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冰箱蒸发器化霜试验研究及数值模拟OA

Experimental Investigation and Numerical Simulation of Defrosting Process on Refrigerator Evaporator

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为定量揭示冰箱蒸发器霜层物性参数对化霜过程传热与相变特性的影响规律,构建试验观测与数值模拟相结合的研究方法,课题组对不同霜层厚度与霜密度条件下的融化行为开展试验研究及系统数值模拟分析.试验中通过控制结霜工况获得不同物性霜层,并测量化霜过程中霜层融化历程与温度响应;数值模拟中基于焓-孔隙率模型建立霜层融化模型,对化霜过程进行瞬态计算,用于分析霜层参数变化对融化动力学的影响.结果表明:霜层初始厚度由 1.000 mm增加至3.000 mm 时,完全融化时间由74 s 延长至 108 s,增幅约45%;霜密度由 150 kg/m3 提高至450 kg/m3 时,融化时间由93 s 增加至 176 s,增幅达 89%,表明霜密度变化对化霜潜热负荷的影响显著强于霜层厚度变化.该研究建立了霜层物性参数与融化时长及升温速率之间的定量关系,为蒸发器化霜策略优化与节能运行提供了参考.

To quantitatively elucidate the influence of frost-layer physical properties on heat transfer and phase-change characteristics during defrosting of refrigerator evaporators,the research group constructed a combined experimental observation and numerical simulation approach to investigate experimental studies and systematic numerical simulation analyses on the melting behavior under different frost thickness and density conditions.In the experiments,frost layers with various physical properties were generated by controlling frosting conditions,and the melting process and temperature responses during defrosting were measured.In the numerical simulation,a frost-melting model was established based on the enthalpy-porosity method,and transient calculations were performed for the defrosting process,which were used to analyze the effects of frost parameter variations on melting dynamics.The results show that when the initial frost thickness increase from 1.000 mm to 3.000 mm,the complete melting time prolongs from 74 s to 108 s,representing an increase of approximately 45%.When the frost density increases from 150 kg/m3 to 450 kg/m3,the melting time extends from 93 s to 176 s,corresponding to an increase of 89%,indicating that frost density variations have a significantly stronger impact on the latent heat load during defrosting than frost-layer thickness variations.Quantitative relationships between frost physical properties,melting duration,and heating rate are established,providing a reference for defrosting strategy optimization and energy-efficient operation of evaporators.

苏义凌;赵伟;赵张驰;薛洋;魏宁

江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省微纳增减材制造工程研究中心,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省微纳增减材制造工程研究中心,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省微纳增减材制造工程研究中心,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省微纳增减材制造工程研究中心,江苏 无锡 214122||美的集团全球创新中心,广东 佛山 528311||美的集团研究中心,广东 佛山 528311江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省微纳增减材制造工程研究中心,江苏 无锡 214122||江南大学 特种防护纺织品教育部重点实验室,江苏 无锡 214122

机械制造

冰箱蒸发器霜层化霜相变特性焓-孔隙率模型融化动力学

refrigerator evaporatorfrost-layerdefrostingphase-change characteristicenthalpy-porosity methodmelting dynamic

《轻工机械》 2026 (4)

25-35,11

中央高校基本科研业务费专项资金(JUSRP202501128)特种防护纺织品教育部重点试验室项目(ZFH-24-004).

10.3969/j.issn.1005-2895.2026.04.004

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