1、 2812023中国家电科技年会论文集0 引言随着冰箱越来越高的能效要求，紧凑型冷凝器（如百叶窗微通道、微间距管翅冷凝器）得到广泛应用。这类紧凑型、高翅化率冷凝器在提升换热效率的同时，也为空气中颗粒物的沉积创造了条件，在工作一段时间后，势必引起冷凝器单体及制冷系统整体性能的衰减。近年来，行业开展了对冷凝器积尘的研究。刘金伟等1搭建了微通道换热器积尘模拟实验台，研究了风速、灰尘种类等因素对积尘结果及空气侧压降、风量的影响，发现低风速下灰尘沉积在翅片迎风表面，高风速时积尘向翅片后缘扩展，灰尘中纤维的存在会加速积尘进程。梁欣等2对百叶窗波纹翅片换热器加速积尘过程进行试验研究，对比了5种结构参数的百叶
2、窗波纹翅片的积尘层对风速和换热能力等参数的影响，发现翅片密度越大，风速和单体换热量衰减越快。唐家俊等3搭建了换热器积尘实验台，研究了平直翅片、波纹翅片和开窗翅片对积尘量及空气侧压降的影响，发现与平直翅片相比，波纹翅片和开窗翅片表面积尘量分别提高了26%和53%，空气侧压降分别提高了44%和166%。霍雨霞等4通过试验研究了粉尘在换热器表面的沉积规律及积尘量对换热器性能的影响，发现与未积尘时相比，换热器的换热效率在积尘30天和70天后分别降低了2%和6%。窦晓宁等5利用硬纸板分别挡住冷凝器迎风面的50%和100%，模拟灰堵半堵和全堵状态，测试无灰堵、半堵和全堵三种冷凝器状态下的冷柜整机运行性能变
3、化。结果显示，与冷作者简介：董安琪，硕士学位。研究方向：冰箱制冷系统开发计算、制冷技术。E-mail：。底冷凝器积尘对冰箱运行性能影响的实验研究董安琪 孙彬 王国庆 石映晖 孙达海信冰箱有限公司 山东青岛 266071摘 要：在灰尘环境中长期运行后，底置冷凝器翅片表面及间隙容易积满灰尘，积尘增大了空气流通阻力和冷凝器的传热热阻，最终影响冰箱整机运行性能。通过试验测试，研究了冷凝器积满灰后对整机运行性能的影响。结果表明：积尘后整机能耗升高约3.6%，43环温时冷冻室能维持的最低温度升高1，32环温下拉温速度无明显变化。底冷凝器完全积尘后整机运行性能良好。关键词：冰箱；冷凝器；积尘；运行性能Exp
4、erimental study on the influence of dust accumulation in bottom condenser on refrigerator operation performanceDONG Anqi SUN Bin WANG Guoqing SHI Yinghui SUN DaHisense Refrigerator Co.Ltd.,Qingdao 266071Abstract:After long-term operation in the dusty environment,the surface and gap of the bottom con
5、denser fins are easy to accumulate dust,and the dust accumulation increases the air flow resistance and the heat transfer resistance of the condenser,which ultimately affects the operation performance of the refrigerator.The influence of dust accumulation of condenser on the operation performance of
6、 the refrigerator is studied through the test.The results show that the energy consumption of the refrigerator increases by about 3.6%after dust accumulation,the minimum temperature that can be maintained in the freezing chamber increases by 1 when the ambient temperature is 43,the temperature pulli
7、ng speed does not change at 32.The refrigerator runs well after the bottom condenser is completely dust accumulation.Keywords:Refrigerator;Bottom condenser;Dust accumulation;Performance中图分类号：TK124 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.99.064282 2023中国家电科技年会论文集凝器无灰堵时相比，半堵对制冷系统的性能影响较小，但接近全堵时，系统运行状态偏离最佳运行
8、工况较大，不仅会造成制冷性能下降，耗电量升高，而且会造成压缩机排气温度过高。以往的研究主要是针对换热器单体进行测试，搭建积尘和风洞试验台测试单体空气侧压降、换热量的变化，或者研究风速、灰尘种类对换热器积尘进程的影响。而采用纸板遮挡的方式模拟灰堵状态，与实际会有一定偏差。因此，相关的研究结论无法直接用于评估冰箱长期运行后，冷凝器积尘对整机性能的影响。本文通过试验研究的方法，搭建积尘试验台，加速呈现长期运行后冰箱底冷凝器的积尘状态，并对比测试了积尘前后整机耗电量、降温速度、储藏温度试验结果的差异。1 积尘试验和测试方案1.1 积尘试验装置为了防止积尘后的冷凝器样件在装配、焊接过程中灰尘抖落，本文所
9、搭建的积尘装置直接利用冰箱压缩机仓风道，外接风管、风机管道形成一个全封闭的积尘系统。图1为积尘试验装置示意图。积尘装置包括：冰箱压缩机仓、风管、风机、加尘孔、透明观察窗和光源。风管与压缩机仓后罩之间用法兰连接，风管中间部位嵌装有交流风机，由外部供电驱动。风管上开有加尘孔，利用手动喷粉器往风管内陆续喷入粉尘。压缩机仓后罩上开设的透明观察窗配合光源，可从外部实时观察底冷凝器的积尘程度。用海绵条、胶带密封所有可能会泄露的缝隙。安装后实物如图2所示。1.2 积尘过程在积尘试验之前，用毛刷蘸取压缩机油刷涂在底置冷凝器与空气接触的表面，便于灰尘附着。试验所用灰尘为72%二氧化硅粉尘、25%炭黑粉尘和3%短
10、纤维，粉尘颗粒直径约为15 m，如图3所示。开启冰箱底冷风机和风管内风机，将混合后的灰尘装入喷粉器的储粉瓶，喷粉管插入风管上预留的加尘孔中。开启冰箱底冷风机和风管内风机，手动挤压气囊将灰尘混合物喷入风管内，直到从可视窗口观察灰尘已全部填充在换热器迎风表面和翅片缝隙中（如图4）。拆除积尘装置，除去密封使用的胶带及海绵条，将原压缩机后罩装配到冰箱箱体上，复原冰箱的原始结构状态。本文所使用翅片管底冷凝器的外形尺寸宽高厚为165 mm180 mm60 mm，翅片间距为2.5 mm。冷凝器实物如图5所示。2 试验结果分析本文选用两台BCD-558W冰箱进行测试，该冰箱包括冷藏室（上）、冷冻室（下左）和变
11、温室（下右）共3个间室（如图6），各间室独立制冷。分别测试积尘前后冰箱的耗电量、降温速度和储藏温度试验。2.1 耗电量测试耗电量试验测试前按照GB/T 8059-2016的规定布置间室测温点，调整挡位使各间室平均温度满足：冷冻室温度-18，冷藏室图4 积尘前后冷凝器状态变化图3 灰尘混合物图1 积尘装置示意图图2 积尘装置安装实物图 2832023中国家电科技年会论文集温度4.0，变温室温度-6。积尘前后保持样机设定挡位一致。在统计数据时，耗电量、开机功率、开机率取稳定段（即不包含化霜过程），压缩机顶部温度、压缩机排气温度、冷凝器出口温度取压缩机停机前时刻。分别在32和16环温下进行测试，试验
12、结果如表1和表2所示。由以上数据可知，底冷凝器积满灰尘后，耗电量、开机功率、开机率、压缩机和冷凝器温度均有所增加。经计算，稳定运行阶段能耗平均增长率为3.6%，日均耗电量增幅约为0.02 kWh/d，冷凝温度平均上升1.3。2.2 降温测试将冰箱放置于32环境中平衡温度后，各间室设为最冷挡位2/-25/-20（冷藏/冷冻/变温），通电运行第6 h时刻，统计各间室平均温度，如图7所示。图7 通电6 h后降温情况由统计数据可知，积尘后冰箱整体拉温速度无变化，各间室在拉温6 h时的温度无明显差异。2.3 储藏温度测试按照GB/T 8059-2016要求放置试验包，各间室设为最冷挡位2/-25/-20
13、，测试43环温下，冰箱运行时各间室能够维持的最低温度。测试数据如表3所示。由数据可知，积尘后冷藏室和变温室温度基本不变，冷冻室最低温度上升了1左右。压缩机温度、冷凝器进出口温度均有不同程度增加，约为6。2.4 测试结果分析冷凝器积满灰尘后，对整机运行性能的影响较小，主要原因有以下几个方面：（1）在底冷风机的扰动下，空气始终保持同样的流动方向，灰尘首先沉积在换热器迎风面的翅片前缘及换热管的迎风面上。而冰箱所用风机的风量较小，平均风速不到2 m/s，灰尘难以到达背风侧，只在迎风表面逐渐沉积直到填满翅片空隙。因此，底冷凝器背风侧的翅片和换热管仍具备一定的散热能力。（2）在冰箱制冷系统中，承担冷凝负荷
14、的不止底置冷凝器，还有冷凝水蒸发管、门封除露管。当底冷凝器散热不良时，其下游的除露管温度升高，与环境的传热温差增大，导致除露管部件的换热量增加。（3）制冷系统各部件相互关联，共同建立传热流动平衡。当某一单体的换热性能提升或恶化时，会因其他单体相互分摊而削弱这种影响，其对整个制冷系统运行性能的影响会打折扣。图5 底置冷凝器实物图图6 测试样机外观图表1 32环温测试结果样机编号样机状态能耗/增长率（kWh/d）（%）功率（W）开机率（%）压缩机顶温度（）冷凝器进口温度（）冷凝器出口温度（）1#积尘前1.16+2.956.583.647.447.235.1积尘后1.1957.184.049.450
15、.436.42#积尘前1.06+2.654.578.245.147.833.7积尘后1.0855.279.646.248.934.5表2 16测试结果样机编号样机状态能耗/增长率（kWh/d）（%）功率（W）开机率（%）压缩机顶温度（）冷凝器进口温度（）冷凝器出口温度（）1#积尘前0.51+3.938.250.828.5 28.7 20.2 积尘后0.5339.351.429.8 30.7 21.3 2#积尘前0.43+5.237.043.626.8 29.1 19.5 积尘后0.4537.844.827.3 29.4 20.1 284 2023中国家电科技年会论文集3 结论本文通过试验研究的
16、方法，搭建积尘试验台，加速呈现长期运行后冰箱底冷凝器的积尘状态，并在积尘前后分别进行了整机耗电量、降温速度、储藏温度试验，分析冷凝器积满灰尘后对整机运行性能的影响。试验结果表明：积尘后整机能耗升高约3.6%，43环温时冷冻室能维持的最低温度升高1，32环温下拉温速度无明显变化。底冷凝器完全积尘后，整机仍能保持良好的运行性能。冷凝器管翅的结构形式和翅化率也会影响最终的积尘量和积尘状态。对于旋翅冷凝器、微通道冷凝器积尘后对整机的影响，还表3 43储藏温度测试数据编号样机状态冷藏温度（）冷冻温度（）变温温度（）压缩机顶温度（）冷凝器进口温度（）冷凝器出口温度（）能耗（kWh/d）1#积尘前2.6+0
17、.5-23.7+1.4-20.0-0.171.3+6.768.7+11.246.9+4.42.64积尘后3.1-22.3-20.178.079.951.32.702#积尘前1.1-0.1-22.7+0.9-19.7+0.370.8+3.472.7+4.645.7+3.02.54积尘后1.0-21.8-19.474.277.348.72.57需要做进一步测试研究。参考文献1 刘金伟,蒋甫政,何柳,等.冰箱微通道换热器积灰机理研究J.制冷学报,2019,40(01):8-15.2 梁欣,王美,高强,等.百叶窗波纹翅片换热器的积灰试验研究J.制冷与空调,2016,16(08):45-48.3 唐家俊,詹飞龙,胡海涛,等.翅片结构对翅片管换热器积灰与压降影响的实验研究J.制冷学报,2017,38(01):1-7.4 霍雨霞,于震,张宏葛,等.积尘对板式换热器性能影响的实验研究J.暖通空调,2023,53(03):150-153.5 窦晓宁,尚鑫,丁剑波,等.微通道冷凝器灰堵对冷柜性能及安全的影响研究A/中国家用电器技术大会论文集C.北京:中国轻工业出版社,2015:116-120.6 董安琪,马科帅,王国庆,等.冰箱用圆管和扁管内置冷凝器换热分析J.家电科技,2022(zk):260-266.
