小型制冰机产冰特性的试验研究

　　1 前言

　　近年来市场上对小型家用制冰机产品的需求日益扩大，一些生产厂家纷纷涉足此类产品的开发生产。家用制冰机的特点是外形尺寸小，结构紧凑，制冰量和功耗相对较小。浸水式制冰是市场上销售的家用制冰机采用的典型方式如图1 所示。

　　如图1，制冰前，将水注入制冰机并通过内部通道装进储水盒，将制冰柱浸入盛满水的储水盒中，启动后在制冰柱的外侧逐渐形成冰层，到达设定的时间后停止制冰，而后在单独的储冰盒内开始脱冰操作，制出的成品冰即可使用。赵渝生对日美家用自动制冰机的种类、制冰原理进行了比较[1]; 钟栋梁等通过参考国内外的相关文献、专利，对制冰装置进行分类，并且叙述不同制冰机的制冰原理[2]; 贾磊等利用焓法对制冰过程建立数学物理模型，采用全隐式格式开展有限差分数值模拟研究[3]; 张培训等根据小型制冰机的制冷特点，分析了各制冷装置的选型思路，着重阐述匹配计算方法[4]。

　　本文对不同厂家提供的2 台小型家用制冰机开展试验研究，观察制冰和脱冰全过程的典型功耗特性，测试不同环境温度、初始水温下成品冰质量、外观及耗电量等性能参数，并针对其中一台制冰机考察系统漏热对成品冰的影响，试验结果对产品参数设定、能耗预估、保温设计等方面均有重要的参考意义。

　　2 制冰系统流程

　　小型家用制冰机包括压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器、旁通阀等主要部件，系统流程如图2所示。

　　压缩机将吸入的低温低压状态制冷剂增压、升温后排出，高温高压制冷剂气体通过冷凝器冷却后变成液体，再经毛细管节流膨胀后进入制冰器( 蒸发器) ，通过制冰器与冰水箱中的水不断换热，制出所需的成品冰; 当达到规定的制冰时间后，电磁阀启动，将压缩机排气旁通至制冰器中进行脱冰处理，使冰块从制冰器上分离下来，而后进行下一个制冰循环。

　　3 试验测试

　　3. 1 测试系统

　　本文开展的各项试验研究是在国家压缩机制冷设备质量监督检验中心的冰箱试验平台进行的。该平台采用高等级热电偶对制冰过程中系统的温度变化进行实时监控，主要包括压缩机吸排气温度、毛细管中间温度、蒸发器进出口温度、冷凝器进出口温度、旁通管路温度、环境温度、水温等，试验前使用高精度恒温箱进行统一校对，使温度的测试精度在±0.1℃ 以内。平台采用横河WT230 功率计对制冰过程的耗电量实时采集，测试精度在±1%以内。温度信号、电功率信号均通过HP 34970A 数据采集系统存储到计算机内，制冰周期由产品内部程序自动控制，制冰时间由人工测定[5]。