生产管理资料——箱间室的温度分布.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除本文刊登在家用电器科技2001年12期上冰箱间室内的温度分布天马行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632与食品保鲜合肥荣事达集团荣事达美泰克研究院黄健平、刘成兰、郭立芝内容提要：本文从食品保鲜的角度出发，谈论了冰箱内的温度分布对食品保鲜的重要性，就如何控制冰箱间室内温度均匀性的问题进行了探讨。一. 引言近年来，随着人民生活水平的提高，人们对冰箱的要求不再仅仅停留在低温制冷储藏上，而从食品的保鲜角度向厂家提出了更高的要求，于是保湿保鲜概念、抗菌除臭材料、电脑控制、电子温度显示等新技术在冰箱中应运而生。但是除真空保鲜储藏技术外，其他所有保鲜储存技术无一例外地要在合适的温度下才能达到预期目的。每一种食品都有一个最佳的保存温度（见表一）温度过高或过低都有可能造成食品的提前变质。表一：常见食品的最佳储存温度及保鲜期限1品名最佳储藏温度（）最佳储藏温度下的保鲜期限（天）5时的保鲜期限（天）鲜猪（牛）肉0131024家禽肉0712鲜鱼-0.5471123鲜蛋-10.520257西红柿1572135芹菜(及其他大多数蔬菜)273737水果01.53018057因此适当的储藏温度乃是食品保鲜的关键，其他技术只属于一种从属、辅助的手段。冰箱是目前家庭中使用最普遍的食品储藏器具，因此冰箱间室内合适且均匀的温度场就成了冰箱设计者和使用者最关心的问题。二冰箱内的温度分布随着近年来电子温控的发展及逻辑模拟电路的应用，温度控制技术已经非常成熟，控制精度也从机械温控的(11.5)提高到0.5甚至更高。有的厂家还采用了多感温头同步测量控制、比例积分调节及环境温度测量补偿控制等技术。所有的这一切都是为了达到一个目的：即更准确的控制冰箱间室内的温度，以达到更好地保存食品的目的。但是尽管采用了许多先进技术提高控制精度，但由于冰箱的结构所限，在冰箱的储存间室里始终存在着较大的温差，我们曾经针对目前市场上销量较好的几种直冷冰箱进行了试验，大量的试验结果表明，这些冰箱在很大程度上都存在着储存间室里温度分布不均的现象。 根据试验我们发现，由于空气的自然对流始终是热空气向上，冷空气向下，因此冰箱间室里的温度毫不例外地都是上暖下凉，上下垂直温差可相差24，严重时可达到510，与温控器的控制精度相比，这种温差远远超过了控制器的控制精度范围，是造成储藏间室温度偏差的主要原因。冰箱内除了纵向温差外，还存在着很大的横向温差。在冰箱中，箱内的热负荷有很大一部分是通过门封条传递的，因此在门封条的周围始终存在着一段高温区域，在夏季高温季节，这一区域受外界环境的影响更大，加剧了冰箱间室内的温度不均现象，极易导致该部位食物变质并引起整个储藏间室内的异味扩散。三改善温度场分布的几种方法1 合理调整冷冻室蒸发器布局，减小冷冻室温度场差异蒸发器是冰箱的冷源，在冰箱运行过程中不断吸收冰箱间室内的热量进行制冷。一般四星级冰箱的蒸发器温度可达到-27-30，远远低于冷冻室的额定温度（-18），是造成冰箱冷冻室温差的主要原因。因此，如果能在均匀布置冷冻室蒸发器的基础上，根据间室内各部位热负荷的大小，适当增加顶端和底部及门边四周的蒸发面积，调整蒸发器在整个间室内的布局，将会取得意想不到的效果。荣事达公司的BCD-231系列冰箱已经在这一方面取得了很好的成绩。2 合理布置冷藏室蒸发器的走向是减小冷藏室温差的有效方法以往直冷冰箱的冷藏室蒸发器多采用在箱体后壁垂直布置的方法（图一 a）)，这样布管虽然能够最大限度地利用管子的有效长度，减少管材浪费，但对冷藏室内的温度分布却不利。由于制冷剂在经过冷冻室蒸发器后，大部分制冷剂液体已经蒸发，在冷藏室蒸发器中，很长的一段管路内流的都是制冷剂过热蒸汽，温度随管长的延伸不断上升，这必然会造成左右两侧的温差。我们对图一所示的两种不同的蒸发器布置进行了对比试验，结果发现，水平布置的冷藏室蒸发器不但减小了冷藏室的左右温差，而且使冷藏室上下的垂直温差也降低了很多。图一：冷藏室蒸发器的布置方式3 提高冷藏室蒸发器位置，减小冷藏室上下垂直温差由于冷空气比重大于热空气，冷空气下沉，必然造成冰箱冷藏室上部的温度始终高于下部，因此尽可能地提高冷藏室蒸发器的位置是减小上下温差最直接有效的方法。我们在设计中除了尽量地抬高冷藏室蒸发器的安装位置外，还采用在冷藏室顶部加贴铝箔的方法(见图二),延伸了冷藏室蒸发器的有效范围，减小了冷藏室的纵向温差。图二：利用铝箔向顶部延伸蒸发器的有效传热范围4 合理设计间室内的空气通道，增强空气对流传热限于冰箱结构的原因，空气的自然对流总是趋向于下冷上热、后冷前热，有的冰箱在冷藏室下部温度达到零下后，上部温度可能仍然高于标准规定的10，无法保证食物的保鲜储存。因此如何增强整个储藏间室内的空气流动，就成了降低温差的关键。为了增强空气的对流换热，有的厂家特意在冷藏室内安装了一个扰动风扇，这样设计虽然达到了较好的空气对流效果，但增加了成本，也增加了冷藏室的热负荷，从而增大了能耗和噪音。我们通过试验证实，如果能够在设计中考虑冷藏室中空气的流动状态及速度，设计出较理想的空气流通道路，充分利用冷热空气的比重所造成的微弱压差，也能促进冷藏室内的空气流动，得到较好的效果。图三：冷藏室搁架对气流的影响及其温度测量我们在几台冰箱上进行了对比试验（温度测点的布置如图三所示），结果表明，在冷藏室搁架后侧必须留有相应的空气通道，以利于空气流动。但如果该通道过大，则在冷藏室后壁形成空气的上下对流（见图三 a），不利于整个间室的温度均匀。如果该通道过小，则靠近蒸发器的部位会出现温度波动过大，而远离蒸发器的部位温度偏高的现象，也不利于整个间室温度的均匀性。试验的结果对比见表二。从表二可以看到，通过调整冷藏室搁架的位置，冷藏室上下的平均温差从原来的2.69下降到1.31,其三个测量点的最大温差平均值也从4.68下降到3.58.表二：冷藏室搁架的位置对冷藏室上下温差的影响冰箱编号搁架后侧缝隙较宽搁架后侧缝隙适中t1t2t3平均温差最大温差t1t2t3平均温差最大温差1最高温度4.7 最低温度平均温度6.14.352.93.2 6.3553.52.9 2最高温度5.2 4.2 最低温度2.91.6-1.2平均温度2.7 0.9 3最高温度2.9 1.9 最低温度平均温度2.1 2.8 4最高温度5.9 3.7 最低温度31.3-2.9平均温度4.352.61.552.8 4.4 平均温差2.694.681.313.585 改善门封条保温效果，控制横向温差：由于冰箱储藏间室的热负荷有（1530）%是通过门封条传入的2，间室前侧靠门边的温度总是高于箱内名义温度。因此减少门封条漏热，是控制间室前后温差的关键。图四：两种门封条的结构对比早期的门封条多是单气室结构，工艺简单，保温性差。我公司的多气室带气囊软密封的门封条不但取得了国家专利，而且在使用中显示了优越的保温性能。我们曾对图四中所示的两种门封条作过对比试验（见表三），结果表明，三气室门封条不仅保温时间比二气室门封条长31.6%，而且冷冻室温度的均匀性也大大提高。表三：不同门封条的试验结果门封条类型数据说明冰箱编号平均123二气室门封条-18时冷冻室内的最大温差3.45.944.4 温度从-18上升到-9的时间(min)396392417402 -9时冷冻室内的最大温差9.1 三气室门封条-18时冷冻室内的最大温差2.9 温度从-18上升到-9的时间(min)506559522529 -9时冷冻室内的最大温差6.8 6 合理设计门边结构，杜绝局部温度过高在门胆四周设计出一圈保温凸缘（见图三），虽然浪费了一些储存空间，但减缓了通过门封条渗入热的侵入速度，同时将热量尽可能引入温度较低的中部，避免了门边局部温度过高及该部位食品过早变质。四我们的CLIMATE ZONE为了确保食品保鲜所需的温度和湿度，美泰克公司新近开发的CLIMATE ZONE利用形状记渗透膜，采用隔层空气导流降温技