基于冷变换器原理冰箱的理论和实验研究

摘要

中国冰箱产业经过六十多年的发展，产销量已经达到千万级的水准。家用冰箱的极大普及使得冰箱耗能占据家用耗能的份额越来越大，针对冰箱的节能研究变得越来越重要，国家和企业对于冰箱的节能也日益关注。
　　冷变换器可以将多温位制冷系统中的低品位的冷量转换为高品位冷量，以此达到能量的分级与高效利用。本课题在综合分析当前各类冰箱循环系统特点的基础上，依据冷变换器原理，提出了一种新型双压缩机双循环回路的冰箱制冷系统，系统将普通双压缩机冰箱的制冷系统中两个独立的压缩系统通过蒸发过冷器进行耦合，使得部分冷藏回路的低品位冷量转换为冷冻回路的高品位冷量，达到节能的目的。主要研究内容和结论如下:
　　(1)对基于冷变换器原理冰箱的制冷系统进行热力学分析，综合考虑各项影响参数，建立理论模型，得出基于冷变化器原理冰箱当量性能系数随冷凝温度、冷藏蒸发温度、冷变换贡献率以及冻藏负荷比的变化曲线并与市场实际冰箱进行对比。
　　(2)设计并搭建用于理论验证和性能研究的实验装置，实验装置具有多种运行模式，可以对比研究普通双压缩机冰箱与基于冷变换器双压缩机冰箱的运行参数与性能。
　　(3)实验研究了系统的冷变换贡献率:冷藏、冷冻蒸发温度为-5℃、-25℃，冷凝温度范围为30～45℃，冷变换贡献率为0.148～0.257左右，冷变换贡献率随冷凝温度升高而增加。
　　(4)实验研究了系统的节能性能:新型双压缩机冰箱与传统双压缩冰箱在同一工况下，消耗相同的电能可以获得相同的冷量，但是前者高品位冷量占总冷量的比重更大，即电能利用率更高。当冷凝温度为40℃，冷藏、冷冻蒸发温度分别为-5℃、-25℃，冻藏负荷比为0.917时，相比于独立运行模式，耦合运行时性能系数提升约8.48％。

目录

声明

摘要

主要符号表

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 冰箱的研究现状

1．3．1 单循环回路冰箱

1．3．2 电磁阀双循环回路冰箱

1．3．3 压缩喷射双循环回路冰箱

1．3．4 双压缩机双循环回路冰箱

1．4 本文的主要工作

第2章 基于冷变换器原理冰箱的提出及工作原理

2．1 冷交换器系统

2．2 系统构成与原理

2．3 本章小结

第3章 基于冷变换器原理冰箱的理论研究

3．1 热力学模型

3．1．1 冷变换贡献率

3．1．2 压缩机效率

3．2 冷藏蒸发温度的影响

3．3 冷凝温度的影响

3．4 冷变换贡献率的影响

3．5 冻藏负荷比的影响

3．6 带回热器的双压缩机耦合冰箱

3．7 本章小结

第4章 实验装置的设计与搭建

4．1 实验装置设计

4．1．1 流程设计

4．1．2 系统部件设计与选型

4．1．3 实验装置测量与数据采集系统

4．2 实验装置的搭建和调试

4．2．1 检漏、抽真空

4．2．2 制冷剂充注

4．2．3 量热器的标定

4．2．4 实验装置调试

4．3 本章小结

第5章 基于冷变换器原理冰箱的实验研究

5．1 实验工况的调节与稳定

5．2 双压缩机独立运行

5．2．1 实验步骤

5．2．2 独立运行实验数据

5．3 双压缩机耦合运行

5．3．1 实验步骤

5．3．2 耦合运行实验数据

5．4 数据处理

5．5 实验结果分析

5．5．1 系统独立运行性能系数

5．5．2 系统耦合运行性能分析

5．5．3 实验结果误差分析

5．6 存在的问题

5．7 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间的科研成果及获奖荣誉

致谢