基金项目:湖南省2011年大学生研究性学习和创新性实验计划项目带饮水机的多功能电冰箱设计李谟胜，周东一，肖洁，罗新芳(邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422000)摘要:在传统电冰箱的基础上，另独立设置2个保温箱贮存冷热饮用水。冷水制取是在冷水箱中设置蒸发器，将冷水箱中的水制冷。热水制取是在热水箱中设置逆流套管式冷凝器，利用制冷系统的排热量将饮水机中的水加热到一定温度，如温度不够则再通过电加热器，可将饮用水加热至沸腾，冷凝管通热水箱后可采用风冷式和水冷却两种方式相结合。根据设计和理论计算，多功能电冰箱的冷凝器可将饮用水加热到65℃左右，再用电加热器，可将饮用水加热至沸腾，比市场上纯粹用电加热的饮水机可节电22.31W;利用制冷系统将冷水箱中的水制冷，每产生4℃冷饮用水2L比市场上一般的压缩式制冷饮水机可节约大约2.3×105J的能量。关键词:电冰箱;多功能;节能;饮水中图分类号:TB657文献标识码:A文章编号:1004－7948(2012)08－0067－03doi:103969/j．issn．1004－7948．2012．08．018引言随着人们生活水平的提高，冰箱、饮水机的使用已非常普遍。但是，冰箱制冷时冷凝热大多直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费。而电用饮水机素有家用“耗电王之称”，其节能空间比较大。如果在室内同时购置1台电冰箱和1台压缩机式制冷饮水机，这样既占用空间，一次投资也比较大［1］。多功能电冰箱是将传统的电冰箱与饮水机一体化的产品，将电冰箱与饮水机有效地结合在一起，这样既节省资金，又可以节约占用面积，并能有效节能。1多功能电冰箱的工作原理控制制冷剂通过冷水箱内蒸发器时将饮用水制冷，形成冷饮用水。制冷剂通过热水箱内冷凝器时将饮用水加热到65℃，如果所需温度高的热水时则再通过外部电加热器，将饮用水加热至沸腾。系统运行原理图如图1所示。图1系统运行原理图2多功能电冰箱主要部件的设计2.1饮水机蒸发器冷水内胆饮水机蒸发器箱体与冷藏箱箱体相似，外表面由保温材料制作。采用紫铜管的热传递和对流来传热，可使饮水机内胆的温度制冷到4℃，从而起到制冷作用，如图2所示。图2水箱示意图—76—2012年第8期(总第359期)节能ENERGYCONSERVATION2.2饮水机冷凝器热水内胆该设计中水冷式冷凝器为逆流套管冷凝器，为提高冷凝器的换热效果，使冷凝器和水充分进行热交换。逆流套管水冷式冷凝器如图3所示。图3逆流套管水冷式冷凝器当饮用水开关打开放水时，水经过冷凝器所放热量通过逆流套管式换热器将水加热到一定温度并流入饮水机保温热水内胆，为使水充分沸腾，可通过外部电加热器将水加热至沸腾。2.3高压调节阀采用水冷式冷凝器与风冷式冷凝器并联运行，为保证水冷式冷凝器的换热效率和热水的设计温度，在水冷式冷凝器和风冷式冷凝器之间安装一个高压调节阀。高压调节阀是一只受阀前压力(冷凝压力)控制的比例型调节阀。冷凝压力低于设计值时，阀关闭;高于设计值时，阀开启。该设计选用KVR型高压调节阀。当冷凝压力低于高压调节阀的开阀压力时，阀门关闭，风冷式冷凝器停止运作，冷凝负荷全部用来加热水;当冷凝压力高于高压调节阀的开阀压力时，阀门打开，风冷式冷凝器和水冷式冷凝器共同进行冷凝换热。3设计计算3.1设计参数电冰箱总容积195L，其中冷冻室45L，冷藏室150L;饮水机冷、热内胆均为1L;电冰箱外型尺寸为长545mm，深545mm，高1332mm。饮水机总体外型尺寸长400mm，深545mm，高500mm。带饮水机的多功能电冰箱总体外型尺寸长945mm，深545mm，高1332mm。采用R134a为制冷剂。3.2热负荷及压缩机的设计依据传统电冰箱的设计方法，冷冻室热负荷QF=39.866W，冷藏室热负荷QR=77.11W，饮水机蒸发器冷水内胆的热负荷QS=11.639W(设计时按人数为20人，每人每天喝饮用水1500ml，其中冷饮用水占1/3，热饮用水占1/3)。新型智能饮水机电冰箱的总热负荷Q为:Q=1.1×(QF+QR+QS)(1)代入数据得:Q=141.7W。经箱体外表面凝露校核，在外表面不会出现凝露现象。制冷系统的热力计算、压缩机选型与传统采用R134a制冷剂电冰箱的设计计算方法相同，由此确定选用R134a...
