复叠式空气源热泵热水器可以在冬季低温（-25℃）下最高提供80℃热水，但是机组结霜问题对机组的效率和供热性能影响较大。通过研究复叠式热泵热水器的结霜规律以及结霜对机组性能的影响，为进～步研究并优化除霜控制方法提供依据。系统分为低温级循环和高温级循环，低温级循环为室外系统，高温级循环及蒸发冷凝器部分为室内系统，热泵循环低温级采用R410A作为循环工质，高温级采用R134a，热泵系统高温级冷凝温度为80℃，低温级的蒸发温度可达-40℃。通过在焓差实验室实验进行研究。测试复叠式热泵的结霜过程时间与结霜量，得到不同室外温湿度与结霜量之间的关系。结霜量通过测量低温级蒸发器进出口含湿量的方法获得，并分析结霜对于机组实际耗电量以及COP等性能参数的影响。

实验研究了自然对流时水平铝表面上的结霜现象.实验中空气温度25 ℃、湿度50%,冷面温度-40～0 ℃.与先前的铜表面实验结果类似,在冷面温度高于-38 ℃时,结霜前铝面上首先出现水珠;冷面温度越低,过冷水珠存续的时间越短,冻结温度也越低;冷面温度较高时,水珠冻结时引起的壁温回升较明显;不同冷面温度对应的初始霜晶形状不同;结霜过程中霜层表面新形成的霜晶形状随时间变化.将冷面温度降至-38 ℃后再与湿空气接触时,发现直接出现霜晶而未经过结露阶段.

在自行研制的强吸水表面上进行了结霜实验研究,测得了其上的霜表面温度随时间的变化情况,并与普通金属表面上的进行了对比.进行了不同实验条件下吸水表面上霜厚的测量,与普通金属表面进行了对比,研究了涂层厚度对结霜的影响.结果表明,这种涂层在较易结霜的实验条件下可使初始霜晶出现时间延迟555分钟左右,在低于冰点的一定范围内,初始霜晶出现可延迟3小时以上;并且霜厚减少可达40%以上,霜层疏松,在外力的作用下很容易除去.涂层越厚,吸水能力越强,抑霜作用也就越明显.

水蒸气在冷壁面上的结霜是制冷、低温领域普遍存在的问题.过饱和的水蒸气有两种相变途径,一种是气液固相变;一种是直接气固相变.气液固相变经历气液相变和液固相变两个阶段,实验研究表明其发生具有随机性.在前人实验研究的基础上,从理论上给出了液珠半径随时间的增长规律,并进一步得到了冷壁面自然对流情况下结霜发生概率随时间的变化关系式.

建立了热泵蒸发器结霜过程的数学模型,编制了相应的仿真程序.研究了入口空气相对湿度、温度以及翅片间距等参数对蒸发器结霜量和空气侧压降的变化规律.计算结果和实验测试的结果吻合较好,研究结论对翅片管式蒸发器设计具有重要意义.

结霜是影响制冷设备和航天器工作的不利因素之一,因而受到国内外学者的广泛关注.目前学者认为结霜的相变过程有两类不同途径,即直接气固凝化或先凝结再冻结,但是没有对它们的发生条件、结霜形态等进行研究.通过显微摄像的方法对冷壁面上结霜的相变过程进行了实验研究,观察到气液固和气固两类结霜过程和它们不同的结霜形态,并研究了冷壁面温度和水蒸汽分压力对这两类结霜过程的影响.

在对饱和空气焓作了线性处理的基础上,推导出风冷热泵蒸发器结霜工况翅片温度分布、传热量及翅片效率的公式.通过实例分析了蒸发器的传热特性.

采用试验方法研究了风量变化时对中大型风冷热泵机组结霜工况性能的影响。研究发现，迎面风量的变化对V型换热器最早结霜位置几乎没有影响，最早结霜位置总在换热器弯头连接段附近，风量的变化只是影响管壁温度的高低，与直管段相比，弯管段制冷剂压损较大，管壁温度较低，利于霜晶形成；迎面风量降低导致系统蒸发温度降低，致使结霜速度加快，直接造成机组稳定工作时间缩短；适当提高风机转速具有抑制结霜，减少除霜次数，有效提高机组运行性能的作用；消除V型换热器较高位置和较低位置支路出口带液址解决振荡的根本办法。

为了精肉或鲜鱼的保鲜对立式制冷陈列柜进行设计。由于该陈列柜的柜口敞开,虽然有风幕形成的屏障,但外界热空气的侵入仍引起许多额外的负荷。在考虑外界热空气引起的额外负荷基础上,进行热负荷计算。在陈列柜的热负荷计算部分可以看出,风幕负荷成为主要的负荷,占总负荷的大部分。根据计算所得的热负荷对设备进行选型计算,并选出适用的设备型号;对蒸发器进行了设计计算,并考虑了蒸发器的结霜问题。这样就能将符合要求的陈列柜设计成形。

采用试验方法研究了风量变化对中大型风冷热泵机组结霜工况性能的影响。研究发现,迎面风量的变化对V型换热器最早结霜位置几乎没有影响,最早结霜位置总在换热器弯头连接段附近,风量的变化只是影响管壁温度的高低,与直管段相比,弯管段制冷剂压损较大,管壁温度较低,利于霜晶形成;迎面风量降低导致系统蒸发温度降低,致使结霜速度加快,直接造成机组稳定工作时间缩短;适当提高风机转速具有抑制结霜,减少除霜次数,有效提高机组运行性能的作用;消除V型换热器较高位置和较低位置支路出口带液是解决振荡的根本办法。