电冰箱制冷系统及主要部件剖析王金财

1、电冰箱制冷系统及主要部件(bjin)剖析 美的冰箱事业部研发(yn f)中心2006年12月共二十七页培训(pixn)内容 基本制冷系统 压缩机 蒸发器 冷凝器及防凝管 毛细管 干燥(gnzo)过滤器 主要制冷剂 共二十七页基本(jbn)制冷系统 电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、和蒸发器组成，制冷系统利用制冷剂的循环(xnhun)进行热交换，将冰箱内的热量转移到冰箱外的空气中去，达到使冰箱内降温的目的。共二十七页共二十七页制冷(zhlng)循环的四个过程 循环过程名称压 缩冷 凝节 流蒸 发所用元件压缩机冷凝器毛细管蒸发器作 用提高制冷剂气体压力，造成液体条件将制冷剂冷凝

2、，放出热量，进行液化改变制冷剂流量，降低制冷剂液体压力和温度利用制冷剂蒸发吸热，产生冷作用制冷剂状 态气 态气态液态液态液态气态压 力增 加高 压降 低低 压温 度低温高温高温常温常温低温低温高温共二十七页压缩机 家用电冰箱用压缩机一般为全封闭压缩机。它的全称为(chn wi)“电冰箱用全封闭型电动机-压缩机”，它实际是将压缩机与电动机全部密封在机壳内。压缩机的作用 压缩机是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。 当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。 活塞在气缸中所作的往复运动，可分为吸气、

3、压缩、排气和膨胀四个工作过程。共二十七页压缩机的组成压缩机由曲轴、连杆(lin n)组件、活塞、气缸、机体、转子和定子等部件组成 共二十七页压缩机的选配(xun pi) 1、当冰箱(bngxing)装配的压缩机制冷量较小时，压缩机轴功率小，振动，噪音也比较低，单位时间内开机总次数少，启动耗功小，这有利于降低总耗电量，但若压缩机制冷量太小，运转率太大，虽然可减少启动耗功，但总的运转功耗增大，会使总的耗电量增大。2、当冰箱装配的制冷量大时，压缩机功率也大，振动，噪音也比较高，单位时间内开机的次数多，启动功耗大，这不利于降低总耗电量，但若压缩机制冷量太大，运转率太小，虽然，可减少运转功耗，但总的启动

4、功耗增大，会使总的耗电量增大。 共二十七页3、压缩机与冰箱合理匹配应满足以下的条件：1）、运转率在30-70%；2）、开机次数每小时不超过3-6次；3）、停机时间不少(b sho)于5分钟；4）、耗电量最小。在满足上述条件下，一般选择制冷量较小的压缩机，因为其开机次数少能延长压缩机的使用寿命。 共二十七页使用R600a制冷剂的压缩机，其容积排气量必须增大，比使用工质R12的压缩机要大65%到70%，这样才能达到相似制冷量水平。使用R600a的焓差比使用R12的焓差要大得多，因此，获得相同的制冷量只需较低的质量流率。使用工质R600a的压缩机排气温度比使用工质R12的要低些。使用异丁烷容积流量比

5、使用R12的容积流量要低1.3%左右，也就是说，当用R600a替代R12时，原则上不需要(xyo)替换制冷系统的毛细管共二十七页一般情况下，R134a的压比要略高于R12，但它的排气温度比R12低。R134a压缩机的噪音比R12压缩机略高。R134a压缩机使用酯类合成油。酯类油不允许与其它润滑剂混合，酯类油比目前用的润滑油吸水性更强，所以，在任何情况下也不允许压缩机敞口时间超过15分钟。压缩机管堵取下(q xi)后，首先应马上接入系统，并且避免强制空气循环。共二十七页蒸发器 （1）蒸发器的作用 蒸发器的作用：从毛细管降压后的制冷剂液体进入蒸发器，在低压下蒸发由液体变成气体(qt)，经蒸发器吸收

6、箱内的热量，达到制冷的目的。（2）蒸发器的组成直冷式电冰箱采用自然对流式蒸发器，：内藏管板式、铝复合板式、外露钢丝管式和板管式。 间冷式电冰箱采用翅片盘管式蒸发器。共二十七页内藏管板式其将铜或铝盘管直接粘贴在内胆外侧或将蒸发器盘管（铝管或铜管），用导热胶膜或铝箔贴在蒸发器板（铝板或钢板）上，置于聚氨酯隔热层内。特点：冷藏、冷冻室内整洁，易于清理，制造工艺简单制造成本低，蒸发器不易腐蚀。但传热效果差。 铝复合板式（吹胀式）按照工艺方法不同，可分为铝锌铝复合板和印刷管路复合板两种。该蒸发器是将管路用阻焊剂调制成的涂料按管线印制在铝板上，与另一块铝板合在一起进行强力(qin l)轧焊，焊成一体后，用

7、高压气将印制管路吹胀。最后焊上接管，弯曲成蒸发器。特点：表面平整，不易结垢，管路流程可多路并联而不接头，而且管路密集，压力损失小。管道和管壁之间的温差小，传热效率高，但制造工艺较复杂。共二十七页多层搁架式蒸发器这种蒸发器又可分为丝管式蒸发器和板管式蒸发器。丝管式蒸发器将钢丝点焊在邦迪管上，作成层架（用于放抽屉），并作防锈处理；板管式蒸发器用铝板将蒸发器盘管（铝管或铜管）固定，利用铝板传递冷量。这种蒸发器制冷效率高，冷冻速度快，箱内温度分布均匀，结构紧凑，板管式蒸发器比丝管式蒸发器制冷效果稍差。翅片式蒸发器翅片一般以0.10.2 mm的铝片制成，片距68mm，盘管采用铜管或铝管。盘管之间还设有电

8、加热管，用于快速除霜。通常还配有专用的小电扇。特点：采用电风扇强制对流，传热效率高，但结构(jigu)较复杂，工艺多，成本高，电耗高。 共二十七页冷凝器及防凝管 冷凝器是制冷系统中的散热装置。冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气，在冷凝器里经过热量的传递，向周围空气散热，使制冷剂蒸气冷却然后液化成液体。电冰箱冷凝器的冷却方式有自然对流冷却和风扇强制冷却两种形式。 防凝管既起到了冷凝器的作用，又使冷冻室门口(mnku)周围温度升高，防止冷冻室门口(mnku)周围凝露。冷凝器的组成 家用电冰箱按其结构分为：百叶窗式、钢丝盘管式、板管式、。直冷式电冰箱多采用百叶窗式、钢丝盘管式、板管式，

9、间冷式电冰箱多采用翅片盘管式。 共二十七页a. 板管式（内藏式）冷凝器冷凝器由粘胶铝箔粘贴在箱体的侧板上，防露管则安装在冷冻胆框四周，利用钢板外壳进行散热。这种冷凝器的结构比较紧凑，不占空间，不易损伤；但散热效果较差。b. 钢丝盘管式 钢丝盘管式丝管式冷凝器由双面焊有栅状钢丝的蛇形管组成，钢丝和冷凝管相互垂直，点焊连接。 这种冷凝器的散热效果较好，强度高；但制作工艺复杂。钢丝直径1.62.0mm，钢丝间距58 mm。装配时，冷凝管的水平排列走向较垂直走向效率高。c. 百叶窗式冷凝器 先将薄钢板冲成百叶窗形状，然后压抱焊接在冷凝管上，表面涂上黑漆。百叶窗的作用是增加散热面积，改善空气对流条件。黑

10、漆的作用是防腐和加强热量的辐射效果。 这种冷凝器工艺简单，但热效果较差。d. 翅片式冷凝器冷凝管上串有经过二次翻边的铝箔（每片厚0.150.2 mm），再经过机械胀管。铝箔和冷凝管接触(jich)良好，换热面积大。这种冷凝器散热效率高，冷凝换热效果最好，结构紧凑；但须配备风扇电机，设备费用和耗电量较大 共二十七页毛细管 (1) 毛细管的作用 毛细管有两个作用：a.保持冷凝器制冷剂和蒸发(zhngf)器制冷剂之间有一定的压力差，以保证制冷剂蒸气在冷凝器内有较高的压力，从而使制冷剂蒸气在冷凝器内散热冷凝成液体；保证制冷剂液体在蒸发(zhngf)器内有较低的压力，从而使制冷剂液体在蒸发(zhngf)

11、器内吸热蒸发(zhngf)成气体。b.控制制冷剂流量。如果毛细管阻力大，制冷剂流量小，制冷量少，蒸发(zhngf)温度低；如果毛细管阻力小，制冷剂流量大，制冷量大，蒸发(zhngf)温度高。（2）毛细管的构成 毛细管是一根细而长的紫铜管，铜管的导热性能良好。毛细管外径A1.8mm - 1.9mm0.03，毛细管内径B0.6mm- 0.7mm0.02，长度为24m不等。 共二十七页毛细管的设计调试要点 冰箱中毛细管需与低压回气管组成一逆流回热器。组成方式有三种：内含法将部分毛细管穿入低压回气管中；外焊法将部分毛细管与部分回气管用锡平行并焊为一体；套管法用热缩管将毛细管和低压回气管缩套为一体。计算

12、机仿真模拟和实验研究都显示外焊法和内含法热效率高。毛细管和低压回气管的换热长度：日本三菱电机要求钎焊范围11313.3(mm)，随着冰箱节能要求的提高，已有冰箱厂建议换热长度为2m。 一般在内径选定后，再通过优化实验来决定长度和系统的冷媒充注量。优化实验中，毛细管长度一般以200300mm为调整单元。制冷剂充注量方面R12以58g为单元；R134a以35g为单元；R600a以23g为单元。通过实验修正定下的毛细管，再以流量计测定其在一定温度和压力下的毛细管确定其为标准毛细管，为批量生产提供依据。毛细管的选择：一般情况下，R134a的制冷效率要比R12大，这样对于一定的冷量，就会降低所要求的流量

13、。毛细管相应的变化是增加(zngji)其长度，一般情况毛细管的流量要减小2030；R600a系统毛细管的流量基本不用变化。制冷剂充注量的调整：R600a系统的充注量大约是R12系统的40；R134a系统的充注量大约是R12系统的90。共二十七页干燥(gnzo)过滤器 干燥过滤器的作用(zuyng)干燥：吸收制冷系统中的水分，防止制冷系统冰堵。 过滤：吸附制冷系统中润滑油、制冷剂分解产生的油污，压缩系统磨 损产生的尘污，防止制冷系统脏堵。共二十七页干燥过滤器的结构干燥过滤器内装有过滤网和干燥剂，冰箱上所使用的干燥过滤器为一次封闭式结构，中间的滤芯不能更换，又分两种结构：两端(lin dun)收缩

14、成单管“一进一出”一端接冷凝器，一端接毛细管；一端收缩成单管，一端收缩成双管“两进一出”一端接冷凝器和工艺管，一端接毛细管。如图：共二十七页共二十七页各管路(un l)连接时插接长度如下：1干燥过滤器与冷凝器 10mm2干燥过滤器与毛细管 15mm3蒸发器与毛细管 30mm4管路与管路 10mm共二十七页主要(zhyo)制冷剂 制冷剂又叫冷媒、制冷工质，是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。一）制冷剂分类：无机化合物 H2O NH3 CO2 饱和碳氢化合物的卤素(l s)（氟氯溴）衍生物（俗称氟利昂）,主要

15、为甲烷和乙烷的衍生物。如R12，R22，R134a.饱和碳氢化合物 ,如丙烷C3H8，异丁烷。 不饱和碳氢化合物：乙烯C2H4，丙烯 C3H6。共沸混合制冷剂 R502 非共沸混合制冷剂R401共二十七页制冷剂的要求对生态环境无破坏作用。不破坏大气臭氧层，不产生温室效应。临界温度较高，在常温或普通低温下易液化。在工作温度范围内，具有适宜的饱和蒸汽压。饱和蒸汽压比大气压低，空气易进入压缩系统。饱和蒸汽压太高，压缩机耗功增加，要求制冷系统有较高的承压能力.单位(dnwi)容积制冷量大，以减小压缩机体积。黏度和密度小，在制冷系统中有较小的流动阻力。热导率高。不燃烧，不爆炸，无毒，无腐蚀制冷系统。与润

16、滑油不反应，高温下不分解。等熵指数小，可降低排气温度，减少压缩过程作功，有利于机器的安全运行和提高寿命。凝固温度温度低，避免制冷剂在蒸发温度下凝固。应具有良好的电绝缘性。对密封压缩机尤为重要。 共二十七页常用制冷剂R12R12又称CFC12、氟利昂12，学名为 二氟二氯甲烷。特点：A、无色无味、不含H原子、不燃不爆，比较安全。比较理想的中温中压制冷剂。B、水在R12中的溶解度较小，水会引起毛细管“冰堵”。因此必须控制制冷系统的含水量。C、 R12对臭氧层有严重的破坏作用，加剧地球的“温室效应”。是逐步禁用的制冷剂。R134aR134a又称HFC134 a，学名为 四氟乙烷。特点：A、无色无味、

17、不燃烧不爆炸。B、吸水性较强，易与水反应生产酸，腐蚀制冷剂系统。因此必须更加严格控制制冷系统的含水量。采用专用干燥过滤器，压缩机极其润滑油。C、R134a的单位制冷量大于R12，所以制冷剂流量应做相应的调整，一般将毛细管长度增加10%15%。制冷剂灌充量减少15%左右。D、R134a对臭氧层没有破坏，只有微弱的温室效应。R600aR600a又称HC R600a，学名为异丁烷。特点：A、无毒无味，易燃易爆。灌有R600a的制冷系统不允许气焊和点焊，必须使用超声波封焊。严格控制泄露，远离(yun l)火源。B、单位制冷量较大，需采用专用的压缩机和PTC启动。C、R134a对臭氧层没有破坏，没有温室

18、效应。 共二十七页R12、R134a和R600a的物理(wl)、热力学性能比较表 R12R134aR600a分子式CF2Cl2CH2FCF3C4H10分子量120.91102.0358.12标准沸点(100KPa)-29.8-26.1-11.8容积冷量(-25)(KJ/m3)12371185626饱和压力(-23.3)(MPa)0.13260.11530.048饱和压力(54.5)(MPa)1.3461.4690.527压缩比(-23.3/54.4)过冷3210.1512.7412.0排气温度(-23.3/54.4)120125115120100105临界温度()112.04101.1135.0临界压力(MPa)4.124.073.65共二十七页内容摘要电冰箱制冷系统及主要部件剖析。它的全称为“电冰箱用全