【摘要】：普通的直冷冰箱冷藏室內(nèi)溫度波動較大,食品保鮮能力較差,同時壓縮機每天24小時頻繁啟停運行,能耗較高。將相變蓄冷技術應用在谷電蓄冷冰箱當中,不僅有利于電網(wǎng)的“削峰填谷”,而且可以降低冷藏室的溫度波動以及壓縮機的啟停頻率,節(jié)約能耗的同時延長壓縮機的使用壽命。分離式熱管(SHP)控溫技術,是利用電磁閥來主動控制熱管的啟停,實現(xiàn)溫度的精確控制。因而將相變蓄冷材料以及SHP應用在冰箱中具有很好的應用前景。本文針對可控分離式熱管在蓄冷冰箱的應用研究開展了以下工作:1)設計了將冰箱冷藏蒸發(fā)器作為SHP系統(tǒng)蒸發(fā)段的實驗方案,并分別對SHP系統(tǒng)在4種不同工質(zhì)下的充注率進行了模擬和實驗研究,得到了相應工質(zhì)的最佳充注率,同時對比了4種工質(zhì)的傳熱性能與控溫性能。實驗結果表明在23.5%的充注率下R407C的傳熱性能最好,冷藏室內(nèi)溫度從25℃降至5℃僅需90min,降至2℃時僅需129min,同時維持冷藏室內(nèi)溫度為5℃時,SHP開機率僅為26.01%,維持2℃時,開機率為51.24%,利用SHP降溫可滿足冷藏室內(nèi)的控溫要求。2)利用步冷曲線對無機共晶鹽類的蓄冷與釋冷過程進行了分析,得到了氯化鈉鹽溶液的共晶點濃度,與化學實用手冊中吻合的較好,但由于氯化鈉在低溫下溶解度較小,因此重復使用時易存在相分離現(xiàn)象。采用正交實驗法,對丙三醇/氯化鈉/水以及乙二醇/氯化鈉/水的相變蓄冷材料進行初步篩選,然后對質(zhì)量配比進行微調(diào),最終得到了3種不同質(zhì)量配比的丙三醇/氯化鈉/水溶液,可以作為冷凍室的相變蓄冷材料,其相變峰值溫度在-18.4℃～-23.7℃,并利用DSC曲線測得了其相變潛熱及相變溫度范圍。3)搭建了可控分離式熱管新型蓄冷冰箱實驗平臺,通過降溫實驗初步驗證了該新型蓄冷冰箱的可行性,并對相關的實驗結果進行了初步探討,結果表明:該新型蓄冷冰箱能夠利用SHP的啟停控制以及相變材料的蓄冷及釋冷功能來實現(xiàn)冷藏室的降溫,在25℃環(huán)溫下,冰箱冷藏室能夠在185min內(nèi)從25℃降至7℃左右。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB657.4
【圖文】：

國對能源的掌控。逡逑總體上，我國能源資源豐富，但存在分布不均、人均擁有量低、能源利用效逡逑率低和能源消費結構不合理等問題［２］。如圖１．１所示，我國大部分的煤炭資源集逡逑中在西北和華北地區(qū)，而石油和天然氣資源則主要分布在中西部地區(qū)，資源分布逡逑地區(qū)與我國主要耗能地區(qū)相距較遠，長距離的運輸也加大了能源利用成本，造成逡逑了能源的部分浪費［３］；此外，我國煤炭和石油等化石能源的消耗仍占能源消費總逡逑量的８０％以上，如圖１．２所示，核能、水電、太陽能等可再生能源的比重較低，逡逑而化石能源的消耗會產(chǎn)生大量的Ｃ０２、ＮＯｘ、Ｓ０２以及粉塵等，對我國的生態(tài)環(huán)逡逑境造成了嚴重污染，降低了人民的生活品質(zhì)，因此，大力發(fā)展可再生能源、改善逡逑能源消費結構己迫在眉睫［４］。—邋—邐逡逑？中國至要能源礦產(chǎn)逡逑ｅ凝j_評一逡逑二一邋Ｉ、邐邐邐逡逑圖ｉ．ｉ

因而消耗的電力資源非�？捎^。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息研宄院提供的相關逡逑數(shù)據(jù)，從２０１０年？２０１８年，我國每年冰箱的產(chǎn)量都維持在８０００萬臺左右［１３］，逡逑這個趨勢短時間內(nèi)難以改變，如圖１．３所示。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研宄院的數(shù)據(jù)，目前逡逑我國的冰箱保有量己達２．０億臺，平均每７人左右擁有１臺冰箱，冰箱的保有量逡逑接近飽和［１４］。傳統(tǒng)冰箱的大規(guī)模使用，促進了人們消費的增長，改善了生活品逡逑質(zhì)，但是也增加了巨大的電能消耗，在供電高峰期間給電網(wǎng)增加了大量的負荷，逡逑因此開發(fā)新型節(jié)能冰箱勢在必行。逡逑灥ｊ邐網(wǎng)產(chǎn)量（萬臺）逡逑８。。。＿邋＿＿＿＿＿＿＿＿逡逑Ｃ邋ＩＩＩ邋｜逡逑■ｌｉ邋＿＿＿＿＿＿＿＿逡逑２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８逡逑生產(chǎn)年份逡逑圖１．３家用冰箱年產(chǎn)量［１３］逡逑冰箱按照不同的工作原理主要由以下幾種分類：壓縮式電冰箱、吸收式電冰逡逑箱、太陽能電冰箱、半導體電冰箱等。其中壓縮式電冰箱主要依靠制冷工質(zhì)（如逡逑Ｒ６００ａ、Ｒ１３４ａ等）在低壓蒸發(fā)器中汽化吸熱成低壓氣態(tài)制冷工質(zhì)，而后在壓縮逡逑機中被壓縮成高溫高壓的氣體，經(jīng)過冷凝器冷凝成高壓的液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)再逡逑經(jīng)過毛細管節(jié)流后變成低壓的液態(tài)工質(zhì)重新流入蒸發(fā)器中，依此循環(huán)。在前述的逡逑幾種制冷方式中，壓縮式制冷由于其效率高，生產(chǎn)技術及工藝都很成熟，因此得逡逑到了廣泛的應用。而壓縮式電冰箱又根據(jù)蒸發(fā)器類型的不同

逑１．２．１壓縮式直冷電冰箱逡逑圖１．４為典型的壓縮式直冷電冰箱的結構圖及實物圖，它首先依靠板管蒸發(fā)逡逑器或者繞管蒸發(fā)器的熱傳導作用給冰箱的箱膽進行降溫，然后依靠冰箱內(nèi)部空氣逡逑的自然對流，使得冰箱內(nèi)溫度達到相應的儲藏要求。目前，降低冰箱能耗的方法逡逑主要包括：使用高效的變頻壓縮機［１５＿１９１、優(yōu)化蒸發(fā)器和冷凝器的結構，提高其換逡逑熱效率ｉｍ］、制冷工質(zhì)的傳熱優(yōu)化＆２４］、改善冰箱保溫層的隔熱性能ｐｕｉ、提逡逑高制冷系統(tǒng)匹配性［２９’３（）］等。根據(jù)ＧＢ／Ｔ邋８０５９－２０１６《家用和類似用途制冷器具》逡逑的要求，在２５°Ｃ的環(huán)溫下，冷藏室平均溫度需維持在０￣８°Ｃ以內(nèi)，三星及以下逡逑冷凍室的溫度最大值低于－１８邋°Ｃ［３１］。新國標采用年耗電量代替日耗電量，對直冷逡逑冰箱的節(jié)能環(huán)保再次提出了更為嚴苛的要求。逡逑邐邐——．邐．邋｜丨「’１咖＿逡逑邐邐邋．曹＇、—丨一＂扣卿＿＿＿，丨逡逑ｈＩｂ逡逑—１逡逑媝＿逡逑圖１．４直冷壓縮式冰箱逡逑與此同時，隨著冰箱產(chǎn)品的普及與多功能化的技術要求，消費者對冰箱食品逡逑保鮮的要求也日益嚴格。研究表明

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本文編號：2745822