卧式敞开式低温陈列柜性能提高研究

摘要

本文以卧式敞开式低温陈列柜为研究对象，分别对其风幕性能以及制冷系统运行特性进行了理论分析及实验研究。 风幕送风特性由送风口风速的大小及不同层送风口风速形成的风速分布梯度决定的。风幕性能决定了陈列柜柜内温度分布的均匀性与稳定性，进而决定陈列商品的品质；同时也起着隔绝外界热空气与柜内低温环境的换热；同时，风幕的吹风效果也直接决定着蒸发器结霜量的大小，进而影响制冷系统能耗。 本文首先提出变导流板角度的概念，并通过试验测试了不同角度导流板对风幕特性的影响。分析不同导流板角度对风幕送风特性的影响，通过实验研究发现，87度导流板送风角度对卧式敞开式低温陈列柜是比较好的选择。导流板角度为87度时，送风速度分布比其他角度要好一些；能耗方面，由于87度导流板下的风幕效果更好，与85度90度相比，制冷系统节能分别为8.3％与29.2％。 另外还通过实验分析了不同送风速度对低温陈列柜性能的影响，包括对柜温、陈列柜制冷系统功率等因素的影响。实验结果表明，送风口平均速度为0.57m/s时，对于卧式敞开式低温陈列柜来说不仅柜温稳定性有优异表现：柜温波动范围只有1.8℃；同时能耗方面也比其他送风速度下要低很多，约为1.2Kw，若送风速度为0.8m/s，制冷系统功率高达2.3Kw。 为提高卧式敞开式低温陈列柜制冷系统的运行特性，本文采用了改变节流装置的方法，即采用电子膨胀阀代替传统的热力膨胀阀。 首先对电子膨胀阀的工作原理、控制特性进行了分析，然后深入分析了电子膨胀阀应用与低温陈列柜制冷系统的可行性。并通过实验数据说明了电子膨胀阀应用于低温陈列柜制冷系统后带来的改进：应用电子膨胀阀，可以精确控制柜温与过热度。通过实验发现，不同过热度设定值对制冷系统温度参数影响很大，并对这个问题进行了分析。 通过电子膨胀阀与热力膨胀阀的对比试验，对比分析了采用电子膨胀阀后，制冷系统温度参数，特别是蒸发器温度响应曲线有了明显改善。同时，应用电子膨胀阀的制冷系统在能耗方面有明显的提升，相比于热力膨胀阀，应用电子膨胀阀的制冷系统可节能约20％。 通过研究电子膨胀阀的控制特性发现应用电子膨胀阀时，制冷系统节能效果还有进一步提升的空间。实验证明，通过调整其控制策略，在保证柜温性能的前提下，制冷系统能耗进一步降低。相比与热力膨胀阀，最多可节能25％。陈列柜制冷系统占了超市近半数的电力消耗，通过改进制冷系统节流装置，即由电子膨胀阀代替传统的热力膨胀阀，不仅可以提高制冷系统温度特性，精确控制过热度，更可以达到节能的效果。 根据以上研究结论，可以通过调整卧式敞开式低温陈列柜送风口结构来提高风幕性能，保证冷冻冷藏食品品质，同时通过应用电子膨胀阀并改进其控制策略来提高制冷系统温度特性并达到节能的目的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章 引言

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 陈列柜研究现状

1.2.2 电子膨胀阀研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 卧式敞开式低温陈列柜风幕送风系统结构改进的理论分析

2.1 卧式敞开式低温陈列柜风幕特性理论分析

2.2 风幕送风结构的设计

2.3 送风速度对陈列柜性能的影响

2.4 送风导流板的设计

2.5 小结

第三章 卧式敞开式低温陈列柜风幕送风系统的性能改进实验研究

3.1 实验台的搭建

3.1.1 样柜在环境控制室内的安装设计

3.1.2 主要设备及参数

3.2 实验测试系统

3.2.1 实验室环境控制系统

3.2.2 实验测试系统

3.2.3 风速测量方法

3.3 实验方案

3.4 实验结果及分析

3.4.1 不同角度导流板送风速度比较

3.4.2 不同送风速度对陈列柜性能的影响

3.5 小结

第四章 电子膨胀阀应用于卧式敞开式低温陈列柜制冷系统的理论研究

4.1 电子膨胀阀在制冷系统中的工作原理

4.2 电子膨胀阀的控制特性

4.2.1 调节范围

4.2.2 过热度控制

4.2.3 系统调节的可控性

4.2.4 反应速度

4.2.5 控制功能的多样性

4.3 电子膨胀阀应用于陈列柜制冷系统的理论分析

4.4 电子膨胀阀应用于陈列柜制冷系统的稳定性理论分析

4.4.1 热力膨胀阀制冷系统振荡产生的原因

4.4.2 电子膨胀阀过热度控制特性

4.4.3 对压力温度信号的响应原理比较

4.5 电子膨胀阀用于弹性冷凝压力控制的理论分析

4.6 电子膨胀阀并联机组的节能研究

4.7 小结

第五章 电子膨胀阀控制卧式敞开式低温陈列柜制冷系统运行的实验研究

5.1 实验台的建立

5.2 实验方法及工况

5.2.1 实验测试步骤

5.2.2 实验布点

5.2.3 实验方案

5.2.4 实验工况

5.3 实验结果及分析

5.3.1 不同过热度设定值对制冷系统参数的影响

5.3.2 不同柜温设定值对柜温变化的影响

5.4 小结

第六章 电子膨胀阀与热力膨胀阀控制陈列柜制冷系统运行的性能比较

6.1 实验台的建立

6.2 实验方法及工况

6.2.1 实验方案

6.2.2 实验工况

6.3 实验结果及分析

6.3.1 不同节流装置下蒸发器的降温响应曲线

6.3.2 稳定负荷时蒸发器进出口温度动态响应曲线

6.3.3 不同节流装置的能耗对比试验

6.4 小结

第七章 电子膨胀阀控制陈列柜制冷系统节能运行研究

7.1 改变脉冲信号节能的理论分析

7.2 改变脉冲信号对蒸发器温度、过热度、柜温的影响

7.3 改变脉冲信号对制冷系统功率的影响

7.4 改变电子膨胀阀脉冲信号对制冷剂流量的影响

7.5 小结

第八章 结论与展望

8.1 结论

8.2 需要进一步研究的内容

8.3 展望

参考文献

致谢