ICES-40雪花制冰機(jī)D型蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1、    ices40雪花制冰機(jī)d型蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化    管建峰瞿生鵬摘 要：通過(guò)簡(jiǎn)要介紹ices-40雪花制冰機(jī)d型蒸發(fā)器的主要技術(shù)參數(shù)和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了優(yōu)化d型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)方案。該方案既滿(mǎn)足了產(chǎn)品需求，又降低了制造成本。關(guān)鍵詞：雪花制冰機(jī)；蒸發(fā)器；螺桿軸；冷卻液：th69 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.21.060蒸發(fā)器是制冰機(jī)重要的組成部分。傳統(tǒng)蒸發(fā)器的工作原理為：當(dāng)制冷劑經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器外壁時(shí)，通過(guò)蒸發(fā)帶走水的熱量，使水的溫度逐漸降到冰點(diǎn)。這時(shí)在蒸發(fā)器的內(nèi)壁上會(huì)結(jié)出冰晶。刮冰軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，將冰晶從蒸發(fā)器內(nèi)壁刮下，刮下

2、的屑片冰隨著螺桿向上輸送。隨著溫度的進(jìn)一步降低和螺桿葉片的持續(xù)擠壓，屑片冰最后從機(jī)頭擠出，形成碎形冰塊。工作中，冷卻劑在腔中流動(dòng)時(shí)存在死角（冷卻液流動(dòng)未經(jīng)過(guò)的地方）且流動(dòng)不均勻，影響制冰效率。1 主要技術(shù)參數(shù)ices-40雪花制冰機(jī)d型蒸發(fā)器的主要技術(shù)參數(shù)如下：制冰量：40 kg/24 h；耗水量（l/h）：1.6；制冷劑：進(jìn)口無(wú)氟/r134a；輸入功率：26 w；冰型：不規(guī)則細(xì)鹽狀的雪花碎冰。2 蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ices-40雪花制冰機(jī)d型蒸發(fā)器的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.1 蒸發(fā)器螺桿軸的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)所使用的蒸發(fā)器是螺桿式立式蒸發(fā)器。蒸發(fā)器正常工作時(shí)，螺桿完全浸泡在水（或冰）中，因此在選取

3、螺桿軸時(shí)，要充分考慮軸的抗生銹能力和抗腐蝕能力。經(jīng)綜合考慮，選用300系列鉻-鎳，型號(hào)為316的奧氏體不銹鋼比較合理。2.1.1 螺桿軸直徑的計(jì)算本次設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)功率為p=40 w，轉(zhuǎn)速為n=1 350 rpm的單相電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)二級(jí)減速器的作用，輸出功率為p0=26 w，轉(zhuǎn)速為n0=50 rpm。當(dāng)工作溫度低于20 時(shí)，316奧氏體不銹鋼的許用應(yīng)力為=40 mpa，聯(lián)軸器的效率為1=0.98.軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：由式（3）可得軸的直徑為：式（5）中：s為螺桿軸的螺距，mm；n為螺桿的轉(zhuǎn)速；代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：0.005=47×0.042×s×50×0.8

4、5×0.4.解得：s=25.4 mm。2.2 蒸發(fā)器圓筒材料的選取為了達(dá)到較好的制冷效果，需要考慮三個(gè)要素，即冷卻液的性能、圓筒的壁厚和圓筒的材料。選擇圓筒材料時(shí)，既要考慮材料的性能，又要考慮材料的經(jīng)濟(jì)性。為了達(dá)到較好的制冷效果，圓筒材料需要具備較高的熱導(dǎo)率。常用的幾種材料的熱導(dǎo)率如表1所示?？紤]到材料的性能和經(jīng)濟(jì)性，此次設(shè)計(jì)選用了黃銅材質(zhì)的圓筒材料。3 ug結(jié)構(gòu)造型經(jīng)過(guò)計(jì)算，設(shè)計(jì)出蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)外形，并用ug 三維軟件繪出蒸發(fā)器的ug外形圖和蒸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，分別如圖2和圖3所示。4 蒸發(fā)器d型管的設(shè)計(jì)d型管是由普通銅管經(jīng)過(guò)軋制形成截面形狀為“d”形的構(gòu)件，且銅管只軋制中間部分，兩

5、端保留圓形截面，以方便聯(lián)接。如圖1所示，將d型管緊密地纏繞在刮冰筒進(jìn)水口與出冰口之間，采用銅纖維作為焊接材料。焊接時(shí)，需將焊接材料充分填充到銅管之間，以保證良好的導(dǎo)熱性。5 d型蒸發(fā)器的優(yōu)化分析相比于現(xiàn)有的螺桿式蒸發(fā)器的螺旋形容腔，本設(shè)計(jì)采用的d型管不僅能夠改善冷卻液的分布形式，提高冷卻液的吸熱效果以及蒸發(fā)器的制冷效果，從而提高制冰量，還能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，改善蒸發(fā)器的制造工藝。刮冰軸的鉸刀距掛冰筒內(nèi)壁0.050.1 mm。這樣既能增強(qiáng)蒸發(fā)器的制冰效果，又能保證蒸發(fā)器內(nèi)壁的加工精度。6 結(jié)論本設(shè)計(jì)采用的d型蒸發(fā)器在工作時(shí)冷卻液是沿著銅管流動(dòng)的。相比于現(xiàn)有的螺桿式蒸發(fā)器，d型蒸發(fā)器的冷卻液能夠均勻地在銅管中流動(dòng)。這樣便增強(qiáng)了制冰效果，提高了制冰效率，克服了傳統(tǒng)制冰機(jī)效率低的缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用軋成d型的銅管作為冷卻液的通道。相比于現(xiàn)有刮冰筒腔體的螺旋結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)不必制造腔體的螺旋結(jié)構(gòu)，只需購(gòu)買(mǎi)一定規(guī)格的銅管，經(jīng)過(guò)軋制形成截面形狀為“d”形的管道，然后纏繞在掛冰筒外圈，焊接固定即可，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)且