一、原理
目前，采用水、熱氨和電加熱的除霜方法，除了導(dǎo)致庫溫回升以外，同時增加了制冷機的負荷，反復(fù)的升溫、降溫又為加速結(jié)霜提供了條件。因此必須尋求新的途徑來解決冷風(fēng)機的除霜問題。超聲波作用于冷風(fēng)機的霜層和通過冷風(fēng)機的空氣時，能將霜層粉碎或干擾空氣中的水蒸氣結(jié)霜。
在冷風(fēng)機超聲波除霜研究中，冷庫果庫兩間，一間作為試驗庫，另一間作為對照庫。各安裝固輪3.7型制冷機組一套，其動力容量為3.7kW。各庫配交換面積為40m2的冷風(fēng)機一臺，并安裝有電子庫溫和相對濕度測控及加濕設(shè)備。在試驗庫的冷風(fēng)機中，用超聲波化霜。對照庫采用電加熱化霜，化霜功率為4.5kW。
超聲波發(fā)生器2臺，輸出功率30W。MxI型電子庫溫測控儀2臺;YC型濕度測控儀2臺;游標(biāo)卡尺1把。兩庫運行條件為：控制溫度±0.5℃，相對濕度90%，庫容量20t。
按不同的超聲波除霜頻率范圍在相同的試驗條件下進行對比試驗。由于冷風(fēng)機為“多孔性”的組合件，對聲波阻力大，試驗方案共5種，具體如圖1所示。
所有的除霜效果以連續(xù)運行48h的平均霜層厚度來評價。試驗庫與對照庫的溫度與濕度穩(wěn)定性測定、電耗比較，以試驗穩(wěn)定后的連續(xù)48h評價，其中溫度以波動值的大小評價，濕度以耗水量多少評價，電耗以超聲波加濕器與電熱化霜管耗電量評價。
二、結(jié)果與分析
2.1 結(jié)果
(1) 不同頻率范圍的單聲源和雙聲源除霜效果如圖2和圖3所示，其中b為霜層平均厚度;
(2) 縱橫聯(lián)合聲源的除霜效果比較見圖4;
(3) 試驗庫因不用加熱化霜，其溫度波動值始終穩(wěn)定在±0.5℃，而對照庫在加熱化霜后出現(xiàn)7℃的溫度峰值，化霜后連續(xù)制冷20min后才恢復(fù)到±0.5℃。
結(jié)果
(1) 如圖2所示，頻率范圍不同，超聲波的除霜能力也不同。當(dāng)f=20kHz時，縱波的除霜效果最好;當(dāng)f=15kHz時，橫波的除霜效果最好。
(2) 如圖3所示，縱波雙聲源的除霜效果略差于橫波。波的傳遞方向與冷風(fēng)機翅片垂直，翅片間的空間成為波傳導(dǎo)的阻力，影響了縱波的除霜性能;而液管與波的傳遞方向平行，縱波沿著液管傳遞較迅速， 故液管上的霜比翅片上的除得徹底。由于橫波可以沿著冷風(fēng)機的翅片傳導(dǎo)，所以有利于除去翅片上的霜。對于冷風(fēng)機來說，冷量的交換主要依靠翅片，所以，橫波對翅片的除霜效果優(yōu)于縱波。縱波和橫波雖然存在著除霜效果的差別，在連續(xù)運行48h以后，翅片之間均沒有出現(xiàn)“霜堵”的現(xiàn)象，翅片之間仍有2~3mm的間隙，不會影響冷熱交換的能力。
(3) 由圖2與圖3對比可知，雙聲源的除霜效果明顯優(yōu)于單聲源，尤其是橫波雙聲源的除霜效果最好。冷風(fēng)機連續(xù)運轉(zhuǎn)48h以后，翅片上幾乎未見霜層，液管上略有結(jié)霜(發(fā)白)現(xiàn)象。說明多聲源彌補了冷風(fēng)機的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對聲源傳導(dǎo)的損失。
(4)由圖4可知，對照冷風(fēng)機在0℃、相對濕度為90%冷庫環(huán)境中，每隔8~10h就會出現(xiàn)“霜堵”現(xiàn)象，必須停機化霜0.5h，48h中化霜5次，40m2冷風(fēng)機化霜電熱管功率為4.5kW，冷庫因化霜和降溫總耗電能為22.5kW·h。采用超聲波化霜時，無論是采用縱波還是橫波，單聲源還是雙聲源，進入冷風(fēng)機的除霜功率僅為60W，盡管除霜效果有差別， 但在不影響熱交換能力的前提下，均能連續(xù)工作，且傳導(dǎo)范圍較大。
(5)由圖5可見，縱橫聯(lián)合法的除霜效果最好，其原因與雙聲源有相同之處，另外縱波與橫波“交織”消除了冷風(fēng)機中的“死角”，從現(xiàn)象上看，冷風(fēng)機上無結(jié)霜殘留。
(6)試驗庫加濕器48h的耗水量為12L，對照庫加濕器48h的耗水量為65L，其耗水量明顯小于對照庫，所以試驗庫的濕度比對照庫穩(wěn)定。
三、結(jié)論
(1)因冷風(fēng)機的結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，故用橫波除霜優(yōu)于縱波，雙聲源優(yōu)于單聲源，縱橫聯(lián)合波優(yōu)于單一波。
(2)冷風(fēng)機上采用超聲波除霜是可行的。40m2冷風(fēng)機化霜的功率為4.5kW，而超聲波除霜只需30W。該方法節(jié)約能源， 庫溫穩(wěn)定。
(3)采用超聲波除霜時可防止冷庫內(nèi)空氣中的水汽結(jié)霜，維持庫內(nèi)的相對濕度，為果蔬的保鮮提供了有利的環(huán)境條件。
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