汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱： 汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別： 汽車工程系 專業(yè)班級： 車輛工程 082 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 教研室主任： 系常務(wù)副主任： 二〇一一 年 十一 月 二十二 1摘 要汽車空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全?？?調(diào)裝置已成為衡量汽車功能是否齊全的標(biāo)志之一。汽車空調(diào)的作用已是眾所周知。汽車空調(diào)裝置已不再是豪華奢侈的象征，不僅轎車、客車 上采用空調(diào)，貨車、工程車上也紛紛安裝空 調(diào)裝置。人們對空調(diào)的需求越來越迫切，對 汽車空調(diào)質(zhì)量的要求也越來越高。近幾年來，國內(nèi)公路大量新建，尤其是高速公路迅速發(fā)展，有力地 帶動了公路客運(yùn)事業(yè)特別是高速客運(yùn)事業(yè)的迅猛發(fā)展。同時，隨著地球表面日益變暖和人民生活水平的提高，促進(jìn)城市公交開始采用空調(diào)客車， 這兩方面因素造成對客車空調(diào)器的需求大增。由于客車車型基本上都是國內(nèi)自行開發(fā)的，其空調(diào)系統(tǒng)需國內(nèi)客車廠和空調(diào)器廠自行設(shè)計(jì)、配套，所以汽車制造廠、空 調(diào)器制造廠及空 調(diào)器維修站迫切需要了解汽車空調(diào)的有關(guān)知識。伴隨汽車空調(diào)的普及與發(fā)展，汽車空調(diào)的發(fā)展大體上歷經(jīng)了五個階段：單一取暖階段、單一冷氣階段、冷暖一體化階段、自動控制階段、計(jì)算機(jī)控制階段?？照{(diào)的控制方法也歷經(jīng)了由簡單到復(fù)雜，在由復(fù)雜到簡單的過程，作為汽車空調(diào)系統(tǒng)的電路控制方面也在不斷更新改進(jìn)。關(guān)鍵詞:汽車空調(diào) 故障診斷 維修 注意事 項(xiàng)1AbstractAutomotive air conditioning system is the realization to the inside of the train air for refrigeration, heating, ventilation and air purification devices. It can provide comfortable for a ride by bus driver of the environment, reduces the fatigue strength, improve the driving safety. Air conditioning unit has become a car is all ready function to measure one of the marks. The role of automotive air conditioning is well known. Automotive air conditioning unit is no longer a luxury, not only the symbol of cars, buses, trucks, the air conditioning engineering installation of air-conditioning equipment in the car. People of the air conditioning needs more and more urgent, to the requirements of the quality of the automotive air conditioning more and more is also high. In recent years, the domestic highway, especially a new highway rapid development, effectively drive the highway passenger transport business, especially the rapid development of high speed passenger transport business. At the same time, with the surface of the earth is warming and the improvement of people's living standard, promote the city bus began to USES air conditioning coaches, the two factors of air conditioner fuelled by the demand for passenger cars. Due to the passenger cars were largely developed by the domestic, and the air conditioning system should be domestic car factory and air conditioner factory to design, form a complete set, so the car manufacturers, air conditioner manufacturers and the urgent need to understand automobile air conditioner pit on the knowledge of air conditioning. Along with the development and popularization of automotive air conditioner, air condition in the development through five stages: a single heating stage, a single air conditioning phase, the changes in temperature and integration phase, automatic control stage, computer control stage. Air conditioning control method also after from simple to complex, from simple to complex in the process, as the air conditioning system of the car circuit control are constantly updated improvement. Keywords: Automotive air conditioning Fault Diagnosis Maintenance Note 1目錄摘要…………………………………………………………………………………Abstract……………………………………………………………………………第 1 章 緒 論……………………………………………………………………第 2 章 方案論證…………………………………………………………2.1 汽車安裝空調(diào)的提出……………………………………………………2.2 汽車空調(diào)的特點(diǎn)…………………………………………………………2.3 汽車空調(diào)的組成…………………………………………………………2.3.1 汽車空調(diào)壓縮機(jī)的選用………………………………………………2.3.2 蒸發(fā)器的選用…………………………………………………………2.3.3 冷凝器的選用……………………………………………………2.3.4 節(jié)流膨脹機(jī)構(gòu)………………………………………………………2.3.5 其他部件……………………………………………………………2.4 貨車空調(diào)制冷劑的選擇……………………………………………………2.5 初步方案………………………………………………………………………第 3 章 貨車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算……………….3.1 確定空調(diào)制冷量…………………………………………………………3.1.1 工況條件的確定……………………………………………………3.1.2 制冷量的確定……………………………………………………………3.2 壓縮機(jī)的選配……………………………………………………………3.2.1 循環(huán)狀態(tài)參數(shù)的確定…………………………………………………3.2.2 循環(huán)熱力計(jì)算……………………………………………………………3.2.3 壓縮機(jī)選配………………………………………………………………3.3 膨脹閥的選擇………………………………………………………………3.4 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………3.4.1 工況參數(shù)確定………………………………………………3.4.2 初步規(guī)劃…………………………………………………………3.4.3 干工況和濕工況下空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算…………………3.4.4 計(jì)算析濕系數(shù)與濕工況下空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)……………………… 13.4.5 初步估算迎風(fēng)面積和總傳熱面積……………………………………3.4.6 計(jì)算制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)……………………………………3.4.7 計(jì)算總傳熱系數(shù)和傳熱面積……………………………………….3.4.8 計(jì)算空氣側(cè)阻力損失 ……………………………………………pa?3.5 冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………3.5.1 工況參數(shù)確定………………………………………………………3.5.2 結(jié)構(gòu)初步規(guī)劃………………………………………………………………3.5.3 空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算…………………………………………………3.5.4 制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ……………………………………………r?3.5.5 冷凝器長度計(jì)算……………………………………………………………3.5.6 校核空氣流量………………………………………………………………3.5.7 計(jì)算空氣側(cè)阻力損失………………………………………………3.6 汽車空調(diào)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………3.6.1 汽車空調(diào)的壓力控制系統(tǒng)……………………………………………3.6.2 安全保護(hù)系統(tǒng) ……………………………………………………3.6.3 溫度控制系統(tǒng)…………………………………………………………3.6.4 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)…………………………………………………………3.6.4.1 冷凝器風(fēng)機(jī)繼電器………………………………………………3.6.4.2 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制器……………………………………………第 4 章 程序的設(shè)計(jì)………………………………………4.1 壓縮機(jī)的選配………………………………………………………………4.2 蒸發(fā)器的計(jì)算………………………………………………………………4.3 冷凝器的計(jì)算……………………………………………………………結(jié) 論…………………………………………………………………………………致 謝…………………………………………………………………………………參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………1第一章 緒 論空調(diào)是空氣調(diào)節(jié)器（Air Conditioner or A/C）的簡稱。在炎熱的夏季或寒冷的冬季里，空調(diào)作為改善室內(nèi)環(huán)境舒適性的主要途徑，正在我們的生活中發(fā)揮重要的作用。汽車------作為生活中主要的交通工具，其駕駛室環(huán)境更加惡劣------ 冬冷夏熱。因此汽車也需要使用空調(diào)來改善駕駛室內(nèi)的環(huán)境舒適性。汽車空調(diào)的功能是用來調(diào)節(jié)駕駛室和車廂內(nèi)空氣的溫度、濕度和潔凈度，并使車廂內(nèi)空氣流通，讓駕駛員和乘客感到舒適的一種汽車附屬裝置。汽車誕生距今已有 100 多年了，但第一臺汽車空調(diào)裝置直到 1927 年才出現(xiàn)。當(dāng)時汽車空調(diào)的內(nèi)容僅僅是加熱器和通風(fēng)系統(tǒng)。1940 年，英國 Packard 汽車公司第一次提供了通過制冷方式使車內(nèi)空氣涼爽的方法。第二次世界大戰(zhàn)后，汽車空調(diào)開始有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，在技術(shù)上和數(shù)量上都有了很大的提高。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的日益提高，汽車開始走進(jìn)千家萬戶。人們在一貫追求汽車安全性、可靠性的同時，如今也更加注重對舒適性的要求。因而，空調(diào)系統(tǒng)作為現(xiàn)代轎車基本配備，也就成了必然。目前，汽車空調(diào)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上。它不僅可以改善駕駛員的工作條件，提高其工作效率和駕駛安全性，同時還可以提高汽車等級，改善汽車的乘坐舒適性。汽車空調(diào)不再是一種奢侈品，而是汽車現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。目前發(fā)達(dá)國家乘用車空調(diào)安裝率已達(dá) 90%以上，而且大多數(shù)采用自動控制。我國雖然起步較晚，但近年來發(fā)展也很快。近年來環(huán)保和能源問題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為影響汽車工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。各種替代能源動力車的出現(xiàn)為汽車空調(diào)業(yè)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的日益提高及汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車正逐步進(jìn)入家庭，在近幾年汽車保有量急劇增加的同時，人們對汽車舒適性的要求也越來越高了。汽車空調(diào)裝置作為汽車舒適性的一個重要方面，在汽車上已經(jīng)相當(dāng)普及 [1]。我國汽車空調(diào)的安裝隨著汽車工業(yè)的發(fā)展已達(dá)到 100%的普及型，空調(diào)已成為現(xiàn)代汽車的一項(xiàng)基本配備，給汽車空調(diào)的使用與維修帶來了新的挑戰(zhàn)。論文最后以汽車空調(diào)的故障檢修的方法，對汽車空調(diào)系統(tǒng)的在深入探究，已達(dá)到對汽車空調(diào)系統(tǒng)的了解，并運(yùn)用在實(shí)際工作中。汽車空調(diào)系統(tǒng)采用的是蒸發(fā)壓縮式制冷原理，主要有以下幾大部件：① 蒸發(fā)器、② 壓縮機(jī)、 ③ 冷凝器、 ④ 干燥器、⑤膨脹閥、⑥ 其他附屬裝置。它的制冷原理是利用冷媒在其氣液兩相變換過程1中的熱量交換實(shí)現(xiàn)對車輛內(nèi)部環(huán)境的調(diào)整：當(dāng)液態(tài)制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器時，吸收車輛內(nèi)部的熱量，使得駕駛員和成員感受到頭涼腳暖的效果。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用R-134a制冷劑，平流式冷凝器，層疊式蒸發(fā)器和渦旋式壓縮機(jī)。該設(shè)計(jì)講述了貨車空調(diào)系統(tǒng)組件的選擇過程，并對冷凝器和蒸發(fā)器做出設(shè)計(jì)。1第二章 方案論證2.1 安裝汽車空調(diào)的提出空調(diào)是汽車現(xiàn)代化標(biāo)志之一，已成為現(xiàn)在汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。汽車空調(diào)的基本功能是在任何氣候和駕駛條件下，都能改善駕駛員的工作條件和創(chuàng)造舒暢的行駛環(huán)境。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，對舒適性的要求越來越高。舒適性是由舒適性是人對車內(nèi)的溫度，濕度，空氣流速，含氧量，有害氣體含量，噪聲，壓力，氣味，灰塵，細(xì)菌等參數(shù)指標(biāo)的感覺和反映決定的?，F(xiàn)代汽車空調(diào)就是將車內(nèi)空間的環(huán)境調(diào)整到人體最適宜的狀態(tài)，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和勞動條件，以提高駕駛員的勞動生產(chǎn)率和駕駛安全；同時，保護(hù)駕駛員的身體健康，利于乘員旅游觀關(guān)，學(xué)習(xí)或休息。為此，現(xiàn)在汽車空調(diào)系統(tǒng)的功能可以概括為以下幾方面；1.調(diào)整車內(nèi)溫度 2.調(diào)整車內(nèi)濕度 3.調(diào)整車內(nèi)氣流速度 4.凈化車內(nèi)空氣 5.定期更換車內(nèi)空氣 6.調(diào)節(jié)送風(fēng)方向 7.控制車內(nèi)溫度分布及波動。等等這些，汽車業(yè)主更愿意花錢買有空調(diào)的汽車。2.2 汽車空調(diào)的特點(diǎn)①汽車直接暴露在室外，承受日曬雨淋和泥沙侵蝕，環(huán)境條件惡劣，乘員的出入頻繁及車內(nèi)乘員占空間比大，要求車室內(nèi)的空氣參數(shù)能迅速調(diào)節(jié)到位因此需要空調(diào)系統(tǒng)必須有一定的儲備能力。②汽車的門窗面積占整車外表面積的比例較大，給密封和隔熱帶來一定困難。③車速變化的偶然性（尤其是對于被動式驅(qū)動方式的汽車空調(diào)系統(tǒng)，因車速變化直接影響到空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速）增加了對汽車空調(diào)系統(tǒng)變工況運(yùn)行控制的難度。④車內(nèi)空間的限制不但給空調(diào)系統(tǒng)的布置造成困難，而且由于部件間的間距有限，在一定程度上影響了換熱器的換熱效果。 ⑤路面顛簸不平引起的振動或因沙石的撞擊，泥沙的腐蝕性等容易引起制冷劑的泄漏。⑥車用空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)、外觀設(shè)計(jì)和布置，除必須與車身內(nèi)飾和外觀協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，保持整車的完美以外，必須考慮其對汽車底盤、車身等結(jié)構(gòu)件及汽車行駛穩(wěn)定性、安全性的影響，這是普通空調(diào)設(shè)計(jì)不會碰到的。⑦動力源多樣⑧結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小2.3 汽車空調(diào)的組成汽車空調(diào)的組成和其他空調(diào)系統(tǒng)的組成大都相同，都是由空調(diào)壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流膨脹機(jī)構(gòu)和其他部件等幾部分組成。下面針對每一個組成部件進(jìn)行具體的討論，對他們的選用給出具體的依據(jù)。2.3.1 車空調(diào)壓縮機(jī)的選用力空調(diào)壓縮機(jī)是汽車制冷系統(tǒng)的心臟，是推動制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的1動源，變排量壓縮機(jī)還起著根據(jù)熱負(fù)荷大小調(diào)節(jié)制冷劑循環(huán)量的作用。除部分客車空調(diào)（獨(dú)立式空調(diào)）壓縮機(jī)是由專門的輔助發(fā)動機(jī)驅(qū)動外，大部分汽車空調(diào)壓縮機(jī)均由汽車主發(fā)動機(jī)驅(qū)動（非獨(dú)立式空調(diào)），壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)呈一定比例在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)同步變化，再加上其固定是通過支架與發(fā)動機(jī)剛性連接。因此汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)對壓縮機(jī)有更高的要求：①. 由于汽車使用區(qū)域廣，各地的熱、濕負(fù)荷變化大，在設(shè)計(jì)、選用壓縮機(jī)時，應(yīng)能保證在；極端情況下仍能具有令人滿意的降溫性能；②. 要有良好的低溫性能，在怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，具有較大的制冷能力和較高的效率。③. 降溫速度要快，即乘員進(jìn)入車內(nèi)后，制冷系統(tǒng)應(yīng)能在最短的時間內(nèi)滿足乘員的舒適性需要；④. 由于汽車空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力變化大，怠速時達(dá)到很高的冷凝壓力，要求壓縮機(jī)有較好的耐壓性和耐滲透性，同時為安全起見，應(yīng)裝有泄壓閥。壓縮機(jī)類型特 點(diǎn)立式壓縮機(jī) 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工藝成熟，零件數(shù)量少，可靠性好，但是其效率低，尺寸大，轉(zhuǎn)速不易提高斜板式壓縮機(jī)往復(fù)活塞式結(jié)構(gòu)，通過多缸化、全鋁化、改進(jìn)潤滑方式、簡化結(jié)構(gòu)等措施，更加小型、輕量化。但其零件數(shù)較多，零件互換性較差，工藝要求高。它的能量調(diào)節(jié)是突變性的、有級的，不利于車內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，而且對發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工況有不利的影響，且節(jié)能效果不顯著臥式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、轉(zhuǎn)速高、工藝要求更高，渦旋式和三角轉(zhuǎn)子式是近年來出現(xiàn)的許多體積小、重量輕、效率高、省動力、節(jié)能型車用空調(diào)壓縮機(jī)的代表。它們的能量調(diào)節(jié)是無級變化的，節(jié)能效果顯著三角轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)由于加工難度大，質(zhì)量難以保證這以致命弱點(diǎn)，現(xiàn)在國外已不再生產(chǎn)。渦旋式壓縮機(jī) 密封性好、容積效率高、一般可達(dá) 90%以上；結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)少；國內(nèi)已經(jīng)可以批量生產(chǎn)，已有廠家實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)生產(chǎn)汽車空調(diào)壓縮機(jī)一般采用開啟式、容積式結(jié)構(gòu)，除部分由輔助發(fā)動機(jī)直接帶動外，1大多靠電磁離合器由帶輪與發(fā)動機(jī)通過傳動帶進(jìn)行連接。中、小型汽車空調(diào)壓縮機(jī)以擺動斜盤式、旋轉(zhuǎn)斜盤式、蝸旋式和滑片式為主。斜盤壓縮機(jī)又分旋轉(zhuǎn)斜盤式和擺動斜盤式兩種，是目前應(yīng)用最多的機(jī)型，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于向變排量壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化。目前，批量生產(chǎn)的變排量壓縮機(jī)，基本上都是由斜盤壓縮機(jī)衍生而來的，蝸旋變排量壓縮機(jī)只占市場份額的極小部分。旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)以結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、允許轉(zhuǎn)速高為主要特點(diǎn)，但工藝要求高，加工困難，怠速時效率降低。由于結(jié)構(gòu)上迎合了汽車廠追求高轉(zhuǎn)速的要求，隨著工藝的進(jìn)步、結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)，蝸旋壓縮機(jī)的蝸旋盤加工等工藝問題已基本得到解決。從目前空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢來看，空調(diào)壓縮機(jī)制造技術(shù)不斷追求的目標(biāo)：①. 結(jié)構(gòu)緊湊 ②. 高效節(jié)能 ③. 微振低噪 ④. 綠色環(huán)保。如圖2.3.2 蒸發(fā)器的選用首先綜述一下空調(diào)熱交換器。汽車空調(diào)的熱交換器有冷凝器和蒸發(fā)器兩大主要器件?，F(xiàn)在這兩大部件都在采用鋁質(zhì)材料方面的技術(shù)已經(jīng)比較成熟；再加上鋁材質(zhì)輕；加工性能良好，可以采用多種成型和裝配技術(shù)；其在低溫下不易發(fā)生斷裂，有較好的延伸性；鋁材沒有毒性，沖擊后不產(chǎn)生火花，不帶磁性，使用安全。所以本課題采用鋁質(zhì)換熱器。蒸發(fā)器芯和加熱器芯的結(jié)構(gòu)型式主要有管片式、管帶式和層疊式。管片式 管片式換熱器主要結(jié)構(gòu)和冷凝器類似，只是由于兩者的安裝位置和空間限制的影響，在具體形狀和尺寸上有所差別。其方法是將厚度很薄的鋁箔，按管組排列方式，在高速沖片機(jī)上沖出折邊孔，肋片可以做成整張的，也可以由幾張拼制而成。然后將圓管穿入肋片孔中，為保證鋁箔的孔邊與圓管接觸良好，減小接觸熱阻，必須將安裝好的管片在專門的脹管機(jī)上進(jìn)行脹管，以使管子和肋片之間的接觸面上有一定的接觸應(yīng)力。管帶式與管片式相比，一般說來管帶式的傳熱效率比管片式高 10%左右，并且管帶式重量輕；零件數(shù)少，便于管理；管子接頭焊接點(diǎn)少，制冷劑泄漏的可能性小，1抗震性能比管片式好。但是管帶式的管子與散熱帶的連接需焊接，鋁焊接工藝比較復(fù)雜，難度較大，且其一般式一條通路，制冷劑要通過整個管道，阻力損失較大。故此次的課題不選擇管帶式。層疊式（板翅式） 層疊式蒸發(fā)器是由兩片沖成復(fù)雜形狀的鋁板，疊在一起形成夾板組成制冷劑通道，每兩個夾板之間放置有波浪形散熱帶，然后一層層疊起來。層疊式蒸發(fā)器同樣需要雙面復(fù)合鋁材，并且焊接要求較高，兩片鋁板之間只要存在未焊住的微小隙縫，就會發(fā)生制冷劑泄漏。因此這種形式的蒸發(fā)器的加工難度很大，但換熱效率也很高，結(jié)構(gòu)緊湊。是現(xiàn)在最常見的蒸發(fā)器芯體結(jié)構(gòu)形式。本課題采用此結(jié)構(gòu)作為蒸發(fā)器芯體的結(jié)構(gòu)層疊式蒸發(fā)器芯體盡管在熱工性能及體積和質(zhì)量等方面有其優(yōu)點(diǎn)之處。然而，它也在一些方面存在問題。例如：對模具制造的要求更高，制造費(fèi)用昂貴；制造、裝配、焊接的工藝復(fù)雜，要求高；有時還存在制冷劑流動噪音較大等問題。下面對于管片式、管帶式、層疊式在各個方面進(jìn)行比較，結(jié)果如表12.3.3 冷凝器的選用冷凝器的作用是使由壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)通過金屬管壁和翅片的與冷凝器外部的空氣進(jìn)行熱交換，將高溫高壓氣態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱囊簯B(tài)制冷劑，并把熱量散發(fā)到車外環(huán)境中。制冷劑的換熱大體上可以分三個階段，即過熱、兩相和過冷。過熱和過冷階段制冷劑處于單相狀態(tài)，發(fā)生的是顯熱交換；而在兩相階段，制冷劑發(fā)生集態(tài)變化，即冷凝，屬于潛熱交換。在冷凝器中，制冷劑的大部分熱量是在凝結(jié)階段釋放的。汽車用冷凝器均采用鋁，主要是考慮鋁的重量比較輕，作為鋁質(zhì)的冷凝器來講需要采取防腐蝕措施，如陽極氧化、化學(xué)處理、陰極防腐等方法。 冷凝器的結(jié)構(gòu)型式有：管片式、管帶式、鰭片式、平行流式。由于平行流式冷凝器是目前較流行的結(jié)構(gòu)型式，也是我們本課題所采用的主要型式。管片式的冷凝器與蒸發(fā)器基本相同，管帶式冷凝器與管帶式蒸發(fā)器有兩點(diǎn)主要的不同：一是扁管是橫向布置的，二是扁管寬度略窄些?，F(xiàn)在我們就不再討論管片式和管帶式，重點(diǎn)討論一下鰭片式和平流式。鰭片式結(jié)構(gòu)是在特殊形狀型材的散熱管表面直接銑削出鰭片狀散熱片而得名的。1鰭片式這種形式由于管、片式一體，提高了抗振性、散熱性能，節(jié)省了型材，并且管片之間無須焊接，可以在常溫下加工，節(jié)約了能源消耗曾經(jīng)被認(rèn)為是最先進(jìn)的車用冷凝器。但是由于需要專用的銑削設(shè)備，彎管也需專用夾具，一時難以大量推廣。由于我國現(xiàn)在需要安裝空調(diào)的貨車量非常大，鰭片式的不能滿足迅速大批量投產(chǎn)的要求，故本次的課題設(shè)計(jì)不采用鰭片式。平流式的冷凝器平行流式冷凝器是由管帶式冷凝器演變而來，也是由扁管和散熱翅片組成。不同的是平行流式的扁管不是彎成蛇形，而是每根截?cái)嗟摹啥烁饔幸桓鞴?，制冷劑由管接頭進(jìn)入圓柱形或方形的集流管，然后分流進(jìn)入橢圓形扁管，地流到對面的集流管，最后通過跨接管回到管接頭座或另一管接頭。集流管在中間有隔片，起到分流和匯流的作用。每段的管子數(shù)目不等，進(jìn)入冷凝器時制冷劑為氣態(tài)，比體積最大，管子數(shù)也最多。隨著制冷劑逐漸冷凝成液體，其比體積逐漸減小，所占容積逐漸減小，管子數(shù)也相應(yīng)減少。這種變化管子數(shù)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使冷凝器的有效容積得到最合理的利用，使制冷劑的流動和換熱情況更趨于合理。平行流式冷凝器吸收了管帶式冷凝器的各種新技術(shù)，已成為目前使用最廣泛的冷凝器結(jié)構(gòu)型式。另外，平行流式冷凝器還有過冷式，即在冷凝器上集成了儲液干燥器的結(jié)構(gòu)。平行流式冷凝器與其它結(jié)構(gòu)型式的對比見下表。2.3.4 節(jié)流膨脹機(jī)構(gòu)1在汽車空調(diào)系統(tǒng)中，常用的節(jié)流裝置有膨脹閥和節(jié)流短管兩種型式。熱力膨脹閥除了節(jié)流降壓，使進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑在低溫低壓下蒸發(fā)氣化吸熱，實(shí)現(xiàn)制冷外，還能根據(jù)蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度的大小來調(diào)節(jié)制冷劑流量。由于H 型熱力膨脹閥可靠性高，又便于機(jī)械手裝配，在汽車空調(diào)系統(tǒng)中運(yùn)用愈來愈廣泛。熱力膨脹閥的工作原理為膨脹閥的感溫包感受蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度的大小來調(diào)節(jié)制冷劑流量，當(dāng)在某一時刻系統(tǒng)的制冷量達(dá)到某種平衡，在下一時刻外界溫度升高了，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑過熱度增加，熱力膨脹閥會動作，增大制冷劑的流量來降低蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑過熱度增加，以維持一個制冷系統(tǒng)的動態(tài)平衡。H型熱力膨脹閥的外形和結(jié)構(gòu)它的特點(diǎn)如下：1、系統(tǒng)回氣直接通過閥體內(nèi)腔作為感應(yīng)信號，結(jié)構(gòu)簡單，感受系統(tǒng)的靈敏性高；2、抗振性能好；3、充注系統(tǒng)的熱慣性極小，滿足汽車空調(diào)起動時降溫快的要求；4、靜止過熱度調(diào)整為外調(diào)式，便于系統(tǒng)匹配調(diào)試；5、可以安裝在離開蒸發(fā)器的 其他地方，安裝、調(diào)換膨脹閥方便。基于以上特點(diǎn)，目前汽車空調(diào)廣泛采用 H 型。本課題也采用 H 型。2.3.5 其他部件在這里講的其他部件包括儲液干燥器及液體指示器，連接軟管與接頭等。而對于他們的選擇我們將在以后的設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)的闡述，這里就不做過多的談?wù)摿恕?.4 汽車空調(diào)制冷劑的選擇我們已經(jīng)了解了汽車空調(diào)的組成主體，但是僅有這些還不夠，空調(diào)要工作還需要有冷媒即制冷劑的參與，下面講一下制冷劑的選擇問題。在當(dāng)前比較成熟的空調(diào)技術(shù)前提下，可供選擇的制冷劑有氟里昂 12（R12） 、氟里昂 22（R22） 、R134a 三種。但是由于氟里昂類制冷劑對大氣臭氧層的破壞作用。危及了人類的健康及生存環(huán)境，目前已經(jīng)有相關(guān)文件出臺，規(guī)定新裝空調(diào)不得采用氟里昂類制冷劑，故這里就不再講 R12 和 R22 了。R134a 由于其良好的制冷性能被選1做了氟里昂類制冷劑的替代品，這里談到的替代品是因?yàn)?R134a 對大氣的溫室效應(yīng)影響較大。由于現(xiàn)在制冷劑技術(shù)水平的限制，我們目前只能選擇 R134a 作為這個課題的制冷劑了。2.5 初步方案在初步選擇了主要器件之后，所以設(shè)想的方案如下圖，具體布局待計(jì)算完尺寸以后確定。請老師批評和指導(dǎo)。1. 壓縮機(jī) 2.蒸發(fā)器 3.冷凝器 4.儲液干燥器 5.主發(fā)動機(jī) 6.風(fēng)機(jī)7，加熱器。1第 3 章 汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 確定空調(diào)制冷量選擇設(shè)計(jì)車型為吉利 LG—1。在汽車車通常的運(yùn)行狀態(tài)下，取其駕駛室內(nèi)人數(shù)為4 人，車速為 50Km/h，采用 R134a 為空調(diào)制冷劑。3.1.1 工況條件的確定轎車一般的工況條件：室外溫度 =35℃，室內(nèi)溫度 27℃，冷凝溫度out ?int=60℃，蒸發(fā)溫度 =0℃ 膨脹閥前制冷劑過冷溫度 5℃，蒸發(fā)器出口過熱度取tc et10℃，則壓縮機(jī)的吸氣溫度為 t1=10℃，貨車正常行駛速度 =40km/h，壓縮機(jī)正常we轉(zhuǎn)速為 n=1800r/min，過冷溫度 t4=58℃.3.1.2 制冷量的確定 我國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JT/T216—95“客車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)條件”中規(guī)定：客車空調(diào)設(shè)備的最大標(biāo)定值應(yīng)符合人均裝機(jī)制冷量不應(yīng)小于 1880KJ/h。并根據(jù)規(guī)定 4 人的座位轎車進(jìn)行制冷量計(jì)算，取 4 人進(jìn)行計(jì)算，并對其進(jìn)行安全修正，修正系數(shù)為k=1.05。則有汽車空調(diào)的制冷量 =4×1880KJ/h=7520KJ/hQg=7520 KJ/h÷3.6=2088.9 Wg實(shí)際冷負(fù)荷 = ·k=2088.9 W×1.05=2193.3 W s )12(?取機(jī)組制冷量 =2500 W 0所以，取機(jī)組制冷量為 =2.5KW.3.2 壓縮機(jī)的選配3.2.1 循環(huán)狀態(tài)參數(shù)的確定根據(jù)公交車運(yùn)行工況條件，畫出其壓焓圖如圖 6 所顯，各狀態(tài)點(diǎn)的參對空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)行工況設(shè)定表 2： 各循環(huán)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)狀態(tài)號 參數(shù) 數(shù)值 單位 備注10 0ht0397.22℃KJ/Kg1 11vt104060.07℃KJ/KgKgm/32 2ht58450.5℃KJ/Kg查圖得 his12????2s st272442.5℃KJ/Kg4 4ht55279.31℃KJ/Kg5 5x0.43= +0.0025×0=0.82 tTbkei0???327 273??tTe6?tk對 R12,R134a 或 R22，b=0.0025 =406+ KJ/Kg?ish1212???45082.064??3.2.2 循環(huán)熱力計(jì)算單位制冷量： =397.22-279.31 KJ/Kg= 117.91 KJ/Kg 40hq??)2(?機(jī)組制冷量： =2500W= =9000KJ/h 0QhKJ/103625? )32(?制冷劑循環(huán)量： G = = 76.33Kg/h =0.0212Kg/s (2-gq/9.70?14)取壓縮機(jī)等熵效率 , KJ/Kg 則82.0?s?5.4hs(2-5)450.KJ/g KJ/g82.06461212 ??????sShh單位壓縮功：(2-6)J/g 5.4 J/g 406-5.121 ???hW壓縮功： N = =76.33kg/h×44.5 W÷3.6=943.52W (2-7)1GW取輸氣系數(shù) ，由經(jīng)驗(yàn)公式求得：?≈0.94-0.085 ①??????????????12pn， 分別為壓縮機(jī)吸排氣壓力，估算時可分別用蒸發(fā)壓力 ，冷凝壓力12 p0代入 R134a n=1.14～1.15 選取， =18.0 Bar =2.93 Bar (查壓焓pk?p0k圖得)取 n=1.15 代入①式 得≈0.94-0.085× =0.61309≈0.6??????????????193.285.壓縮機(jī)的排量： n=1800r/min( 2-8 ) ?nqvQVh 014167.??rcmrc/62.8/6.89.0167. 334 ???3.2.3 壓縮機(jī)選配根據(jù)壓縮機(jī)排量 = ，可選南京奧特佳冷機(jī)有限公司生產(chǎn)的渦hVrcm/2.3旋式壓縮機(jī) WXH-106，其排量 = 106cmcm3 = ，該壓縮機(jī)的制hhVrcm/62.831冷量為： =3207.5W =2500W，所以所選擇的壓1400 6.3167. vnqvQh???Q0縮機(jī)滿足需求。3.3 膨脹閥的選擇系統(tǒng)制冷量 ，即 2500/3300=0.76 冷噸，故選用 0.8 冷噸的膨脹閥。WQ250?外平衡式膨脹閥的內(nèi)部壓力從外部（蒸發(fā)器出口）導(dǎo)入，反映出蒸發(fā)器出口處的實(shí)際壓力，彌補(bǔ)了蒸發(fā)器內(nèi)部壓力損失的影響。與內(nèi)平衡式的相比，要達(dá)到同樣的開度所需求的過熱度要小得多，能充分發(fā)揮蒸發(fā)器傳熱面積的作用個提高制冷裝置的效果。所以選擇 0.8 冷噸的外平衡式 H 型膨脹閥。3.4 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 工況參數(shù)確定進(jìn)口空氣狀態(tài)參數(shù)：干球溫度 =24℃，相對濕度 50%；出口空氣狀態(tài)參數(shù)：1at干球溫度 =13℃，相對濕度 90%；當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?101.32Kpa，蒸發(fā)溫度 0℃，要2at求制冷量 =2500 W，根據(jù)系統(tǒng)熱力計(jì)算得出，采用 R-134a 時，制冷劑循環(huán)量0QG=76.33kg/h=0.0212kg/s。1、計(jì)算制冷劑進(jìn)出口參數(shù)，由制冷量和制冷循環(huán)量，可求出制冷劑進(jìn)出口比焓差為：hr? kgKJGrQhr /05.192.021 ????計(jì)算中，下標(biāo)“a”表示空氣側(cè)，下標(biāo)“r”表示制冷劑側(cè)，下標(biāo)“1”表示進(jìn)口，下標(biāo)“2”表示出口。取制冷劑進(jìn)口干度為 0.3 則根據(jù)蒸發(fā)溫度 =0℃，查 R134a 的 LgP-h 圖，有t0,于是制冷劑出口比焓值 ，同時可kgJrh/39.2601? kgJrhr/4.37912???1計(jì)算出蒸發(fā)器出口制冷劑溫度為 ℃，則過熱度為 -0℃=9.63℃63.91?tr tr23.4.2 初步規(guī)劃散熱板及翅片與百葉窗的尺寸示意圖如圖 7 所示。蒸發(fā)器尺寸規(guī)劃圖散熱板：寬度 =30mm， 高 =3.0mm，鋁板厚度 =0.5mm，邊緣寬度 3.4mm， TwThT?內(nèi)部隔板寬度 3.7mm，由此可以計(jì)算出內(nèi)部流道尺寸 、 分別為Hhw= -2 =3.0-2×0.5 mm =2.0mm HhT? )102(?= -2×3.4-3.7 =30-10.5mm=19.5mm 翅片：寬度 =30mm，高度 =7.9mm，厚 =0.1mm，間距 =1.8mm；FwFhF?Fp百葉窗：百葉窗間距 =1.1mm，百葉窗長度 =6.8mm，百葉窗角度=37°；LpLl（一）每米散熱板長內(nèi)表面積 為rA=2（ ＋ ）=2×（2.0＋19.5）× =43× rAHh 310?m/2310?m/2)12(?（二）每米散熱板長外表面積 為ab,=2（ ＋ ）=2×（3.0＋30）× =66× ab,Thw310?/2310?/2)13(?（三）每米散熱板長迎風(fēng)面積 為faceA= ＋ =（3＋7.9）× =10.9× faceATF3?m/23?m/21)142(?（四）每米散熱板長翅片表面積 為afA,=2×7.9× ×30× × =263.3× afA, 310?3?3108.??m/2310?m/2)15(（五）每米散熱板總外表面積 為a= ＋ =66× ＋263.3× =329.3× ab,afA, 3?3?/23?/2)6(（六）肋通系數(shù) 為1.019.0323????face )17(（七）百葉窗高度 為Lh=0.5 tan =0.5×1.1×tan mm =414.7× mm Lhp??7310?)82(（八）散熱板內(nèi)孔水力直徑 為rhD,mwhDHrh 319.)25.19(4)2(4, ?????? )192(?（九）翅片通道水力直徑 為ahD,)()(, FFahp?????? )20(?m792.)1.09.7()1.08.(2 ??3.4.3 干工況和濕工況下空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算（一）取迎面風(fēng)速 =4 m/s，根據(jù)已知條件，求最小截面處風(fēng)速 為av max,v?????? ?????? ?633max, 10))((10FFLFThpv ?? )21(?skgskg/83.7 /).9.7().4(4 633? ??（二）按空氣進(jìn)出口溫度的平均值 ℃，查取空氣的密度20_??t，動力粘度 ，熱導(dǎo)率3/205.1mK? )/(.86smKg????1，普朗特?cái)?shù) =0.703 等熱物理性質(zhì)，并計(jì)算出以下數(shù))/(1059.22KmW????? rp值：雷諾數(shù) 57310.8.37205.1Re 63ax, ???????Lapv )2(?傳熱因子 23.042.0)(e249.0 FLLa hlhj?? )(018763.9.7).86(17.57. 2601.3.042.0 ????努塞爾數(shù) 5.48.PrRe 3/3/1??ajNu )4(?表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： )/(09.25)/(10.5926 2232 KmWKWpLa ??????? (3.4.4、計(jì)算析濕系數(shù)與濕工況下空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)出風(fēng)溫度：干球溫度 13℃，相對溫度 90%；則比焓值 （干空氣） ，kgJah/.342進(jìn)風(fēng)溫度為：干球溫度 17℃，相對濕度 50%，比焓值為 （干空氣）.51?求析濕系數(shù)為528.)1327(05.10.4)(21, ??????aaptch? )26(?于是，濕工況下空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 為aeq,?)/(98.2)/(8.9. 22, KmWKmWaaeq ???? )7(3.4.5、初步估算迎風(fēng)面積和總傳熱面積①計(jì)算空氣質(zhì)量流量 amq,sgaQqhem /16.0.345.221, ????? )28(?②計(jì)算迎風(fēng)面積 0,faceA232,0, 1089.35.1 mmvqamface ?????? )9(③計(jì)算以外表面為基準(zhǔn)的總傳熱面積 0A=0.969 20,0 .2.3Aface? 2)30(1④計(jì)算散熱板長度 ，一共取 12 塊散熱板，分 1 個流程，則TlmhAlFTface 245.0)079.3.(2812)( 30, ??????? ? )31(?取 =0.250 ml3.4.6 計(jì)算制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 由 =0℃，查 R134a 飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表和熱物理性質(zhì)圖，可以求得：et液態(tài)制冷劑的密度 3/7.129mkgl??液態(tài)制冷劑的動力粘度 )(0486sl ????液態(tài)制冷劑的普朗特?cái)?shù) .Prl]5[氣態(tài)制冷劑的密度 33/42.1/069.1mkgkgg ???氣態(tài)制冷劑的動力粘度 )/(46s????氣態(tài)制冷劑的熱導(dǎo)率 17.3KWg?目前以知制冷劑的進(jìn)口干度為 0.3，出口過熱，因此平均干度65.0213.??mx )32(?由此，可以計(jì)算其余參數(shù)的平均值。動力粘度 的平均值為core????????????lmgxcore11 )32(?)/(10493.6)/(4.287655. 1smkgs????????????每一散熱板制冷劑質(zhì)量流量 為eqmr,= eqmr, skgskgGe /5./4021. 3???)342(?散熱板內(nèi)孔的制冷劑質(zhì)量流速 為Amrq,1rheqmrAmrDq,2,,4??)352(?)/(67.35)/(109(.223smkgskg?????雷諾數(shù) 為 （2-36）coreR 12794493.1675063,, ?????corehAcoreq干度 的平均值dox（2-37）5262.012792462749.0Re62749.0 83.083.0 ?????? ??coredox由上面的計(jì)算可以看到，制冷劑干度從 0.3～0.5262～1 變化，后面還有過熱蒸汽區(qū)。因此很難準(zhǔn)確的估算每一階段所占的百分比，只能憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。在此，取過熱蒸汽區(qū)為 20%，于是可以計(jì)算出干燥點(diǎn)之前的兩相區(qū)約為 28%，干燥點(diǎn)之后的兩相區(qū)約為52%.①干燥點(diǎn)之前的兩相區(qū)取 ，則在散熱板內(nèi)孔內(nèi)，制冷劑氣液兩相均為紊制冷劑氣液兩相均為紊4.0?x流工況的 Lockhart-Martinelli 數(shù) 和關(guān)聯(lián)系數(shù) 分別為TX)(TXF2/5.02/1nlvvlnTxX??????????????? )382(?.4.2879104.1934.0 2/3.5.2/3.01 ????????6.1)(3.0237.02???????????????TXFT )392(?制冷劑兩相流折算成全液相時，在折算流速下的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 ??plAmrnlrhAmrl cxqDxq )1(1,,, ???????????? )402(1????)/(58.14 13524.067.35104.28739.6.3.0 .063KmW?? ??????????????制冷劑兩相流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為（2-41）)(Pr296.0Tllr XF??)/(18)/(01265.42 296.0KmKmW? ???②過熱區(qū)制冷劑側(cè)的雷諾數(shù) ,普朗特?cái)?shù) ，努塞爾數(shù) ,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 分reqRvPruNv?別為vrhAmrreqD?,,,? )42(?198571094.367563???查 Prv=0=0.8， .65.0,PrRe28.qNu? )432(9.67874.0. ?)/(1039.7.623, KmWDurhvv ?????? )(?/(242?（三）干燥點(diǎn)之后的兩相區(qū)取 ，則把 =0.5262 代入干燥點(diǎn)之前的兩相換熱公式：76.0?xdox1????? )/(120735526.0167.35 634.0 )1(1 2 3.0,,, 4.8139.7. KWcqDqA mxxpldoAmrnlrhdoAmrdo ????? ??? ????????? ?????? ????計(jì)算得 ，于是 為)/(7Kdo??r???vdodovr x???????????????????5.11 )452(???)/(871 )/(479120526.0172492 25.KmWKmW?? ?????????????最后，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 為r?(2-46)/(%5287120479%69 2Kr ???????)/(10572??3.4.7 計(jì)算總傳熱系數(shù)和傳熱面積如果忽略管壁熱阻及接觸熱阻，忽略制冷劑側(cè)污垢熱阻，取空氣側(cè)污垢熱阻，則傳熱系數(shù) K 為WKmra/03.2??KmWrAKaeqar ??????2,_ /58.3170.12.7694011? )472(?)/(.98.23.0.4321576 223 ??????對數(shù)平均溫差為1Cttteam ???????15.901327lnln21 )482(?由于層疊式蒸發(fā)器的流程較少，而且在流道轉(zhuǎn)彎處制冷劑與空氣成順流流動形式，因此按逆流方式計(jì)算的對數(shù)平均溫差偏大。另外，濕工況在增大空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的同時也增大了掖膜熱阻，因此，空氣側(cè)的實(shí)際表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)低于計(jì)算結(jié)果。綜合兩方面的考慮，傳熱系數(shù)與對數(shù)平均溫差之積必須乘上一修正因子，取，則所需總傳熱面積（以外表面為基準(zhǔn)） 為5.0?? 0A26.15.19583.2.0 mtKQAme ????? )49(?與前面計(jì)算出的 的相對誤差為 9.4%.296.3.4.8 計(jì)算空氣側(cè)阻力損失 pa空氣側(cè)摩擦阻力因子 f 為23.0.89.037.02. )(47.5 FLFLe hhlRfpL?? )50(?323.02.089.037.072.0196.7 971)6(41.??? ??則空氣側(cè)阻力損失 為ap?2mx,,4ahFavDfwp?? )512(?PPa416.28 87.520.10793 23????然后根據(jù)空氣阻力和風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)。3.5 冷凝器設(shè)計(jì)凝器中，制冷劑的大部分熱量是在凝結(jié)階段釋放的. 冷凝器的結(jié)構(gòu)型式有：管片式、管帶式、鰭片式、平行流式。如圖：21根據(jù)圖2可以看出平行流式是最好的。冷凝器的作用是使由壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)通過金屬管壁和翅片的與冷凝器外部的空氣進(jìn)行熱交換，將高溫高壓氣態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱囊簯B(tài)制冷劑，并把熱量散發(fā)到車外環(huán)境中。制冷劑的換熱大體上可以分三個階段，即過熱、兩相和過冷。過熱和過冷階段制冷劑處于單相狀態(tài)，發(fā)生的是顯熱交換；而在兩相階段，制冷劑發(fā)生集態(tài)變化，即冷凝，屬于潛熱交換。在冷3.5.1 工況參數(shù)確定R134a 的空氣冷卻式冷凝器，采用平行流式。冷凝器的負(fù)荷包括制冷量和壓縮機(jī)消耗的指示功，汽車空調(diào)冷凝器的負(fù)荷約為制冷量的1.4 倍，故要求換熱量Q=1.4×3207.5w=4490.5w。冷凝器有5℃過冷，已知壓縮機(jī)在過冷度t e =5℃及冷凝溫度t c =60℃時排氣溫度t d =85℃，空氣進(jìn)風(fēng)溫度t a1=40℃．解 計(jì)算中用下標(biāo)“r”表示制冷劑側(cè)，下標(biāo)“a”表示空氣側(cè)；下標(biāo)“1”表示進(jìn)口，下標(biāo)“2”表示出口。① 計(jì)算制冷劑和空氣流量根據(jù) tc =60℃和t d =85℃，以及t d =5℃，查HFC134a 熱力性質(zhì)表，可得排氣比焓hd =456.5kJ/kg，過冷液體比焓h sc =278.7kJ/kg。故制冷劑q m,r為qmr = kg/s21053.7285.4690?????scdhQ取進(jìn)出口的空氣溫差 ? ta =12℃，空氣密度 pa =1.091kg/m3， cpa =1.01kJ/(kg·K)，空氣的體積流量q v,a， 為qva= /s=0.340 /s33, 120.91.54mtcpaC???33.5.2 結(jié)構(gòu)初步規(guī)劃冷凝器采用平流結(jié)構(gòu)，多孔扁管截面與百葉窗翅片的結(jié)構(gòu)型式，尺寸如下:翅片1寬度w f=16mm，翅片高度h F =8.1 mm，翅片厚度 =0.135mm，翅片間距p F F?=1.4mm?? ；百葉窗間距p L=1.1mm，百葉窗長度l L =6.5mm，百葉窗角度a L=27°；多孔扁管分四個內(nèi)孔，每個內(nèi)孔高度為2mm，寬度為3.35mm，扁管外壁面高度為3mm，寬度為 =16mm，分三個流程，扁管數(shù)目依次為12、8、5，取迎風(fēng)面風(fēng)速為a Tu =4.5m/s。圖 3 多孔扁管截面與百葉窗翅片的結(jié)構(gòu)型式及尺寸示意圖根據(jù)初步規(guī)劃的參數(shù)計(jì)算：①每米管長扁管內(nèi)表面積 Ar 為Ar =[2×(2+3.35)×10 -3 ]×4 ㎡/m=4.28×10 ㎡/m2?②每米管長扁管外表面積A ba， 為Aba=2×(16+3)×10 ㎡/m=3.8×10 ㎡/m3?2?③每米管長翅片表面積 A f,a， 為Af,a= =2×8.1×10 ×16×10 /(1.4×0.001) ㎡/m=0.1851 ㎡/m3?3?④每米管長總外表面積A a 為Aa = Aba + A f ,a =(3.8×10 +0.185)㎡/m=0.223 ㎡/m2?⑤百葉窗高度 hL 為hL =0.5×p L×tan =(0.5×1.1×tan27°)mm=0.2802mmL?⑥扁管內(nèi)孔水力直徑 Dh, r ， 為=rhD, m5047.2).32(4???1⑦翅片通道水力直徑D h ,a， 為 Dh,a= 183.2135.08.41)()(2????m3.5．3 空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯蹈鶕?jù)已知條件，最小截面處風(fēng)速 va,max 為va,max=[ sms/916.8/])135.08()135.028.41( ?????按空氣進(jìn)口的平均溫度的平均值 =ta1+??t a /2= =(40+12/2)℃=46℃46℃，查取at空氣的密度 p=1.0715kg/m 3、動力粘 u=18.13 kg/(m.k)60??熱導(dǎo)率 w/(m.k) 、普郎特?cái)?shù)Pr =0.71計(jì)算雷諾數(shù)Re、傳熱因子j、努210765.????塞爾數(shù) N u 及空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) a a :Rea= 5803.81.96. 3max, ???pvL?由于 300 Re a =5804000，故 226.01.3.042.026.01.3.042. 1538)5(859)(Re9.0 ??? ?????LLhlj .7.58.Pr 3131 ???ajNu )./(9)./(0.76292232 kmWkpLa???3．5．4 制冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a r據(jù) t c=60℃，查HFC134a飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表和熱物理性質(zhì)圖，可以求得:液態(tài)制冷劑密度 =1055.13kg/ml?3氣態(tài)制冷劑密度 /67.8mkgv?液態(tài)制冷劑的動力粘度 =135.35×10 kg/(m·s)l?6?液態(tài)制冷劑的熱導(dǎo)率 =66.64×10 w/(m·k)l?3液態(tài)制冷劑的普郎特?cái)?shù) 325.1085.2Pr61????avl由于冷凝器中制冷劑進(jìn)口過熱而出口過冷，因此計(jì)算制冷劑當(dāng)量質(zhì)量流量時，取平均干度 x=0.5，1故當(dāng)量質(zhì)量流量q mr,eq， 為qmr,eq= skgqmrvl /0457.]67.81305.)1[(])1[( .5.0 ????????=0.1173kg/s① 第一流程的參數(shù)計(jì)算單一孔內(nèi)當(dāng)量制冷劑質(zhì)量流量 skgskgqemrer /10435.2/)14/(73.0)124/(,, ??????? 971035.10547.2.Re 6,,,4/,2,, ???????rhleqmlrhreqrq Du482.906.Pe065. .8.3.0,8.0??lrqNu )./()./(1547.2/ 23, kmWkrhlr ?????② 第二流程的參數(shù)計(jì)算當(dāng)量制冷劑質(zhì)量流量 skgskgqemrer /1065.3/)84/(173.0)84/( 3,, ??????? 1376.07.2.R3,,,4/,2, ?????rhleqmlrhrreq Du98.025.165.P065. .8.3.0,8.0 ???lreqNu制冷劑表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 為r?)./(215)./(10547.2698/ 23, kmWkDurhlr ??????③ 第三流程的參數(shù)計(jì)算當(dāng)量制冷劑質(zhì)量流量 eqmr, skgskgqemrer /10865./)54/(173.0)54/( 3,, ??????? 207.7.2.R 63,,,4/,2, ?????rhleqmlrhrreq Du