探討關于冰箱制冷行業設備加工的技術應用

張松

（410721198002083018，河南 新鄉 453000）

1 引言

人類自很早以前就已經懂得低溫環境下保存食物不容易腐敗。自1910年世界上第一臺壓縮式制冷家用冰箱問世以來，冰箱就逐漸步入了人們的生活中。冰箱作為家庭必備的家電之一，在社會發展與科技進步的同時，人們對冰箱的需求也已經不再局限于制冷與食物保鮮等基礎功能。隨著“互聯網+”思想的不斷深入，智能家電的發展趨勢逐漸凸顯。針對冰箱的生產與加工，如何在現階段的基礎上進行優化與改進，以適應當前制冷設備行業的發展需求，成為了相關從業者的一大機遇與挑戰。鑒于此，本文對冰箱的生產工藝與加工技術進行分析，以期為相關工藝與技術的改進提供參考。

2 冰箱制冷原理

當前家用電冰箱主要由制冷系統、箱體及其附件部分、電氣及供電部分組成。其中，制冷系統為核心組成。根據《2013-2017年中國冰箱行業市場前瞻與投資機會分析報告》，冰箱種類可分為壓縮式電冰箱、吸收式電冰箱、半導體電冰箱、化學冰箱、電磁振動式冰箱、太陽能電冰箱、絕熱去磁制冷電冰箱、絕熱去磁制冷電冰箱、絕熱去磁制冷電冰箱。其中，壓縮式電冰箱具有使用方便、壽命較長等優點，因而使用較為普遍。據統計，全球有90%以上的冰箱為壓縮式電冰箱。壓縮式電冰箱通過壓縮機對制冷系統做功，由電動機提供機械能。吸收式電冰箱主要利用熱源作為動力，如煤油、煤氣等，但因降溫速度較慢，效率偏低，已被逐漸淘汰。

以常見的壓縮式電冰箱為例，分析冰箱的制冷原理。其制冷系統一般包括壓縮機、制冷管路、冷凝器、風機、蒸發器、干燥過濾器、毛細管等。冰箱在運行時，壓縮機啟動，從蒸發器吸入制冷劑蒸汽，從而使新的制冷劑蒸發，同時吸收熱量。壓縮機通過壓縮氣態制冷劑，使之變為高壓高溫的制冷劑蒸汽。蒸汽進入冷凝器，并向周圍釋放熱量，在同樣的壓力下完成液化冷卻。液態制冷劑經由干燥過濾器流入毛細管，毛細管末端濕蒸汽壓力降低，從而使制冷劑再次進入蒸發器吸熱蒸發。如此循環進行，即達到制冷的目的。在冰箱設計階段，可通過調節毛細管的直徑和長度，來實現制冷劑蒸發溫度與壓力的調節。

3 冰箱制冷系統及其加工

制冷系統是冰箱的基本組成，與控制系統、箱體共同構成一個整體。就冰箱的制冷功能來看，其目的是將箱內的部分熱量轉移到箱外的空氣中去，這一過程中所產生的能量差，必須由額外的作功進行補償。以常見的壓縮式冰箱為例，即通過壓縮機獲得能量補償，壓縮機質量的好壞可直接影響到冰箱的性能。目前的家用電冰箱主要使用全封閉的壓縮機，即將壓縮裝置與電動機組成整體并密封于金屬殼體中。毛細管是冰箱中的節流降壓裝置，用于維持兩大換熱部件（蒸發器與冷凝器）之間的壓力差，控制工質的流量，保持合理的蒸發溫度。在冷凝器的出口與毛細管的入口之間安裝有干燥過濾器，其目的在于濾除制冷系統中的雜質與殘留的水分，以避免雜質對壓縮機、毛細管的正常工作造成影響，或者水分對制冷系統形成腐蝕。

要完成整個制冷循環的熱力過程，必須要將該過程所涉及的機械設備通過管路以及管路附件等進行連接。因此，在整個制冷系統中，不同內徑的導管是使用最多的材料。目前冰箱制冷系統中使用最多的管材為銅管、鋁管或邦迪管。以銅管為例，其熱傳導率較高，且具有耐腐蝕性，在空調與制冷行業中得到廣泛的應用。生產銅管的主要加工工藝有焊接法、擠壓法、連鑄連軋法等。在冰箱的生產中，管材還需要進一步的加工，主要有切管、彎曲、壓扁以及擴口等。根據相關設計與工藝的要求，用管子割刀切割所需長度的管子，并清除管子內緣的毛刺與管內的碎屑；在冰箱制冷系統中，管道需彎曲為特定形狀，同時彎曲部位要保持管道內腔不變形；管子焊接以及接頭連接時還需要進行擴口。此外，管板蒸發器通常需要先將管道制成盤管，然后進行壓扁，貼附或黏附于換熱板上，以增強換熱的效果[1]。

4 冰箱制冷設備加工技術

4.1 壓縮機

壓縮機為冰箱的核心部件，同時也是技術含量最高的部件，其工作過程大致可以概括為吸氣、壓縮、排氣以及膨脹的循環過程。一般情況下，壓縮機的質量對冰箱的制冷效率以及噪音等影響較大。就壓縮機的結構來看，有螺桿式壓縮機、滑片式壓縮機、液環式壓縮機、滾動活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機以及偏心滾動轉子式壓縮機等。以螺桿壓縮機為例，屬回轉運動的容積式壓縮機，由帶螺旋槽的螺桿在氣缸中旋轉，進而使工作流體發生壓縮。因此，其工作工程主要依靠星輪與螺桿的精確嚙合活動來實現。針對壓縮機的工作過程，其冷卻技術起著至關重要的作用。常見的螺桿壓縮機的冷卻方式有噴射、風扇、通道、夾套、冷卻器、熱交換等。

在螺桿壓縮機加工制造中，螺桿轉子作為其核心部件，在加工制作時存在一定難度。針對精密螺桿轉子齒廓的加工，用磨削代替精銑、提供成套轉子加工設備與技術逐漸成為一種發展趨勢。針對螺桿的生產工藝，采用粗銑一精磨的工藝能夠在一定程度上提高螺桿的加工質量。

4.2 蒸發器

蒸發器是制冷系統中一個重要的熱交換部件，一般可以分為冷藏蒸發器與冷凍蒸發器。冷藏蒸發器多使用鋁、銅等材質，冷凍蒸發器則多為鉑鎳鋼合金或鋁制。分析制冷系統的制冷速度與制冷量，蒸發器的面積與分布可直接對其產生影響。在加工蒸發器時，首先應當根據冰箱的尺寸要求與換熱量的要求設計鋁管管徑、鋁板結構與鋁管在鋁板上的分布，再將鋁管進行彎曲，形成若干個直管與圓弧管組成的蛇形鋁管，同時將蛇形鋁管壓制，涂覆釬劑，以夾具將鋁板與扁鋁管夾緊，進行釬焊。在焊接完成后即解除夾具，同時焊接固定扁鋁管的出口端與進口端，最后進行噴粉。以該技術對蒸發器進行加工，能夠有效提高蒸發器的生產效率與產品質量[2]。

4.3 冷凝器

冷凝器與蒸發器統稱為換熱器，是冰箱、空調等制冷設備的重要部件。近年來，冷凝器與蒸發器被廣泛地應用于不同領域。從制冷系統來說，冷凝器主要承擔向外界空氣散熱的任務。目前家用冰箱的冷凝器主要有箱壁式、百葉窗式與絲管式，內部的高溫制冷劑可通過冷凝器與周圍環境進行輻射和對流，進而達到散熱的目的。絲管式冷凝器具有重量較輕，體積較小，散熱效果好等優點；百葉窗式冷凝管的加工工藝雖然相對簡單，但其散熱效果與結構均弱于絲管式冷凝器，因而逐漸被替代；箱壁式冷凝器的結構較為緊湊，不易損傷，且不用占外部空間。就冷凝器的加工來看，增強其散熱效果是研究的一個重點。在加工的過程中，加大管徑并合理布局，能夠有效減少流體的流阻；加長冷凝管能夠加大對流換熱面積。此外，在冷凝過程中起重要作用的防露管，以液相制冷劑作為其熱媒能夠有效避免箱內散熱過多的情況。通過在傳統的冷凝器上加裝“蓄冷液”等關鍵技術手段，能夠達到制冷節能的效果。

5 結語

就當前冰箱市場的發展趨勢來看，風冷冰箱替代直冷冰箱的趨勢逐漸凸顯。作為其核心組成的制冷系統，對相關設備的加工技術進行改進與完善，能夠促進冰箱制造技術的進步與產品質量的提升，進而在一定程度上提升人們的生活水平。