直冷电冰箱制冷系统优化设计探析

第一篇：直冷电冰箱制冷系统优化设计探析

直冷电冰箱制冷系统优化设计探析

简介： 冷冻室蒸发器采用多层换热片的复合立体结构,在Ｓ型制冷盘管壁外侧固定套装翅片,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量。将冷冻室按1:1划分出变温室,通过其中温度传感器控制双稳态电磁阀通断实现制冷剂回路切换,将变温室按冷冻、软冷冻、冷藏使用,也可关闭。通过横、竖盘管混排结构的丝管式冷凝器设计,借助制冷系统压缩机、冷凝器、蒸发器负荷匹配及其与毛细管制冷剂流量匹配,通过防凝露管走向及位置设计、蒸发器管道位置及走向布置和回气换热器设计,研制的ＢＣＤ-186ＣＨＳ直冷电冰箱最大负荷日耗电0.39度,在变温室为节能状态时耗电在0.35度以下,最低达0.31度。

关键字：热工学 优化设计 理论分析 直冷电冰箱 制冷系统

相关站中站： 小型制冷装置资料 前言

电冰箱发展速度很快,我国电冰箱的产量由1991年的470万台增加到2001年的1349万台,平均年增长11.1%[1]。而电冰箱的耗电量占家用电器总耗电量的32%[2],所以,节能降耗和环保是电冰箱研发工作的重要课题,而蒸发器和冷凝器的传热能力、软

冷冻及变温技术优化设计则是关键因素。蒸发器的优化设计

研制采取了以下措施。第一,减小冷藏、冷冻两蒸发器的面积比差值,在总面积一定情况下,尽量加大冷藏室蒸发器的面积,采用大内径蒸发管、增加蒸发管长度及双管并行排列结构等,保证在低温或高温环境下有最佳的开停比,从而保证在一定环境温度下耗电最少。第二,设计高效蒸发器。冷冻室蒸发器是由从上到下依次排列多个换热层片和连接所有换热层片的连接管组成的复合立体式结构[3],换热层片由多个并列Ｓ型制冷盘管构成,且在其盘管壁外侧固定套装翅片,大大增加了制冷盘管与空气间接触面积,如图1示。该蒸发器在不改变电冰箱结构情况下,大幅度增加冷冻室蒸发面积,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量,使其快速达到规定要求,缩短压缩机工作时间,大幅降低能耗。冷藏室采用导热粘接胶膜将压扁铜管紧紧粘在传热铝板上,并通过高粘合双面胶粘贴在冷藏室内胆上,增强传热效果。第三,合理安排蒸发器位置和制冷剂走向。据箱内自然对流情况,制冷剂流向采用逆流式换热,毛细管和回气管采用较长的并行锡焊或热塑工艺等,以提高换热效果。第四,通过理论计算和试验相结合方法,合理匹配蒸发器与冷凝器的传热面积,努力减小冰箱工作系数,避免过低蒸发压力和过高冷凝压力,达节能目的。

冷凝器优化设计

在优化冷凝器设计中除合理增大冷凝面积外,还应充分考虑以下几点:

3.1 设计横、竖盘管混排结构冷凝器:在冷凝器内为制冷剂气液两相状态,分析冷凝器中制冷剂流态变化和内、外部换热条件,横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加3倍以上,为加强流体扰动,破坏流动边界层,采用横、竖盘管相结合走向的冷凝器将会提高冷凝器换热效果,同时也可降低制冷剂流动噪声。

3.2 丝管式冷凝器代替百叶窗式冷凝器:在其它条件不变情况下,丝管式冷凝器传热性能好,对应的制冷循环效率提高,能耗减小。

3.3 改内藏式冷凝器为外挂式:外挂式冷凝器散热条件比内藏式冷凝器好得多,对降低冷凝温度和过冷温度十分有利,可有效节能降耗。

3.4 防凝露管节能设计:从压缩机排气管至干燥过滤器出口整个高压区域皆为冷凝器负荷对应区域,包括制冷剂蒸汽的冷却、冷凝及再冷(过冷)三个过程,对应设备包括付冷凝器、主冷凝器及门边防露管。由于排气温度的不同,采用不同制冷剂时管路布置也不相同。项目研制中采用制冷剂Ｒ600ａ,由于采用Ｒ600ａ使压缩机排气温度降低,约55℃左右,故将压缩机排出的高压气体先进门边防露管,再进主、副冷凝器,这样即使条件变化,门边防露管末端对应温度也高于最高环境温度,既可保证加热门框、提高防露效果,同时,在管路布置时尽量使防露管远离箱体内腔,又可减小热量向箱内传递,实现节能之目的,系统图如图2示。软冷冻及变温技术设计

过高的环境温度或过低的箱内温度对电冰箱的能耗均有直接影响。环境温度过高,冷凝器散热受到影响,而冰箱内温度过低,一方面增加传热温差,另一方面需较低的蒸发温度从而降低制冷系统循环效率,甚至延长压缩机开机时间,造成能耗上升。过低的、不必要的冷冻室温度设计会加剧冰箱能耗上升。为满足消费者需要,又使冰箱降耗节能,软冷冻及变温设计就显得十分重要。

目前,传统冰箱的两个温区,Ｒ室5℃,Ｆ室为-18℃,而且Ｆ室相对较大。将Ｆ室划分两区域,其一温度仍保持-18℃,其二温度为-10℃。Ｆ室内冻结物很难在短时间内用刀进行切削处理,在食用前必须解冻,此举一耗费时间,二造成营养成分流失。将Ｆ室分离出一个-10℃温区,既可使鱼、肉等食品在-7～-10℃低温下冻结,又能达到短时间内用刀进行切削处理的目的,同时,据使用冰箱需要,也可将此温区温度设定为Ｒ室温度5℃或Ｆ室温度-18℃,甚至关闭。此即所谓软冷冻及变温技术。

图2为软冷冻及变温技术设计制冷系统示意图[4]。从图中可以看出制冷剂经压缩机压缩,在冷凝器中冷凝后流经干燥过滤器和毛细管,系统分为两个支路。支路一:制冷剂经变温室蒸发器、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。支路二:制冷剂经双稳态电磁阀

1、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。

在结构设计中,电冰箱由上而下分为冷冻室、变温室和冷藏室(变温室由冷冻室按1:1分割形成),各间室都有相对独立的蒸发器。变温室蒸发器设计时较大,满足变温室作为三星冷冻室的匹配。而该间室作为其他功能间室(如冷藏、软冷冻等)使用时,可以通过设在变温室的温度传感器将温度信号送至电冰箱的控制装置中,控制装置据温度设定值对双稳态电磁阀的通路进行切换实现。当电冰箱启动运行时,电磁阀1、2处于通电状态,系统按照支路二形成的循环回路运行,同时变温室的温度传感器检测变温室的温度。变温室温度若在变温室的设定温度范围内,系统按照支路二形成的循环回路继续运行。若检测到温度高于变温室设定值上限,电冰箱的控制装置使双稳态电磁阀1处于断电状态,而双稳态电磁阀2仍通电,系统按照支路一形成的循环回路运行,直到温度传感器感应到温度低于变温室的温度设定值下限时,双稳态电磁阀1执行通电操作,而双稳态电磁阀2断电,系统又按支路二循环回路运行。此时冷冻室和冷藏室温度继续下降,直到冷藏室温度达到标准后,压缩机停机,系统如此往复循环。这种设计,控制压缩机启停的是冷藏室温度,而变温室温度的设定及变化仅控制双稳态电磁阀的通断,以切换制冷剂流向,并不直接控制压缩机的运行,故可较好解决双路循环系统存在的频繁开、停机现象,既使压缩机及其附件寿命延长,又减少启动功率,耗电量也随之降低。

需要指出,变温室蒸发器按三星级冷冻室要求(-18℃)与冷冻、冷藏室蒸发器匹配,制冷剂充注量也按变温室为冷冻室制冷能力充注,这样一来,通过温度设定控制双稳态电磁阀以切换制冷剂流向,可将变温室按冷冻室或软冷冻(-7～-10℃)或冷藏室使用,也可关闭,与同样大小固定冷冻室容积的电冰箱相比,此变温技术既满足消费者对冰箱温区的多方需求,又节能降耗。表1为能耗实测数据,可以看出,单独调高变温室温度(将变温室作为软冷冻室或冷藏室)可以节能,单独关闭变温室更加节能。制冷系统优化匹配及管路走向节能设计

5.1 制冷系统优化匹配

项目综合考虑箱体热负荷、系统制冷量、压缩机效率、电冰箱工作周期等相关参数,使之达最佳匹配状态。

5.1.1 设计中的气候类型应与使用地区的气候匹配,否则耗电增加,甚至出现不停机现象,同时,根据产品的气候类型(项目研制中设计为亚热带型)确定冷冻室、冷藏室的热负荷匹配关系。在产品设计和样机试验中,反复调节系统回路各有关参数,使冷冻、冷藏室之间以及蒸发器与冷凝器之间,压缩机排气量与蒸发器蒸发能力之间以及毛细管节流与蒸发温度之间达到最佳的节能匹配关系。表2是调整过程必须控制的系统关键状态点和相应的调整措施[5]。

5.1.2 在设计冰箱系统时,工作时间系数的选配非常重要。压缩机工作时间太短,启动频繁,则因启动功率大,会带来能耗的升高;如果工作时间太长,压缩机总是工作在较低蒸发温度状态,则压缩机工作效率太低,能耗也将上升。在选配压缩机时,应满足冰箱最大热负荷要求,在满足负荷要求下尽可能选用较小型号的压缩机。项目研制中选用高效压缩机,功率90Ｗ,经测定,冰箱工作时间系数适当,能耗较少,见表1。

5.1.3 制冷系统的优化匹配也包括制冷系统中制冷剂量的匹配,制冷剂量偏多或偏少都会影响制冷系统制冷效果,造成耗电增加。因此,系统的性能在其结构决定后,还必须对它的制冷剂量进行匹配试验。项目研制中采取与普通电冰箱不同的充注量试验,同时使用高精度充注系统确保最佳充注量,使系统在高效下进行工作,达到节能降耗目的。

5.1.4 改进节流系统,正确选择毛细管长度和管径以确定最佳毛细管流量是重要问题,与蒸发器的优化匹配、与冷凝器的优化匹配是紧密相关的。若毛细管长度较长或管径较小,节流时产生较大的压差,制冷剂流量小,蒸发温度低,压缩机排气量小,使制冷系统制冷能力减小。在设计中最初的理论计算往往只具指导意义,必须经多次试验调试才能确定。项目在调试过程中,将制冷系统各主要部件的主要状态参数点处分布感温电偶,在压缩机高、低压端安装压力表,通过各种工况的试验曲线及试验数据,借助压焓图,寻找优化制冷循环工况,确定最佳的流量和充注量。

5.2 制冷系统管路走向节能设计

5.2.1 防凝露管节能设计,文中3.4已介绍。

5.2.2 回气换热器节能设计。采用环保型制冷剂如Ｒ600ａ、Ｒ134ａ等与Ｒ12一样,在系统中设置回气换热器,采用回热循环是提高制冷系数和单位容积制冷量的有效措施。

从以下三个方面对换热效率进行了强化:(1)毛细管与回气管中的制冷剂采用逆流换热;(2)毛细管和回气管采用并行锡焊(或热塑工艺)的方式;(3)尽可能增加毛细管与回气管的锡焊长度使之最终换热效率达到98%,这样可明显提高系统制冷量。

5.2.3 两大换热设备(蒸发器和冷凝器)中制冷剂管道的合理布置。两大换热设备换热能力的提高对提高系统制冷量,降低能耗十分重要,而换热能力的提高与其中制冷剂管道的合理布置紧密相关。项目研制中,冷藏室蒸发器双排并行盘管紧贴于内胆之上,冷冻室蒸发器采用分层立体结构。冷凝器设计为横、竖盘管混排结构,并采用外挂式。通过这些措施,大大增强了蒸发器与冷凝器的换热能力,经实测,电冰箱最大负荷时日耗电仅0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下。

5.2.4 在制冷系统管路走向节能设计中注意降低冰箱噪声,保证冰箱在节能的同时将噪声控制在合理范围内。结语

通过改进换热器结构,采用多层排列的复合立体式蒸发器设计,改单一的竖排管排列为横、竖混合排列的丝管式外挂冷凝器,借助于电冰箱压缩机、冷凝器、蒸发器及毛细管的优化匹配,并且借助于制冷剂管路走向节能设计等措施,通过变温控制技术的优化设计,研制的ＢＣＤ-186ＣＨＳ直冷电冰箱最大负荷时日耗电0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下,最低达0.31度。与同样大小固定冷冻室容积的直冷电冰箱相比,项目研制的电冰箱,既满足消费者对温区的多方需求,又显著节能降耗。

第二篇：电冰箱制冷系统优化设计探析

电冰箱制冷系统优化设计探析

1前言

电冰箱发展速度很快,我国电冰箱的产量由1991年的470万台增加到2001年的1349万台,平均年增长11.1%[1]。而电冰箱的耗电量占家用电器总耗电量的32%[2],所以,节能降耗和环保是电冰箱研发工作的重要课题,而蒸发器和冷凝器的传热能力、软冷冻及变温技术优化设计则是关键因素。

2蒸发器的优化设计

研制采取了以下措施。第一,减小冷藏、冷冻两蒸发器的面积比差值,在总面积一定情况下,尽量加大冷藏室蒸发器的面积,采用大内径蒸发管、增加蒸发管长度及双管并行排列结构等,保证在低温或高温环境下有最佳的开停比,从而保证在一定环境温度下耗电最少。第二,设计高效蒸发器。冷冻室蒸发器是由从上到下依次排列多个换热层片和连接所有换热层片的连接管组成的复合立体式结构[3],换热层片由多个并列S型制冷盘管构成,且在其盘管壁外侧固定套装翅片,大大增加了制冷盘管与空气间接触面积,如图1示。该蒸发器在不改变电冰箱结构情况下,大幅度增加冷冻室蒸发面积,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量,使其快速达到规定要求,缩短压缩机工作时间,大幅降低能耗。冷藏室采用导热粘接胶膜将压扁铜管紧紧粘在传热铝板上,并通过高粘合双面胶粘贴在冷藏室内胆上,增强传热效果。第三,合理安排蒸发器位置和制冷剂走向。据箱内自然对流情况,制冷剂流向采用逆流式换热,毛细管和回气管采用较长的并行锡焊或热塑工艺等,以提高换热效果。第四,通过理论计算和试验相结合方法,合理匹配蒸发器与冷凝器的传热面积,努力减小冰箱工作系数,避免过低蒸发压力和过高冷凝压力,达节能目的。

3冷凝器优化设计

在优化冷凝器设计中除合理增大冷凝面积外,还应充分考虑以下几点:

3.1设计横、竖盘管混排结构冷凝器:在冷凝器内为制冷剂气液两相状态,分析冷凝器中制冷剂流态变化和内、外部换热条件,横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加3倍以上,为加强流体扰动,破坏流动边界层,采用横、竖盘管相结合走向的冷凝器将会提高冷凝器换热效果,同时也可降低制冷剂流动噪声。

3.2丝管式冷凝器代替百叶窗式冷凝器:在其它条件不变情况下,丝管式冷凝器传热性能好,对应的制冷循环效率提高,能耗减小。

3.3改内藏式冷凝器为外挂式:外挂式冷凝器散热条件比内藏式冷凝器好得多,对降低冷凝温度和过冷温度十分有利,可有效节能降耗。

3.4防凝露管节能设计:从压缩机排气管至干燥过滤器出口整个高压区域皆为冷凝器负荷对应区域,包括制冷剂蒸汽的冷却、冷凝及再冷(过冷)三个过程,对应设备包括付冷凝器、主冷凝器及门边防露管。由于排气温度的不同,采用不同制冷剂时管路布置也不相同。项目研制中采用制冷剂R600a,由于采用R600a使压缩机排气温度降低,约55℃左右,故将压缩机排出的高压气体先进门边防露管,再进主、副冷凝器,这样即使条件变化,门边防露管末端对应温度也高于最高环境温度,既可保证加热门框、提高防露效果,同时,在管路布置时尽量使防露管远离箱体内腔,又可减小热量向箱内传递,实现节能之目的,系统图如图2示。

4软冷冻及变温技术设计

过高的环境温度或过低的箱内温度对电冰箱的能耗均有直接影响。环境温度过高,冷凝器散热受到影响,而冰箱内温度过低,一方面增加传热温差,另一方面需较低的蒸发温度从而降低制冷系统循环效率,甚至延长压缩机开机时间,造成能耗上升。过低的、不必要的冷冻室温度设计会加剧冰箱能耗上升。为满足消费者需要,又使冰箱降耗节能,软冷冻及变温设计就显得十分重要。

目前,传统冰箱的两个温区,R室5℃,F室为-18℃,而且F室相对较大。将F室划分两区域,其一温度仍保持-18℃,其二温度为-10℃。F室内冻结物很难在短时间内用刀进行切削处理,在食用前必须解冻,此举一耗费时间,二造成营养成分流失。将F室分离出一个-10℃温区,既可使鱼、肉等食品在-7～-10℃低温下冻结,又能达到短时间内用刀进行切削处理的目的,同时,据使用冰箱需要,也可将此温区温度设定为R室温度5℃或F室温度-18℃,甚至关闭。此即所谓软冷冻及变温技术。

图2为软冷冻及变温技术设计制冷系统示意图[4]。从图中可以看出制冷剂经压缩机压缩,在冷凝器中冷凝后流经干燥过滤器和毛细管,系统分为两个支路。支路一:制冷剂经变温室蒸发器、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。支路二:制冷剂经双稳态电磁阀

1、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。

在结构设计中,电冰箱由上而下分为冷冻室、变温室和冷藏室(变温室由冷冻室按1:1分割形成),各间室都有相对独立的蒸发器。变温室蒸发器设计时较大,满足变温室作为三星冷冻室的匹配。而该间室作为其他功能间室(如冷藏、软冷冻等)使用时,可以通过设在变温室的温度传感器将温度信号送至电冰箱的控制装置中,控制装置据温度设定值对双稳态电磁阀的通路进行切换实现。当电冰箱启动运行时,电磁阀1、2处于通电状态,系统按照支路二形成的循环回路运行,同时变温室的温度传感器检测变温室的温度。变温室温度若在变温室的设定温度范围内,系统按照支路二形成的循环回路继续运行。若检测到温度高于变温室设定值上限,电冰箱的控制装置使双稳态电磁阀1处于断电状态,而双稳态电磁阀2仍通电,系统按照支路一形成的循环回路运行,直到温度传感器感应到温度低于变温室的温度设定值下限时,双稳态电磁阀1执行通电操作,而双稳态电磁阀2断电,系统又按支路二循环回路运行。此时冷冻室和冷藏室温度继续下降,直到冷藏室温度达到标准后,压缩机停机,系统如此往复循环。这种设计,控制压缩机启停的是冷藏室温度,而变温室温度的设定及变化仅控制双稳态电磁阀的通断,以切换制冷剂流向,并不直接控制压缩机的运行,故可较好解决双路循环系统存在的频繁开、停机现象,既使压缩机及其附件寿命延长,又减少启动功率,耗电量也随之降低。

需要指出,变温室蒸发器按三星级冷冻室要求(-18℃)与冷冻、冷藏室蒸发器匹配,制冷剂充注量也按变温室为冷冻室制冷能力充注,这样一来,通过温度设定控制双稳态电磁阀以切换制冷剂流向,可将变温室按冷冻室或软冷冻(-7～-10℃)或冷藏室使用,也可关闭,与同样大小固定冷冻室容积的电冰箱相比,此变温技术既满足消费者对冰箱温区的多方需求,又节能降耗。表1为能耗实测数据,可以看出,单独调高变温室温度(将变温室作为软冷冻室或冷藏室)可以节能,单独关闭变温室更加节能。

5制冷系统优化匹配及管路走向节能设计

5.1制冷系统优化匹配

项目综合考虑箱体热负荷、系统制冷量、压缩机效率、电冰箱工作周期等相关参数,使之达最佳匹配状态。

5.1.1设计中的气候类型应与使用地区的气候匹配,否则耗电增加,甚至出现不停机现象,同时,根据产品的气候类型(项目研制中设计为亚热带型)确定冷冻室、冷藏室的热负荷匹配关系。在产品设计和样机试验中,反复调节系统回路各有关参数,使冷冻、冷藏室之间以及蒸发器与冷凝器之间,压缩机排气量与蒸发器蒸发能力之间以及毛细管节流与蒸发温度之间达到最佳的节能匹配关系。表2是调整过程必须控制的系统关键状态点和相应的调整措施[5]。

5.1.2在设计冰箱系统时,工作时间系数的选配非常重要。压缩机工作时间太短,启动频繁,则因启动功率大,会带来能耗的升高;如果工作时间太长,压缩机总是工作在较低蒸发温度状态,则压缩机工作效率太低,能耗也将上升。在选配压缩机时,应满足冰箱最大热负荷要求,在满足负荷要求下尽可能选用较小型号的压缩机。项目研制中选用高效压缩机,功率90W,经测定,冰箱工作时间系数适当,能耗较少,见表1。

5.1.3制冷系统的优化匹配也包括制冷系统中制冷剂量的匹配,制冷剂量偏多或偏少都会影响制冷系统制冷效果,造成耗电增加。因此,系统的性能在其结构决定后,还必须对它的制冷剂量进行匹配试验。项目研制中采取与普通电冰箱不同的充注量试验,同时使用高精度充注系统确保最佳充注量,使系统在高效下进行工作,达到节能降耗目的。

5.1.4改进节流系统,正确选择毛细管长度和管径以确定最佳毛细管流量是重要问题,与蒸发器的优化匹配、与冷凝器的优化匹配是紧密相关的。若毛细管长度较长或管径较小,节流时产生较大的压差,制冷剂流量小,蒸发温度低,压缩机排气量小,使制冷系统制冷能力减小。在设计中最初的理论计算往往只具指导意义,必须经多次试验调试才能确定。项目在调试过程中,将制冷系统各主要部件的主要状态参数点处分布感温电偶,在压缩机高、低压端安装压力表,通过各种工况的试验曲线及试验数据,借助压焓图,寻找优化制冷循环工况,确定最佳的流量和充注量。

5.2制冷系统管路走向节能设计

5.2.1防凝露管节能设计,文中3.4已介绍。

5.2.2回气换热器节能设计。采用环保型制冷剂如R600a、R134a等与R12一样,在系统中设置回气换热器,采用回热循环是提高制冷系数和单位容积制冷量的有效措施。

从以下三个方面对换热效率进行了强化:(1)毛细管与回气管中的制冷剂采用逆流换热;(2)毛细管和回气管采用并行锡焊(或热塑工艺)的方式;(3)尽可能增加毛细管与回气管的锡焊长度使之最终换热效率达到98%,这样可明显提高系统制冷量。

5.2.3两大换热设备(蒸发器和冷凝器)中制冷剂管道的合理布置。两大换热设备换热能力的提高对提高系统制冷量,降低能耗十分重要,而换热能力的提高与其中制冷剂管道的合理布置紧密相关。项目研制中,冷藏室蒸发器双排并行盘管紧贴于内胆之上,冷冻室蒸发器采用分层立体结构。冷凝器设计为横、竖盘管混排结构,并采用外挂式。通过这些措施,大大增强了蒸发器与冷凝器的换热能力,经实测,电冰箱最大负荷时日耗电仅0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下。

5.2.4在制冷系统管路走向节能设计中注意降低冰箱噪声,保证冰箱在节能的同时将噪声控制在合理范围内。

6结语

通过改进换热器结构,采用多层排列的复合立体式蒸发器设计,改单一的竖排管排列为横、竖混合排列的丝管式外挂冷凝器,借助于电冰箱压缩机、冷凝器、蒸发器及毛细管的优化匹配,并且借助于制冷剂管路走向节能设计等措施,通过变温控制技术的优化设计,研制的BCD-186CHS直冷电冰箱最大负荷时日耗电0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下,最低达0.31度。与同样大小固定冷冻室容积的直冷电冰箱相比,项目研制的电冰箱,既满足消费者对温区的多方需求,又显著节能降耗。

第三篇：电冰箱控制系统设计文献综述

文献综述

电冰箱控制系统设计

摘要：随着家用电冰箱的普及，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高的要求，多功能、智能化是其发展方向之一，传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展的要求。本文采用MCS一51系列中的8051单片机作为控制系统的核心对电冰箱的工作过程进行控制。电路利用温度传感器对冷冻室及冷藏室的温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而达到使冰箱内的温度保持在设定温度范围内的目的。此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对连续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。关键词：单片机，电冰箱，控制系统 引言

随着超大规模集成电路技术的发展，单片机也随之有了很大的发展，各种新颖的单片机层出不穷，并以广泛的应用深入到人类生活的各个领域，成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱的控制更准确灵活直观。现状分析 1单片机控制系统 1.1对电冰箱的控制要求

电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停, 使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于20 时停止制冷,关断压缩机。采用单片机控制, 可以使控制更准确、灵活。

电冰箱采用单片机控制主要功能及要求是: a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱能够随环境温度变化而自动调节温度设置, 无需人为调节, 便能达到最佳制冷效果。

b)LED(发光二极管)显示, 数字温控: 利用 LED显示冷冻室、冷藏室温度以及压缩机启停和速冻、报警状态, 动态显示电冰箱的运行情况。

c)冷藏、冷冻温度调节: 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等, 冷藏温度可设置在 2 ~ 10 之间;冷冻温度可设置在-16 ~7。

d)多温保鲜功能: 冷冻温度可设置在-7 , 进入多温保鲜功能, 通过对电冰箱的温度控制, 使得电冰箱内存在多个温区, 不同的区域适合存放的食物类别与期限也不同。

e)速冻功能: 运用细胞保活技术, 以超强制冷能力, 使食品迅速通过最大冰晶生成带, 不破坏细胞结构, 保持细胞活力, 营养成分不散失, 保鲜效果好。连续速冻时间设定范围 1 h~ 8 h。f)自动化霜功能: 电冰箱在运行过程中不断检测压缩机累计运行时间、记录门开启次数和时间以及环境温度, 判断是否满足化霜条件, 满足化霜条件时接通化 霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 关闭风门,30min 后断开化霜加热丝, 接通压缩机, 再过 15min后接通风机, 进入正常控制循环。

g)压缩机断电延时保护功能: 电冰箱每次开机上电时, 检查压缩机停机时间是否已经延时5min。压缩机若已经延时5min, 可以立即启 动;若延 时未到5min, 则继续延时到5min后才可以启动。

h)开门延时报警: 当电冰箱开门超过2min 时发声报警。i)工作电压保护: 工作电压180 V ~ 240 V, 当欠压或过压时, 禁止启动压缩机并用指示灯显示。1.2系统硬件电路设计 1.2.1主机电路

控制器以 8051单片机为核心, 输入通道由温度传感器、霜厚度传感器和 A /D转换器组成, 两支温度传感器分别用于测量冰箱的冷藏室、冷冻室温度, 键盘主要用于设定冷藏室、冷冻室的上下限温度, 启动除霜、快速冷冻等功能。4位 LED和指示灯可随时显示冷藏室和冷冻室温度。声讯电路是用于电冰箱工作状态的超限报警等。压缩机控制电路用于控制压缩机的工作, 以对电冰箱温度进行自动控制。除霜控制电路用于控制接通或断开电热丝, 达到对电冰箱除霜的目的。1.2.2A /D转换电路

A /D 转换电路采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。该芯片共有 8路模拟输入通道, 在本系统中只使用其中 4个通道 IN0~ IN3。其中 IN0作为冷藏室温度检测通道, IN1作为冷冻室温度检测通道, IN2作为除霜 检 测 通 道, IN3 作 为 电 源 电 压 检 测 通 道。ADC0809的 A, B, C 三端通过地址锁存器接于 P0 口的 P0.0、P0.1、P0.2, 该三端控制模拟通道号的选择。8位数据输出直接与 P0口的 P 0.0~ P0.7 连接, P2.7与 WR、RD端经与非门接于 0809的 ALE、START、OE,控制 0809的启动、读、写。

1.2.3键盘和显示电路

键盘及 LED电路采用 6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定。4位 LED负责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。显示和键盘输入采用 INTEL8279芯片。该芯片是一种专用的可编辑键盘、显示接口器件, 使用该芯片可以很方便地实现键盘输入和 LED控制两种功能。该芯片与单片机连接, 可以提高单片机的工作效率。8031单片机的数据总线与 INTEL8279的数据总线 D0~ D7连接, RD、WR控制线在操作逻辑上INTEL8279的RD、WR信号一致, 可直接相连。P2口的一部分线经译码器译码后的一路输出作为INTEL8279的片选信号CS。1.2.4除霜电路

传感器选用 MF531型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。把热敏电阻安装在距蒸发器3mm的某个合适的位置上,当霜的厚度大于3mm 时,热敏电阻接触到霜从而感到较低的温度,其电阻值 R(t)变大, 运算放大器输出信号有变化, 经 A/D转换后送入单片机,经单片机分析、判断, 给出除霜命令, 接通化霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 30min后断开化霜加热丝,接通压缩机,再经15min后接通风机。1.2.5电源过欠压保护电路

电冰箱的过欠压保护电路是在电源变压器设计时就考虑到的, 在变压器设计时, 从变压器的次极可另外绕一组线圈,经整流滤波后的电压接入单片机的 A /D输入端, 当电源电压变化时,此电压将随之变化,单片机把测到的电压与过欠压值相比较,当发现有过欠压现象时,将通过压缩机控制电路切断压缩机电源并报警, 达到保护压缩机的效果。1.2.6报警电路

报警电路比较简单,利用一个三极管驱动蜂鸣器来实现。2模糊控制系统 2.1控制系统构成 本系统采用TOSHIBA公司TMP87C846N八位微处理器构成。除了通常的电源供应和检测、温度设定输入外, 系统的被测量有冷冻室温度、室内环境温度、冰箱门状态、压缩机运行状态、蒸发器进出口温度、风门状态等7类16项。系统的输出, 除了通常的L ED显示, 报警提示电路外, 被控量有压缩机的开停、风机的速度、风门的开启度、除霜加热运行等4项。2.2控制系统设计 2.2.1温控原理

风冷式电冰箱的制冷系统设置在冷冻室, 由压缩机出来的高温、高压液态制冷剂, 经冷凝器冷却后, 被送到设置在冷冻室四周的蒸发器中蒸发为气态, 同时吸收外界的热量, 达到制冷的目的。压缩机的开停决定制冷的程度。在冷藏室和蔬菜室中不设蒸发器, 而是将冷冻室的冷气经公用风道, 由风机传送给各温区, 用各区的风门控制该温区的温度变化。冷冻室和其它温区的温度控制匹配问题用模糊控制器协调。2.2.2温控方案及模糊推理

冷冻室和冷藏室的温度控制方案基本是相同的, 只是控制对象不同。前者控制压缩机开停, 后者调节风机风门。现以冷冻室为例, 说明温度控制系统模糊控制器的设计问题。模糊控制电冰箱不仅要考虑到冷冻室温度的恒温调节, 同时也要考虑到冷冻室温度与食品温度未必相同这一因素。最终应使食品温度保持在某一范围内, 从而达到保鲜的目的, 这是它与传统的PID 恒温调节系统追求的控制目标间的差别。食品放进冷冻室即开始降温, 经过一段时间, 冷冻室的温度可能已降到给定值, 但这时食品温度还没有达到保鲜温度的要求, 因此, 这时压缩机不应关断, 必须继续制冷, 延长的时间,视放入的食品的热容量而定。在压缩机关断以后, 冷冻室的温度开始回升, 当回升到给定值时, 理应将压缩机再次投入运行。但实际上, 这时食品的温度由于热惯性并不与冷冻室空间温度一致, 从节能的观点出发,应延时起动压缩机, 延时多长, 也与放入食品的热容量有关。以上分析说明, 最后一次投入的食品的热容量(初温和重量)在以后的压缩机控制决策的调整中起着重要的作用。但投入食品的热容量是无法检测的, 不能指望用户输入, 而必须利用模糊推理和软传感技术。投入的食品热容量的检测是在食品放入冷冻室并关门后 5min内进行的。一般情况下, 冷冻室的温度都在-18℃左右, 当食品存入以后冷冻室的温度急骤上升, 上升的绝对值和变化率, 决定于放入食品的温度和热容量。在食品重量相等的情况下, 食品温度愈高(T1> T 2> T 3)温度升高的变化率愈大, 制冷压缩机应愈早投入运行。在放入食品温度相同的情况下, 食品质量越大(Q1> Q2> Q3),其温度上升变化率愈大, 制冷压缩机启动后温度的下降愈缓。我们通过实验摸索了这一规律, 并且建立了文中所述的模糊推理关系。同时应该指出, 存放食品时, 动作的快慢, 门开启时间的长短, 以及室温的高低, 对冷冻室的温度也有相当大的影响, 在判断食品温度时应该予以考虑。根据以上分析, 设计冷冻室温度模糊控制推理框图。初投食品后, 根据冷冻室温度及其变化率, 应用模糊推理(Ⅰ)判断食品的温度及热容量。根据该次投放食品时开门次数和持续时间及当时室温, 应用模糊推理(Ⅱ)确定修正系数, 前两者通过乘法器得到该次投放食品的热容量。这种判断是一次性的, 只对该次投入食品以后的温度控制有效。判定的食品热容量, 作为确定压缩机控制决策的模糊推理(Ⅲ)的输入。它的另一个输入是冷冻室给定温度与实际温度的差值, 差值为零是压缩机开停的理论界面, 必须根据投入食品的热容量, 应用模糊推理(Ⅲ)确定开停时间的修正值。必须指出, 这种控制过程是一次性的, 以每次投入食品为周期, 但控制策略是一贯的, 推理法则是一致的。对于原来存放在冷冻室的食品, 纳入箱体热惯性考虑, 不参与控制过程, 引起的误差在工程上是允许的。3.网络控制系统 3.1背景

因特网的普及使得人们可以把日常使用的家用电器与网络相接，人们能够通过网络实现对家用电器的远程控制、产品当前数据获取，运行状态标志等，而且还可以在产品生产者和使用者之间建立一种信息渠道，其一生产厂商可以通过用户对产品的在线登录注册、产品的故障信息上传得到相关的数据，例如产品分布、故障信息等；其二用户可以通过网络在某种程度上进行生产厂家对产品控制程序的升级、修改等。由于具有上述特点，使得目前家用电器业界积极研究开发的新一代信息电器产品—网络家电。家庭网络的信息控制中心 上与 Internet网相连，下则通过无线收发模式与诸多家用电器产品进行各种信息数据的交换。网络电冰箱的电脑控制器中,信息的收发设计上考虑到家庭应用的特定环境可以采用无线模式。收到的信息可通过的串口与产品控制器相接，也可以通过器件进行数据的处理、缓存。3.2网络电冰箱程序设计

网络化电冰箱电脑控制器的用户可在远方监控家电运行状况，查询电冰箱的食品信息并通过网络实现产品注册，既可保护商家利益，又能为商家提供市场信息。在家电产品故障后自动将故障代码送给厂商，可接受厂商馈送的维修信息，为售后服务提供方便。在IEG1IGE 的大环境下H充分利用蓝牙技术的优势，通过构成家庭信息网络和信息电器产品，将会对国内家用电器行业带来一次冲击。3.3控制程序的基本构成

电冰箱电脑控制器的控制程序主要可分为四大部分：主程序、通信程序、上电复位和自检程序等模块。主程序主要有监控程序、键盘查询、显示管理、外部信息接收处理以及其他子程序段组成。通信程序主要有数据判断、数据接收、数据匹配、数据发送以及其他子程序段。上电复位模块及自检程序模块是通用技术。趋向预测

单片机是智能家电的核心单元，电冰箱控制系统采用单片机是其一大趋势。除此之外，再将模糊控制技术用于电冰箱，可以有效提高电冰箱的性能，电冰箱控制系统采用模糊控制技术是其第二个发展趋势。同时，电冰箱控制系统网络化是其又一发展趋势。参考文献

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第四篇：冷库制冷系统排气管的设计应用

冷库制冷系统排气管的设计应用

排气管是将冷库制冷机排出的高压气体输送至冷凝器的输气管。

一、管路布置形式有以下几种：

1、压缩机和冷凝器安装在同一高度上的单台或多台组合式；

2、压缩机高于冷凝器的单台或多台组合式；

3、压缩机低于冷凝器的单台或多台组合式等。

二、排气管的注意事项：

1、排气管路上应安装油分离器及回油装置，使油分离器分离出来的油自动或定期返回油分内；

2、排气管应有不小于0.01坡度，为了防止润滑油和冬季停车时有可能冷凝下来的液态制冷剂流到回压缩机。

三、设置存油装置

1、对于不设油分离器的氟利昂压缩机，当排气上升管在2.5m以上时，一定要在排气管上装设存油弯；

2、排气管相当长时，每隔10m就要设置中间存油弯。

3、并联压缩机排气管上(或油分离器的出口处)应装止回阀。两台并联的氟利昂压缩机，曲轴箱之间上部装均压管，下部装均油管。

四、应用情况

1、压缩机和冷凝器安装在同一高度上用于大型冷库制冷系统；

2、压缩机高于冷凝器用于冷凝机组；

3、压缩机低于冷凝器用于水冷式冷凝器、空冷式冷凝器。

五、管路设计时应注意以下几点：

1、要防止管内滞留的液态制冷剂倒流入压缩机内。

2、要注意气体流向，防止相对流动及由此而引起的管路振动。

3、负荷降低时，管路中也不应滞留润滑油。

4、考虑制冷机维修方便。

5、同一高度时的管路布置应使排气管中的油及冷凝后的液体制冷剂不致倒流至制冷机内，而滞留在存油弯管内。

6、两台制冷机并联安装在一台冷凝器上部时的管路布置。为防止相对流动，可采用Y形接管。

7、多台冷凝器(或冷凝机组)并联时的管路布置时，一般均将排气管用平衡管连通，而且平衡管的管径不应小于排气管的管径。

六、吸气管

吸气管是制冷管路设计中最重要的部分。为了使蒸发器中蒸发的制冷剂气体和进入蒸发器的微量润滑油能一道回到冷库压缩机内，吸气管路必须布置合理。

1、制冷剂管路应尽可能短而直。

2、吸气管路包括蒸发器周围的管路和压缩机周围的管路两部分。蒸发器侧的管路布置形式主要有蒸发器和压缩机安装在同一高度上、蒸发器安装在压缩机的上部、蒸发器安装在压缩机的下部，以及上述几种情况下的多台组合式等。压缩机侧的管路布置主要有单台压缩机和多台压缩机两种形式。

1）当蒸发器位于压缩机的下方，吸气管在蒸发器出口处立刻上行时，最好在转向处设一存液弯，使存液不与热力膨胀阀的温只用一根粗管，再低时换用一根细管。可以在每根上行管出口处装包接触，以免对阀的控制失误。如地位有限，不能设存液弯时，温包应放在上行管上，其高于水平段不得小于0.3～0.5米。

2）在蒸发器位于压缩机之上时，为防止冷剂液体在停车时由重力滑入压缩机中，除在蒸发器出口处设存液弯外，还要设一倒u形弯，不过，若在热力膨胀阀前装有电磁阀，因为在停车前蒸发器中的冷剂此时已基本抽空，停车后冷剂也不易漏入，其吸气管就可直接下行。

3）若一台蒸发器是由几个分组组成的，最好每个分组都有自己的出口上行管段，然后再与总水平吸气管相连。只有在不可能实现如此布置时，不使用公共的上行管。

3、吸气管路布置形式应注意以下几点：

1)不论负荷如何变化，均必须保证随时有一定量的油返回压缩机。文章来源制冷百科。

2)停车时，贮存在蒸发器内的液态制冷剂及润滑油不得自行返回压缩机。

3)使用多台蒸发器时，液态制冷剂及油不得进入停止使用的蒸发器内。

4)使用多台压缩机时，回油要均衡，当有一台压缩机停车时，该机不得做为收集器而贮存液态制冷剂或润滑油。

第五篇：优化设计（本站推荐）

合理利用科学趣味小实验

摘要：

小学科学实验较多，教师应优化实验探究活动设计，积极利用与开发多种多样的课程资源。引入趣味小实验，更容易激发学生的探究热情，有助于学生完成知识的建构，合理利用科学趣味小实验，是提升学生的综合素养，提高教学实效的重要策略。

关键词：

优化设计 探究活动 趣味小实验 教学实效

科学教师应立足于学生综合素养的培养，科学合理地重组、整合、拓展教材，优化实验探究活动设计，激发学生的探究兴趣，提升探究能力。

1、游戏式探究活动能激发探究兴趣

由于小学生的年龄特点，他们的学习兴趣以一定的情境性为特征。教师应该从激发学生学习兴趣出发，优化或重新设计一些探究活动，将探究活动游戏化，让学生身心愉悦地在游戏式探究活动中获得科学知识，培养能力，发展科学素养。

例如，三年级下册“磁铁有磁性”一课中，有一个“磁铁能隔着物体吸铁吗”实验，教材中的实验让学生用磁铁隔着纸、布、塑料片 等物体吸铁，从而得到实验结论。笔者在教学时，将这个实验设计成一个过关挑战实验。第一关：将回形针放在书本上，不接触回形针，让回形针自由运动。第二关：将回形针黏在一块小泡沫上，放入一个装水的烧杯中，让回形针漂浮在烧杯中间，要求不接触到水取出回形针。第三关：在回形针上系上一条线，手拿线的一端，要求不接触回形针，让回形针向上竖起来。这一关让学生体会磁铁能隔着空气吸铁，且磁铁的磁力穿透是有一定距离的。

过三关的挑战活动，能大大激发学生兴趣，学生在挑战活动中体会到磁铁不仅能隔着上些固体吸铁，还能隔着一些液体和气体吸铁。在实验后的研讨环节，笔者还让学生隔着两本书、三本书、四本书吸一吸、隔着装水的大盆子吸漂浮在中间的回形针，让学生进一步体会到磁铁不是隔着所有的物体都能吸铁，它的磁力穿透力是有一定限度的。通过这样的优化设计，彻底改变了教材中枯燥单一的实验形式。

2、主题式探究活动能丰富探究内涵

主题式探究活动就是把教材中几个简单实验有机整合或深挖某个简单实验，设计成有一个明确研究主题的综合性探究活动，旨在培养学生的实验自主设计与操作能力、实验数据与现象分析能力、语言表达能力、逻辑思维能力等综合科学素养。

例如，在教科版六年级上册“电磁铁”一课中，教材编排了“制作铁钉电磁铁”和“铁钉电磁铁的南北极”两个简单实验。笔者在教学中，重新整合了教材，以“电磁铁和磁铁有哪些相同点和不同点”为研究主题，让学生开展自主式实验活动。先复习磁铁有哪些性质，然后引出电磁铁并提问：和磁铁相比，我们可以研究电磁铁的什么呢？根据学生的回答概括出本节课的研究主题：电磁铁和磁铁有哪些相同点和不同点。然后学生对照磁铁的性质开展电磁铁性质的探究。学生在长达20分钟的自主探究中，获得了电磁铁的丰富知识。在后面的研讨环节，笔者重点对每个小组电磁铁吸引回形针的数量和电磁铁的南北极情况组织了讨论：为什么每个小组的电磁铁吸引回形针的数量不一样？电磁铁的磁力大小可能和哪些因素有关？为什么有的小组钉尖是南极，有的小组钉尖是北极？电磁铁的南北极可能和哪些有关？由于学生有了的探究经历，研讨活动学生积极参与，说出了一些实验发现与猜测，但笔者并没有给予肯定回答，因为学生提出的这些假设和猜想正好可以作为下节课的研究问题进行深入探究。

在前面较长时间的实验探究过程中，学生边思考边实验，获得了大量的实验经历与发现。通过后面的集中研讨、梳理，去伪存真，学生的思维会发生碰撞，闪光出智慧的火花，这才是真正意义上的科学学习。

科学教材明确了教学目标与方向，为教师开展提供了有效素材，但教材中编排的实验并不一定就是最优化设计，有的甚至还存在着一定的问题。教师只要立足学生综合素养培养目标不动摇，有效利用身边的材料，吃透教材编写意图，科学合理地优化探究活动设计，设计出具有真正探究意义的实验活动，就能让学生在科学学习中不断成长。

除了充分利用小学教材里安排的实验外，科学教师还应根据实际 情况，利用与开发多种多样的课程资源，自行设计、补充一些趣味科学小实验。所谓趣味小实验一般是指适合小学生动手，较为安全、取材容易、成本低廉、趣味性高、操作性强、效果明显，包含一定简单科学原理的小实验。在教学中，教师如果能恰当运用趣味小实验，就能大大提高科学课堂的教学实效。

1、趣味实验更容易激发学生的探究热情

趣味小实验因其本身显著的特点，对小学生具有极强的吸引力，能迅速激发学生的好奇心。因此，将趣味性的小实验穿插于课堂教学之中，可以快速地集中学生的注意力，引发学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望，把学生迅速带到学习科学的环境中。

例如，在学习四年级上册“空气中有什么”一课时，为了调动学生学习的兴趣，让学生对二氧化碳有直观的认识，笔者引入了“可乐喷泉”这个趣味小实验，由教师在教学的导入环节进行演示。将一只装有5L可乐的瓶盖拧开，放在塑料水槽中，而后将32粒曼妥思口香糖放在卷成的纸筒中并迅速倒进可乐瓶中。这时，大量的可乐溶液和二氧化碳气体会从瓶口喷涌而出，形成10厘米左右的喷泉。刚开始，学生只是用疑惑的眼光看着笔者在摆弄各种物品，当他们看到喷涌而出的可乐时，他们跃跃欲试。这时，教师再因势利导进行下面的教学效果就想而知了。

2、趣味实验有助于学生完成知识的建构

建构主义学习理论认为，教学并不是把知识经验从外部装到学生的头脑中，而是要引导学生从原有的经验出发，建构起新的经验。例如，在学习“研究透镜”一课时，学生将学习光的折射知识。课前，学生对光折射的现象多少有些了解，但并不深刻。因此笔者引入“捉迷藏的硬币”这一趣味小实验来帮助学生完成这一知识的建构。先在玻璃杯底下放上一枚一元硬币，然后在玻璃杯中平装满水，再把碟子放在上面。试一试，能否看到硬币。然后，在硬币上滴几滴水将其再次放到玻璃杯底下，试试看能否看得见硬币。学生通过分组实验发现，只能看见滴过水的硬币，而没有滴过水的硬币却神奇般消失了。两种截然不同的现象引发了学生思维的剧烈碰撞，大家热烈地讨论起来却又不能给出合理解释。在这一教学环节中，笔者借用趣味小实验，有意创设冲突或矛盾的事件来引发学生的思维产生碰撞，使他们无法对某些新的发现进行合理解释，从而产生不满意的心理。

这时，笔者故意卖个关子，让他们自己回家查阅资料寻找答案，下次上课时再来交流。带着满肚子的疑惑，学生通过各种方式想要揭开折射的谜底。在第二天的课堂上，各个小难踊跃发言，纷纷说出自己的见解，课堂气氛异常活跃，大家的学习状态都很投入。最后在教师的引导下，学生终于明白折射程序的差异是出现两种不同现象的原因。在学习中，教师可以根据教材内容，恰当设计和引入一些趣味小实验来充当“不一致的事件”，帮助学生自主探究，以建构科学知识，从而让他们在“已有的经验世界里找到新知识的生长点”。

3、趣味实验能帮助学生树立科学生活的态度

《科学课程标准》指出，应通过科学教育，使学生学会用科学的思维解决自身学习、日常生活中遇到的问题。因此，教师应注重将课 堂内的知识与生活实际相结合起来，培养学生的基本科学素养。而许多的趣味小实验本身就来源于生活，通过趣味小实验的演示和操作，学生不仅对课堂上的知识理解得更深刻，还能将课堂上的相关知识迁移运用到实际生活中去，从而达到学以致用、事半功倍的效果。

例如，在学习六年级“生态平衡”一课时，笔者引入了“雨水溶化建筑物”这个趣味小实验。这是一个对比实验。找两只玻璃杯，一杯装水，在外侧贴上“中性”两个字，一杯则在水中放一勺柠檬水并搅拌好，在外侧贴上“酸性”；再取两支粉笔，分别在上面刻上英文字母“S”；最后将两支刻字的粉笔分别放入两杯液体中。过一段时间后，倒出溶液并取出粉笔，学生会发现放入柠檬水中粉笔上，英文字母几乎看不见，而放入清水中的粉笔上的英文字母依然清晰可见。从这个对比实验中，学生可以清楚地感受到酸雨的腐蚀作用，在这个基础上，教师再对其进行环境保护的教育就会水到渠成。他们学会了将课堂上知道的环保知识运用到日常生活中，去爱护我们的地球，逐步树立起科学生活的态度。

实践证明，科学趣味小实验可操作性强，实验效果明显。在小学科学课堂教学中，恰当引入趣味小实验，能充分激发学生对科学的好奇心，并在好奇心的驱动下，自觉进行科学知识的学习，从而爱科学、学科学、用科学。合理利用科学趣味小实验，是提高科学课堂教学实效的重要策略。

参考文献

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3、乌尔里克 伯格 77个令人惊讶的实验（湖北少年儿童出版社 20

合理利用科学趣味小实验 姓名：李如香

学校：江滨学校

科目：小学科学

日期：

2017，9，8