Den interna strukturen i ett kylskåp påverkar avsevärt luftflödet och temperaturfördelningen i skåpet. Forskare har i första hand analyserat effekterna av att optimera bakpanelen och hyllorna på temperaturfördelning och luftflöde.
1. Påverkan av bakpanelens struktur
I ett kylskåp leds en del av den kalla luften till luftridån, medan en annan del levereras till skåpets inre genom bakpanelen för att kyla maten. En orimlig fördelning av luftflödet mellan dessa två banor ökar energiförbrukningen i kylskåpet. Otillräckligt luftflöde från bakpanelen kan öka temperaturskillnaden mellan de inre och yttre livsmedelsförpackningarna och försvaga luftridåns förmåga att motstå extern värmepenetrering. Justering av bakpanelens perforeringshastighet kan förbättra den ojämna temperaturfördelningen mellan skåplagren. Bakpanelens perforeringshastighet kontrolleras vanligtvis mellan 1 % och 2 %. 70 % till 80 % av bakpanelens luftflöde in i luftridåns returventil. På de nedre hyllorna tjocknar luftridån men dess intensitet försvagas, vilket kräver luftflöde från bakpanelen för att kyla de yttre matförpackningarna och effektivt motstå värmepenetrering. Även om luftridåns motstånd mot värmegenomträngning är betydande, kan inverkan av bakpanelens perforeringshastighet på skåpets interna temperaturfördelning inte ignoreras. När luftflödesförhållandet mellan luftridån och bakpanelen hålls på 30 % till 70 %, bidrar det till att säkerställa stabiliteten hos vitrinskåpets luftridå och enhetligheten hos hastighets- och temperaturfälten i skåpet. Wu et al. analyserade inverkan av ryggpanelens perforeringshastighet och placering på temperaturen på inre och yttre livsmedelsförpackningar i skåpet, och drog slutsatsen att rimlig justering av ryggpanelens perforeringsplats mellan hyllorna i varje lager är fördelaktigt för jämn temperaturfördelning i skåpet. De föreslog en förbättrad modell, vilket tyder på att när bakpanelens perforeringsgrad är mellan 2 % och 3 %, och luftflödet är runt 30 %, presterar kylskåpsystemet bättre.
2. Inverkan av hyllstruktur
Arrangemanget av mat inuti kylskåpet, bredden på hyllorna och deras monteringsläge påverkar alla luftflödet i skåpet och stabiliteten hos luftridåns flöde. Att ändra det typiska horisontella arrangemanget av mat i stormarknader till ett stegvis arrangemang kan minska temperaturskillnaden mellan fram- och baksidan av maten på varje hylla. Storleken och placeringen av hyllorna inuti skåpet har en betydande inverkan på temperaturfördelningen, luftflödesmönstret och värmebelastningen i skåpet. Närvaron av hyllor kan utöka intervallet för Richardson-numret som säkerställer stabilt luftflöde och förbättrar luftflödets stabilitet. För att komma till rätta med problemen med dålig värmeöverföringsprestanda och ojämn temperaturfördelning i vanliga hyllor har forskare föreslagit att optimera dem genom att använda ihåliga hyllor och lägga till värmerör till hyllorna. Clodic et al. designade en ihålig hylla med värmeväxlarförmåga och kopplade den till kallluftskanalen. Den nya designen av den ihåliga hyllan förbättrade effektivt luftflödesfördelningen inuti skåpet och förbättrade enhetligheten i temperaturfördelningen. På grund av den här hyllans komplexa struktur påverkades dock flexibiliteten vid montering av hyllor och kostnaden avsevärt.
Vid användning av matkylskåp uppstår problemet med kall luftläckage från luftridån, speciellt när luftridåns utloppshastighet är för hög. En stor mängd kall luft läcker ut ur skåpet vid luftridåns returöppning, vilket resulterar i energislöseri och orsakar obehag för shoppare, vilket skapar en kallgångseffekt. Forskning om skåpsstrukturen i kylskåp fokuserar i allmänhet på bakpanelen, hyllorna och luftridåns utlopp, medan det finns mindre forskning om luftridåns returöppningsstruktur. Därför är det av stor forskningsmässig betydelse att överväga inverkan av faktorer som bakpanelen, hyllorna, luftridåns utlopp och luftridåns returöppning på prestandan hos matkylskåp.
