【原】【HETA】两种新型蒸发器除霜方式：显热除霜和超声波除霜

        制冷系统蒸发器结霜问题一直是困扰行业的难题，下面我们就来探讨蒸发器结霜问题以及除霜办法。

一：蒸发器结霜的原因

        冷库冷间内的空气相对湿度都比较高。制冷系统正常运行时，蒸发器的表面温度远低于空气的露点温度，空气中的水分会析出而凝结在蒸发器管壁上。当管壁温度低于0℃时，水露则凝结成霜。

二：霜层对制冷系统的影响

        在蒸发器表面结霜的早期，由于霜层形成时释放潜热，且增加了传热表面的粗糙度及传热面积，对蒸发器的传热能力有所加强（当管路的当量直径小于临界热绝缘半径时，霜层的积聚促进制冷剂与空气之间的换热，当其大于临界热绝缘半径时霜层阻碍制冷剂与空气之间的换热）。

        随着霜层的加厚，翅片间的有效空气流通面积减少，增加了空气的流动阻力，降低了空气的流量。增加了蒸发器内工质与空气间的传热热阻，因而使蒸发器的传热恶化，工质从空气的吸热能力下，降制冷量减小，冷间降温困难，制冷压缩机功耗增大，制冷效率下降。

        由于空气向蒸发器内工质的传热能力减弱，使蒸发器内的液态工质有可能无法全部吸热气化，导致工质液体进入压缩机，造成液击，损坏压缩机。

关于霜层的其他研究

        相对湿度越大，蒸发器表面霜层厚度增加越快，翅片间空气流通面积就越容易被堵塞。随着蒸发温度的降低，霜从针形向致密形转变，霜层密度增加。

三：6大传统除霜方法

1、人工除霜（扫霜）

工作方式：用扫帚直接扫去冷却排管蒸发器上的霜层，或用月牙形除霜铲等专用工具对冷却排管蒸发器上的铲等专用工具对冷却排管蒸发器上的霜层进行铲除。

适用范围：光滑排管蒸发器，多用于小型冷库及排管不多的地方；

效果：除霜不彻底；

优点：可不停止蒸发器工作，不影响冷间降温；

缺点：劳动强度大；

2、自然除霜（停机除霜）

        在温度不低于5℃的冷库中，可以采用自然除霜方式。它是在除霜时，令压缩机停机、使蒸发器的制冷作用停止一段时间，这期间风机仍继续运行，靠吹过蒸发器的库内空气的热焓将表面霜层化掉。

3、水融霜

工作方式：利用喷水装置，向蒸发器外表面喷水，使霜层被水的热量融化并冲掉；

适用范围：带有排水管道的冷风机；

效果：融霜效果好；

优点：时间短，操作简单，便于管理；

缺点：蒸发器管道内的油污无法排出，水量消耗较大，需要有严格的技术措施，防止水对冷库造成危害；

4、电加热除霜

工作方式：用电加热提供化霜热，电热元件附在翅片上，为了防止融化后的霜水在排出库房之前再结冰，还必须在接水盘和排水管上缠绕带状加热器，融化后的霜水应及时排到库外；

适用范围：翅片管式冷风机，小型制冷装置或单个库房；

效果：融霜效果好；

优点：融霜方便，操作简单，易于实现自动化控制；

缺点：消耗电能较多，冷间温度波动大，融霜时需要停止冷风机的运行，并关闭供液阀门；

5、热工质气体除霜

工作方式：利用压缩机排出过热蒸汽的显热和潜热，加热并融化蒸发器外表面的凝霜层；

适用范围：所有形式的蒸发器，多用于大型冷库和氨压缩制冷系统；

效果：融霜效果好；

优点：时间短，劳动强度低，可将蒸发器内的油和污物排出；

缺点：操作较复杂，能量损失大，融霜时需停止蒸发器工作；

        将制冷压缩机排出的制冷剂高温过热蒸汽，经油分离器分油后引入蒸发器内，利用过热蒸汽的显热和潜热，来加热和融化蒸发器外表面的凝霜。同时，利用制冷剂过热蒸汽的压力，还可以将蒸发器内的油和污物排出。过热蒸汽放热后变为液体，同蒸发器内原有的积液一道排入排液桶或低压循环储液器中。

6、四通阀换向逆向除霜

通过四通换向阀将系统由制热模式切换至制冷模式

        制冷剂从室内换热器吸热，经压缩机压缩、升温后的高温制冷剂蒸汽流流经室外换热器进行除霜。除霜所需的热量是从室内环境的吸热量、室内换热器蓄热量、压缩机消耗电力和压缩机蓄热。

四：新型除霜方法——显热除霜和超声波除霜

1、显热除霜

         显热除霜是指利用制冷系统压缩机排气管至电子膨胀阀前的旁通回路,将压缩机的高温高压排气直接引到电子膨胀阀前,再经过电子膨胀阀的等焓节流将压缩机排气引入空气换热器中，通过压缩机排气热量将空气换热器翅片外侧的霜层除掉,同时保证制冷剂在空气换热器中只进行显热交换而不进行冷凝。

       除霜的过程中四通阀不需换向,这样原有因为四通阀换向除霜所带来的各种问题都得到了解决。除霜的热量来源为压缩机所做出的功和压缩机壳体的蓄热量两部分。

具体科研成果请检阅论文《显热除霜方式与逆向除霜方式的对比试验研究》，作者梁彩华、张小松。

 2、超声波除霜

        蒸发器的复杂结构使得在其中传播的导波不断与界面发生反射和折射的相互作用，为使超声振动能够有效地从蒸发器铜管传递到翅片上，必须在蒸发器表面加装传振板。

        当翅片表面结霜后，在霜层与翅片界面处同时出现zy和zz方向剪切应力。zy平面剪切应力对霜层具有剥离作用，而zz平面剪切应力对覆冰具有破碎作用，这两种应力分别是由Lamb波和SH波在霜层与翅片界面处因材料之间的不同产生波速差所致。当这两种应力的合力大于霜层的黏附应力时霜层脱落，达到除霜的目的。

        传统逆循环除霜技术是超声除霜能耗的22-88倍，超声除霜效率约为逆循环除霜效率的7-29倍。

具体科研成果请检阅论文《翅片管式蒸发器超声波除霜理论与技术研究》，作者谭海辉、陶唐飞。