冰箱无霜工作化霜加热器分析

冰箱无霜工作化霜加热器分析

汪卫辉

长虹美菱股份有限公司

摘要：风冷冰箱化霜加热器是风冷冰箱系统中重要的组成部分，其主要功能是通过加热来融化冷冻线圈上的冰霜。风冷冰箱使用风扇和冷凝器系统来循环冷空气，从而在整个冰箱内部维持恒定的低温。

关键词：风冷冰箱；无霜工作；化霜加热器

一、冰箱加热器工作原理

目前主流的风冷冰箱化霜加热器，其功率通常在100到200瓦左右。通常情况下，功率越大的化霜加热器相对来说也越耗电，能效也就越低。

冰箱无霜工作原理主要工作步骤包括以下几点：

（1）检测温度：控制器通过温度传感器来检测冷藏室和冷冻室的温度,定时器记录压缩机的运行时间。

（2）启动除霜：一旦定时器和温度达到设定值，除霜器会启动除霜过程，并打开化霜加热器。

（3）融化冰霜：化霜加热器通常安装在蒸发器的下方，通过热辐射将蒸发器的霜和冰融化成水。如图一所示：

图一

（4）关闭制冷系统：为避免制冷系统过载，控制器会关闭冷藏室和冷冻室的制冷系统。

（5）排水与空气循环：融化的水通常会通过一个排水管道流出冰箱，一些冰箱还会配备除水盒来收集融化的水。同时，一些冰箱在蒸发器滴水完成会启动风扇来去除扇叶上的化霜水。

（6）恢复制冷：除霜进程结束后，控制器会关闭加热器，并重新启动冰箱的制冷系统，使冷藏室和冷冻室恢复到设定的温度。

二、冰箱加热器作用效果

风冷冰箱的一个主要挑战是蒸发器上会形成霜或冰。这会影响冰箱的制冷效率和性能。为了解决这个问题，许多风冷冰箱都配备了自动除霜系统。在除霜过程中，加热器会被激活以融化蒸发器上的霜或冰。一旦霜或冰被融化，水会通过专门的管道排出，然后冰箱会恢复正常制冷模式。在一些高端风冷冰箱中，加热器可能被用于控制冰箱内的湿度。通过微调加热器的温度，冰箱可以维持理想的湿度水平，这对于保存某些食物（如蔬菜和水果）来说非常重要。

三、冰箱加热器制作工艺以及材质

虽然具体的制作工艺细节可能因生产厂家和产品型号而异，但冰箱化霜加热器的制作通常涉及管道、加热元件材料准备、加工成型、安装加热元件、组装与测试步骤组成。

选择适合的材质，如不锈钢、铝、铜或碳纤维等。这些材质需要满足耐腐蚀、耐高温和良好的导热性能等要求。根据设计要求，将所选材料加工成加热器的形状和结构。这可能包括切割、弯曲、焊接等工艺。在加热器内部安装加热元件，如电热丝或电热管。这些加热元件负责产生热量，以实现化霜功能。将化霜保护元件、连接器等各个部件组装在一起，形成完整的化霜加热器；然后进行电气性能和安规性能测试，确保加热器能够达到预期的化霜效果并保证使用过程的安全、可靠。冰箱化霜加热器的材质选择多样，不同的材质具有不同的性能特点，目前主要有不锈钢、铝、铜以及碳纤维。

不锈钢材质具有抗腐蚀性好、耐高温和使用寿命长等优点。它是制冷设备中常用的材质之一，适用于潮湿、酸碱等环境。铝材质具有耐腐蚀、导热性能好的特点。它的重量轻、散热快，适用于需要快速散热的场合。铜材质具有优异的导热性、导电性和加热均匀性。但铜在使用过程中容易产生氧化，导致管材变硬、易断裂等问题。碳纤维材质具有良好的导电性能和耐高温性能。它还具有重量轻、强度高等优点，适用于需要高性能加热的场合。

目前主流冰箱的化霜加热器采用 304不锈钢材质。因其出色的耐腐蚀性、耐高温性、加工性、强度和韧性而被广泛应用于风冷冰箱化霜加热器制作中。304不锈钢的化学成分如下表1所示。其中，铬和镍的含量对于其耐腐蚀性和耐高温性起关键作用。

表1 304不锈钢的化学成分

四、冰箱加热器试验分析

为了确保实验结果的准确性，首先研究两种不同的热电偶布设方法对实验结果误差的影响，即分别采用热电偶探头缠绕钢管固定法和铜箔包裹热电偶探头法进行实验。实验在焓差法实验室中进行，环境温度为 25.0 ℃±0.8 ℃，相对湿度为 65%。数据采集间隔设定为 30 s。

热电偶探头缠绕法结果差异较大的原因主要有以下几点：

（1）接触不均：热电偶探头在缠绕过程中可能与钢管表面接触不均匀，导致部分区域测量到的温度偏低或偏高。

（2）热阻差异：热电偶探头与钢管之间的热阻可能因缠绕方式的不同而有所变化，这会影响温度的准确测量。

（3）探头位置：不同测点的热电偶探头可能放置在钢管表面温度分布不均的区域，从而导致温差大。

与铜箔包裹法的比较，铜箔具有良好的热传导性能，可以较为均匀地传递钢管表面的温度到热电偶探头，从而得到较为准确的测量结果。铜箔与钢管的接触面积相对较大，且接触更为紧密，减少了因接触不良导致的测量误差。

通过计算分析，采用热电偶探头缠绕法和铜箔包裹法测量钢管加热器的温度时，得到显著不同的结果。其测试数值公式如下:

式中，代表热电偶附近的气体温度；T代表热电偶实际温度；代表焓差室面壁温度。

五、总结

风冷冰箱化霜加热器主要采用 304不锈钢材质，其耐腐蚀性和耐高温性好。测试过程重表面温度越高，测量误差越大，故铜箔包裹的测试结果更可信。

参考文献

【1】方忠诚，江明波，吴廷伯，等 . 利用回风化霜提高风冷冰箱湿度的研究 [J]. 制冷技术，2011（4）：37-41.

【2】张启花，贾守涛，程琳，等 . 单循环风冷冰箱冷藏室保湿技术研究 [J]. 家电科技，2016（6）：61-63.