循环冰箱的系统特点1、有多个温区，但由于蒸发器串联，故各间室蒸发器内制冷剂的蒸发温度基本相同（由于沿程阻力的影响，蒸发温度会略有下降），各间室蒸发器的换热温差差

2、别较大。冷冻制冷冷藏制冷如BCD-180LC,当压缩机运转时，蒸发温度一般在-30 C左右，与冷冻室（特性温度-18 C ）换热温差在10 C以上；与冷藏室（特性温度5 C ），换热温差在35 C左右。换热温差大，不利于系统节能！ABCD单循环冰箱的系统特点2、温控器一般只控制冷藏室温度，各间室的特性温度匹配比较困难。各间室获得的制冷量的比例只能通过调整蒸发器面积、制冷剂充液量来进行调整。如温控器在某个档位，冷冻室已达到-18度，而冷藏室温度仍低于5度，此时有两种调节方案：减小冷藏蒸发器面积，仍然保持冷藏蒸发器末端无过热，冷藏蒸发器单位时间内制冷量减小，冷藏温度上升。直接减少系统充液量，使冷藏

3、蒸发器出现过热段，冷藏蒸发器单位时间内制冷量减小，冷藏温度上升。相同的冷藏室温度，环温越低，冷冻室温度越高。单循环直冷冰箱的系统特点3、蒸发器末端一般不设置储液器，依靠冷藏室较高的换热温差将制冷剂完全消耗，能够有效防止压缩机液击。当压缩机停机后，冷凝器与蒸发器之间的压力差迅速平衡，制冷剂流速变慢直至停止流动，同时由于蒸发器内压力上升，制冷剂的蒸发温度（相变点）也随之上升，在冷冻蒸发器内形成制冷剂的残留。开机停机单循环冰箱系统开停机压力曲线单循环冰箱的系统特点单循环直冷冰箱，必须要保证压缩机不会长时间连续运行，以保证冷藏室后背蒸发器自然除霜的功能正常，否则会导致冷藏室后背结冰严重，失去制冷能力。

4、要实现此要求必须要保证如下两点：压缩机制冷量有富余冷藏蒸发器换热面积足够且无明显过热段自然除霜如果使用电子温控系统，在每次压缩机开机前应判断蒸发器板温度是否上升至0度以上，且在压缩机累积运行一段时间后进行强制除霜。影响机械温控器正常工作的因素制冷剂充注量保证蒸发器满液：制冷剂充注量少，会使蒸发器的制冷量下降，影响降温速率和温控器感温环境温度、工况变化环境温度高，热负荷大，容易出现开机时间过长环境温度低，制冷剂流量小，大量制冷剂积存在冷凝器末端，蒸发器内液态制冷剂量少，也会出现不停机的现象。感温毛细管的装配温控器的毛细管都安装在蒸发器靠近入口管的位置，安装在蒸发器中部或者出口段有可能因为过热蒸汽

5、的影响出现不停机或者开停不规则的情况。温控器的感温管应采用根部在上，头部在下的方式安装感温毛细管应与蒸发器有效接触，防止接触热阻过大温控器ON温控器OFF压缩机ON压缩机OFF 压缩机ON间室温度蒸发器入口温度蒸发器出口温度AB如何做好单循环直冷冰箱的系统匹配1、尽量把冷凝器和冷冻蒸发器有效换热面积做大。2、合理匹配其它间室蒸发器面积3、制冷剂充注量要保证冷藏蒸发器末端无过热或过热度较小。4、回气管与毛细管的回热设计要保证。5、如果要匹配变频压缩机，最好还是在蒸发器末端增加储液器。多循环直冷冰箱的系统架构多个蒸发器，多个毛细管，通过阀切换形成多个制冷剂回路。每个间室均设置温度传感器，独立控温。

6、冷冻蒸发器位于制冷系统的末端，与单循环系统正好相反。多循环直冷冰箱的特点1、各间室均能独立控温，不同间室制冷运行时，其系统工况不同。冷藏室制冷时，蒸发温度较高，制冷剂流量较大，故冷凝温度较高，回气温度较低。冷冻室单独制冷时，蒸发温度较低，制冷剂流量较小，故冷凝温度低，回气温度较高。冷冻蒸发器入口冷冻蒸发器出口过滤器温度回气温度冷藏制冷冷冻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某压缩机质量流量随蒸发温度变化曲线多循环直冷冰箱的特点2、压缩机开停机周期比较复杂解决方案：调节每个间室的开停参数，使每个间室的制冷周期长短基本相同或者成倍数关系。每次压缩机开机后，控制阀切换将每个间室均制冷到达停机点。多循环直冷冰箱的特点不同回路切换时，存在压力的平衡过程，高温间室蒸发器内过热制冷剂气体向冷冻蒸发器内排放，从而使冷冻蒸发器入口温度迅速升高，冷冻蒸发器出口过热。过热气体会削弱冷冻蒸发器的换热性能，造成蒸发温度降低，系统COP降低。冷冻蒸发器入口因高温制冷剂流入温度突然升高多循环直冷冰箱的特点冷冻蒸发器位于低压

8、侧的末端，回气管线上需要增加储液器。冷藏室制冷开机时，因冷藏蒸发器内压力较高，冷冻蒸发器内残余液态制冷剂会被赶向回气管线，此时回气温度最低。调整压缩机的转速，降低制冷剂流量，最终可以实现：冷藏制冷时制冷系统维持较高的蒸发温度，切换至冷冻制冷时，虽然冷冻蒸发器处于过热状态，但也能使蒸发温度不至于过低，从而保证整个冰箱的能效比同样发泡层同样变频压缩机的单循环冰箱更高。多循环直冷冰箱的设计建议1、各间室的蒸发器换热面积可以根据箱体结构特点尽量做大。2、调整好各间室的开停周期，避免短开机和跳机现象。3、冷冻蒸发器末端一般处于过热状态，在设计冷冻蒸发器时应当考虑将末端设置在冷冻室最冷区域。4、回气管的回热设计对提高系统