在冷柜中,如果传热效果不好,那么冷柜制冷速度就会变得很慢,甚至产生不制冷的现象。这是因为冷柜内部热量出不去,导致这样的结果。那么冷柜中那个部件起到传热作用呢?那就是蒸发器。下面就让冷柜价格来讲述它在冷柜中的作用吧。

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1、问题的提出

   
(1)霜层及污垢等对传热的影响。蒸发器是通过金属表面对空气进行热交换的。金属的导热率很高,例如:铝的导热系数为203W/(m.K),铜为380W/(m·K),但冰和霜的导热系数分别为2.3W/(m·K)和0.58W/(m·K),要比铜和铝低数百倍。冷柜价格所以蒸发器往面结有较厚的冰或霜时,传热效率就要大为降低。尤其是强近对流的翅片盘管蒸发器,霜层的积蓄将导致翅片间隙缩小甚至堵塞风道,使冷风不能循环,会导致冷柜工作失常。

LED作为新一代的环保型固体照明光源,其发光效率经过几十年的发展已经得到了较大的提高,它具有耗电量小、使用寿命长、安全环保、体积和功率小、配光容易等一系列的优点。随着科技的发展,LED芯片的集成度越来越高。LED的功率越高,它的热流密度会越大。如果热量不能及时地从芯片内部散出去,那么芯片内部的热量会不断积聚,从而导致芯片结温不断地上升。过高的结温会造成光波长的漂移、出光效率降低、芯片加速老化等一系列的问。因此为了保证LED能够在正常温度下工作,必须使产生的热量及时地散发出去。目前LED的发光效率只有10%~20%,其余80%~90%的能量转化成了热能,所以LED芯片的散热变得至关重要。

   
另外,冷柜中蒸发器的传热表面如黏附有污物,也会造成很大的热阻力,影响制冷剂液体润滑表面能力,使传热效率下降。另外,如制冷剂中带有润滑油,也会影响传热。

很多学者都对翅片散热器进行了研究。Hung-YiLi,Shung-MingChao研究了交错流中板翅式散热器的性能,考虑了冷却空气的雷诺数,翅片高度和宽度对散热器热阻和压降的影响。Dong-KwonKim[美高梅手机官方网站,7]等人研究了在垂直流体流动方向上翅片厚度的变化对散热器散热性能的影响,表明在沿着垂直流体流动方向上逐渐增加翅片厚度可以减少散热器的热阻。AvramBar-Cohen等人研究了最少材料下翅片的最佳阵列,以及不同材料对翅片散热器散热的影响。

   
(2)空气对流速度对传热的影响。通过蒸发器表面的空气流速越高,传热效率越高。直冷式冷柜是靠空气自然对流冷却,如果食品之间和食品与柜内壁之间没有适当的间隙,而挤得很满、很紧,空气就不能正常对流,因而降低了蒸发器传热效率。强迫对流冷却的蒸发器,风速过低或风道不畅都会使传热效率越低。

研究中针对一款实际使用的散热器进行了优化分析,应用ANSYS有限元软件并且结合正交设计法对这款分布式200WLED路灯的散热器进行结构参数的优化,如图1所示。大功率LED灯具的正常使用温度是65℃以下,因此本文优化的主要目的是保证LED灯具在正常温度下工作,并且在此基础上使散热器的质量更轻。

   
(3)传热温差对传热效率的影响。蒸发器与周围空气的温差越大,蒸发器的传热效率越高:当温差相同时,冷柜内温度越高,传热效率越低。

2、散热器分析模型

   
(4)制冷剂特性对蒸发器传热影响。制冷剂沸腾(汽化)时的散热强度、制冷剂的导热系数大小及流速都会直接影响蒸发器的传热性能。制冷剂沸腾时散热强度随受热表面温度与饱和温度之差的增大而增高。K值增大则传热面积可相应减小。冷柜中制冷剂流速大则传热系数也大。R134a传热效率比R12差,也稍差于R600a,而R12的传热效率最好。

2.1 传热基本形式

 

自然界的热传递有3种基本的方式:热传导、热对流和热辐射。在LED散热系统里,这3种热传递方式都存在。出于可靠性和成本的考虑路灯散热器一般采用自然对流散热形式。因此LED散热器的分析模型可以简化成不考虑热对流和热辐射的热传导传热模型。这样在不考虑热对流和热辐射的情况下能够满足散热,那么在实际情况下它一定是符合散热要求的。

对流换热的热流量可以用牛顿冷却公式表示

式中A为散热面积,h为对流换热的表面传热系数,Δt为温差,并规定温差始终为正值。

从式子(1)可以知道,对流换热热流量的大小与散热面积、温差和表面传热系数有关。因此可以增加散热面积来增强散热器的散热性能。

2.2 散热器模型的建立

散热器结构如图2所示,其总体尺寸为300mm×600mm×110mm,它具有空间对称结构,因此温度场模拟时只取其1/2进行分析。散热器的基板呈弧状,基板上形成6×20的LED阵列(图中从左至右依次为1W、3W、1W、1W、3W、W1阵列);其共有5对翅片,翅片的左下缘在圆柱面上;中间的2个圆柱孔起支撑作用,顶上的弧形结构起辅助作用。与传统的散热器相比较,该散热器具有以下2个方面的优点:①散热器的翅片呈水平,灰尘和污垢不容易在翅片上堆积,还能够防雨,这样可以保证散热器的散热效果。而传统的散热器其翅片是竖直的,灰尘和污垢很容易在翅片上堆积,影响散热器的散热效果。②散热器的翅片呈水平,充分地利用了空气动力学,空气的浮力能够降低路灯对其灯杆的弯曲扭矩。这样可以保证LED路灯的安全性能。

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