电子膨胀阀在家用冰箱中的应用

家用冰箱中最广泛使用的膨胀装置是毛细管，毛细管其实就是内径很小的长管。毛细管的尺寸必须根据冰箱工作压力和热负荷来确定。由于毛细管横截面积是固定的，一旦确定尺寸后，毛细管只能在制冷系统预设的条件下运行，偏离运行条件会降低制冷设备的整体能源效率。恒温膨胀阀（TEV）在中型和大型制冷系统中非常普遍，它们通过压力膜片上的力平衡来调节制冷剂的质量流量。本文的研究工作或许是首次针对电子膨胀阀在家用冰箱中的应用（冰箱制冷剂是异丁烷）。本文测试了两台相同的家用冰箱，一台装有毛细管，另一台装有电子膨胀阀（EEV），用以评估标准条件下膨胀装置对能耗的影响。图1是系统流程图。

图1 测试冰箱系统流程图

为了支持实验分析，本文还设计了一种稳态数学模型，该模型不仅可以计算膨胀装置的影响，而且还可以预测制冷剂充注量的影响。验证工作表明，实验和数值计算能耗数据之间存在合理的一致性，误差在±15%范围内。数值计算还表明，高制冷剂充注量、节流限制和低能耗具有相关性。此外，研究发现，当环境温度或压缩机转速变化时，可以通过更改膨胀装置的节流限制来降低能耗，这在装有毛细管的系统中是不可能的。对于本研究中使用的特定冰箱型号，对比毛细管系统，有高效内部热交换器的系统中使用不产生热量的电子膨胀阀（EEV）可以使能耗降低4%至9%。尽管数学模型表明了在某些情况下电子阀门具有优势，并且模拟趋势具有物理意义，但模拟的系统仍需要进行实验验证。本文报告的节能数据是针对选用的特定制冷器具，使用不同的冰箱能耗差异可能会有所不同。

图文来源：International Journal of Refrigeration, vol 119, pp 227-237, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.07.029

原标题：Application of electronic expansion valves in domestic refrigerators原作者：Fernando T. Knabben, Adriano F. Ronzoni & Christian J.L. Hermes