汽車空調(diào)系統(tǒng)匹配計(jì)算.doc

摘要汽車空調(diào)的普及，是提高汽車競爭能力的重要手段之一。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對舒適性，可靠性，安全性的要求愈來愈高。國內(nèi)近年來，汽車生產(chǎn)廠家越來越多，產(chǎn)量越來越大，大量中高檔車需要安裝空調(diào)。因此，對汽車空調(diào)的研究開發(fā)特別重要。本論文針對吉利LG1空調(diào)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì),對普通轎車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)原理和特點(diǎn)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的闡述. 第一章概論 1.1汽車空調(diào)的作用及其發(fā)展 汽車工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展必然會帶動汽車空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車空調(diào)作為空調(diào)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，它能創(chuàng)造車室內(nèi)熱微環(huán)境的舒適性，保持車室內(nèi)空氣溫度、濕度、流速、潔凈度、噪聲和余壓等在熱舒適的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，不僅有利于保護(hù)司乘人員的身心健康，提高其工作效率和生活質(zhì)量，而且還對增加汽車行始安全性具有積極作用。就世界上汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展的歷史來看，其發(fā)展的速度也是驚人的。1927年就誕生了較為簡單的汽車空調(diào)裝置，它只承擔(dān)冬季向乘員供暖和為擋風(fēng)玻璃除霜的任務(wù)。直到1940年，由美國Packard公司生產(chǎn)出第一臺裝有制冷機(jī)的轎車。1954年才真正將第一臺冷暖一體化整體式設(shè)備安裝在美國Nash牌小汽車上。1964年，在Cadillac轎車中出現(xiàn)了第一臺自動控溫的汽車空調(diào)。1979年，美國和日本共同推出了用微機(jī)控制的空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示和最佳控制，標(biāo)志著汽車空調(diào)已進(jìn)入生產(chǎn)第四代產(chǎn)品的階段。汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展至今，其功能已日趨完善，能對車室進(jìn)行制冷，采暖，通風(fēng)換氣，除霜（霧），空氣凈化等。我國空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)長速度雖然較快，但是目前國內(nèi)車用空調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)基本上仍是處于引進(jìn)技術(shù)與開發(fā)、研究并舉的階段。 1.2汽車空調(diào)的特點(diǎn) 汽車空調(diào)使用的特殊性，決定了它在結(jié)構(gòu)、材料、安裝、布置、設(shè)計(jì)、技術(shù)要求等方面與普通空調(diào)，如建筑物空調(diào)，有著較大的差別：1）在動力源處理上，車用空調(diào)壓縮機(jī)只能采用開啟式的結(jié)構(gòu)型式，這就帶來空調(diào)系統(tǒng)軸封要求高，制冷劑容易泄漏的問題。2）作為空調(diào)的對象，汽車車室容積狹小，人員密集，其熱、濕負(fù)荷大，氣流分布難以均勻，要求所選配的車用空調(diào)機(jī)組制冷量要大，能降溫迅速。3）當(dāng)車用空調(diào)裝置消耗汽車主發(fā)動機(jī)的動力時(shí)，必須考慮其對汽車動力也操縱性能的影響，也必須考慮車速變化幅度大或變化頻繁，給空調(diào)系統(tǒng)制冷劑流量控制、制冷量控制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來的影響。4）汽車本身結(jié)構(gòu)非常緊湊，可供安裝空調(diào)設(shè)備覺得空間極為有限，不僅對車用空調(diào)裝置的外形、體積和質(zhì)量要求較高，而且對其性能和選型也會帶來影響。5）汽車是運(yùn)動中的物體，對汽車空調(diào)系統(tǒng)各組成部件的振動、噪聲、安全、可靠等方面的技術(shù)要求嚴(yán)格。6）車用空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)、外形和布置，必須考慮其對汽車底盤、車身結(jié)構(gòu)件及汽車行駛穩(wěn)定性、安全性的影響。 第二章課題的目的及現(xiàn)實(shí)意義 2.1課題主要目的本空調(diào)系統(tǒng)的國產(chǎn)化開發(fā)是按照浙江吉利轎車的要求進(jìn)行系統(tǒng)仿制，本著通用性和互換性的原則而進(jìn)行的。本系統(tǒng)參照于日本威馳轎車空調(diào)系統(tǒng)，適用于小型轎車空調(diào)系統(tǒng)的研發(fā)。壓縮機(jī)總成的裝配位置與原裝系統(tǒng)相同，重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī)支架及漲緊機(jī)構(gòu)，仍采用V型皮帶輪。風(fēng)機(jī)、干燥器、電磁閥及各部件，位置和型號與威馳轎車原裝系統(tǒng)選配相同。管路走向及固定方式與原裝基本相同，對接口尺寸按我公司標(biāo)準(zhǔn)做相應(yīng)的修改。 第三章吉利LG1空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1汽車空調(diào)的工作原理汽車空調(diào)系統(tǒng)采用的是蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，圖3.1為其工作原理圖。圖3.1汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理1壓縮機(jī)2排氣管3冷凝器4風(fēng)扇5、7高壓液管6干燥儲液器8膨脹閥9低壓液管10蒸發(fā)器11鼓風(fēng)機(jī)12感溫包13吸氣管汽車空調(diào)制冷循環(huán)主要由下列四個(gè)過程組成：1）壓縮過程,低溫抵壓的制冷劑氣體被壓縮機(jī)吸入，并壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體。該過程的主要作用是壓縮增壓，以便氣體液化。這一過程是以消耗機(jī)械功作為補(bǔ)償?shù)摹Ｔ趬嚎s過程中，制冷劑狀態(tài)不發(fā)生變化，而溫度、壓力不斷上升，形成過熱氣體。2）.冷凝過程.制冷劑氣體有壓縮機(jī)排除后進(jìn)入冷凝器。此過程的特點(diǎn)是制冷劑的狀態(tài)發(fā)生變化，即壓力和溫度不變的情況下，由氣態(tài)逐漸向液態(tài)轉(zhuǎn)變。冷凝后的制冷劑液體呈高溫高壓狀態(tài)。3）.節(jié)流膨脹過程,高溫高壓的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器。該過程的作用是制冷劑降溫降壓、調(diào)節(jié)流量、控制制冷能力。其特點(diǎn)是，制冷劑經(jīng)膨脹閥時(shí)，壓力、溫度急劇下降，由高溫高壓液體變成低溫低壓液體。4）.蒸發(fā)過程,制冷劑液體經(jīng)膨脹閥降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，吸熱制冷后從蒸發(fā)器出口被壓縮機(jī)吸入。此過程的特點(diǎn)是制冷劑狀態(tài)有液態(tài)變化成氣態(tài)，此時(shí)壓力不變。節(jié)流后，低溫低壓液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中不斷吸收氣化潛熱，既吸收車內(nèi)的熱量又變成低溫低壓的氣體，該氣體又被壓縮機(jī)吸入在進(jìn)行壓縮。壓縮機(jī)直接由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)做功后變成高溫、高壓的蒸汽輸出到冷凝器，冷凝器風(fēng)扇使流經(jīng)冷凝器的蒸汽溫度降低，高溫高壓蒸汽冷凝成為較高溫度的飽和過冷液體，通過高壓液管流入干燥儲液器，經(jīng)干燥和過濾后，流過膨脹閥。通過膨脹閥的節(jié)流作用，制冷劑變成濕蒸汽而進(jìn)入蒸發(fā)器，在定壓下吸收空氣中的熱量而氣化（從而使流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣的溫度降低成為冷氣，并通過鼓風(fēng)機(jī)送入車內(nèi)，降低車內(nèi)的空氣溫度）。氣化后的制冷劑變成低溫低壓的過熱蒸氣，其又進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。此即完成了汽車空調(diào)的一個(gè)制冷循環(huán)。通過制冷劑這樣周而復(fù)始地循環(huán)，即實(shí)現(xiàn)了車廂內(nèi)制冷的目的。 3.2對微弛空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集本系統(tǒng)為仿制系統(tǒng)，外形尺寸于原裝系統(tǒng)基本相當(dāng)。散熱板及翅片示意圖，由于為仿制所以測量尺寸不夠精準(zhǔn)，所以其各部分?jǐn)?shù)據(jù)均 需要驗(yàn)算。 1、蒸發(fā)器設(shè)計(jì)散熱板:寬Wt=58mm，高Ht=2.5mm，鋁板厚t=0.5mm?？傻?內(nèi)部流道尺寸hH=Ht2t=1mmWh=Wt2t=57mm翅片：寬度Wf=58mm，高度Hf=8mm，厚t=0.1mm。翅片角度l=36，間距Lf=2mm。 2、冷凝器設(shè)計(jì)冷凝器選用平行流式，散熱層多孔扁管和翅片結(jié)構(gòu)尺寸：翅片寬度16mm，高度8mm，厚度0.135mm，翅片間距1.5mm，百葉窗角度27，扁管外壁面高度2mm，寬度16mm，分4個(gè)流層，扁管數(shù)目依次是14-9-7-5。取迎面風(fēng)速4.5m/s。3其他部分由于本身沒采用進(jìn)口件，而且對于本公司來說主要是選配。所以沒有仿制微弛。 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.3空調(diào)系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算為了消除車室內(nèi)多余熱量以維持溫度恒定，所需要向車室內(nèi)供應(yīng)的冷量稱為冷負(fù)荷。為了消除車室內(nèi)多余濕量以維持車室內(nèi)相對濕度恒定，所需除去的濕量稱為濕負(fù)荷。汽車空調(diào)熱濕負(fù)荷的計(jì)算，是確定送風(fēng)量和正確選者空調(diào)裝置的依據(jù)。1空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是估算冷負(fù)荷，以便壓縮機(jī)的選配和兩器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中主要是針對壓縮機(jī)的選配，我們采用較容易確定的太陽輻射熱QS和玻璃滲入熱QG，他們的總合占系統(tǒng)的70%。即可得總負(fù)荷，為了安全再取k=1.05的修正系數(shù)。 轎車一般的工況條件：冷凝溫度tc=63，蒸發(fā)溫度te=0,膨脹閥前制冷劑過冷溫度tsc=5,蒸發(fā)器出口制冷劑氣體過熱度tsh=5,壓縮機(jī)吸氣溫度ts=10,室外溫度ti=35,室內(nèi)溫度t0=27,轎車正常行駛速度ve=40km/h,壓縮機(jī)正常轉(zhuǎn)速n=1800r/min. 太陽輻射熱的確定由于太陽照射，汽車車身溫度升高，在溫差的作用下，熱量以導(dǎo)熱方式傳如車室內(nèi)，太陽輻射是由直射或散射輻射構(gòu)成，車體外表面由于太陽輻射而提高了溫度，同時(shí)向外反射輻射熱，因此，車體外表面所受的輻射強(qiáng)度按下式計(jì)算：Q1=（IG+IS-IV）F=（IG+IS）F其中表面吸收系數(shù)，深色車體取=0。9，淺色車體取=0。4；IG太陽直射輻射強(qiáng)度，取IG=1000W/m2IS太陽散射輻射強(qiáng)度，取IS=40W/m2IV車體表面反射輻射強(qiáng)度，單位為W/m2F車體外表面積，單位為m2，實(shí)測F=1.2m2 可將太陽輻射強(qiáng)度化成相當(dāng)?shù)臏囟刃问?，與室外空氣溫度疊加在一起，構(gòu)成太陽輻射表面的綜合溫度tm。對車身維護(hù)結(jié)構(gòu)由太陽輻射和照射熱對流換熱兩不部分熱量組成：Qt=a（tm-t0）+（tm-ti）*F式中:Qt太陽輻射及太陽照射得熱量，單位為W；a室外空氣與日照表面對流放熱系數(shù)，單位為W/m2Ktm日照表面的綜和溫度，單位為C。K車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室內(nèi)的傳熱系數(shù)，單位為W/m2K；to車室外設(shè)計(jì)溫度，取為35C。ti車室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，取為27C。應(yīng)采用對流換熱推測式求解，但是由于車速變化范圍大，車身外表面復(fù)雜，難以精確計(jì)算，一般采用近似計(jì)算公式：=1.163（4+12）Wc是汽車行駛速度，可以采用40km/h計(jì)算：代入上式得:a=51.15W/(m2k) 取K=4.8W/（K）,=0.9,I=IG+IS=1040W,因?yàn)?所以:=+由于室內(nèi)外溫差不大，上式后項(xiàng)近似t0，得：=+=+35=51.73所以可得:=1145.58W。 玻璃窗滲入的熱量Qb太陽輻射通過玻璃窗時(shí)，一部分被玻璃吸收，提高了玻璃本身的溫度，然后通過溫差傳熱將熱量導(dǎo)入車室內(nèi)，另有大部分熱量將通過玻璃直接射入車內(nèi)，玻璃的滲入熱量是由溫差傳熱和輻射熱兩部分組成。=（-）+上式中，A玻璃窗面積，A=2.63m2；K玻璃窗的傳熱系數(shù)，K=6.4W/(m2K)；tB玻璃外表面溫度，取車室外溫度，35；ti車室外溫度，27C玻璃窗遮陽系數(shù)，C=0.6非單層玻璃的校正系數(shù)，=1通過單層玻璃的太陽輻射強(qiáng)度qb=+單位為（W/）；通過玻璃窗的太陽直射透射率，取=0.84通過玻璃窗的太陽散射透射率，取=0.08將以上各參數(shù)代入式可得:Qb=1465.22W制冷量的確定Qg=（Qt+Qb）/70%=（1145.58+1465.22）/0.7=3729.7W實(shí)際冷負(fù)荷Qs=kQg=1.05*3729.7=3916.19故而，機(jī)組制冷量取Q0=4000W。即可 壓縮機(jī)的選配大部分汽車空調(diào)壓縮機(jī)由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)呈一定的比例，在很大的范圍內(nèi)同步變化，再加上其固定是通過支架與發(fā)動機(jī)剛性的連接，工作條件非常的差，因此對汽車空調(diào)壓縮機(jī)有比家用空調(diào)壓縮機(jī)更高的要求。汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)對壓縮機(jī)的要求：1在設(shè)計(jì)選用壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)能保證在極端情況下任能具令人滿意的降溫性能。2有良好的低溫性能，在怠速和底速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，具有較大的制冷能力和效率。3降溫速率要快，即成員進(jìn)入車室后，在最短的時(shí)間內(nèi)滿足成員的舒適性要求。4壓縮機(jī)內(nèi)部運(yùn)動機(jī)構(gòu)應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)變排量控制。5壓縮機(jī)要具有高溫高壓的保護(hù)性能。6壓縮機(jī)在發(fā)動機(jī)室內(nèi)的安裝位置應(yīng)便于拆卸和維修。7由于汽車經(jīng)常在顛簸的道路上高速行駛，而且壓縮機(jī)又通過支架與發(fā)動機(jī)或底盤剛性的連接，因此要求壓縮機(jī)有良好的抗振性。 冷凝溫度tc=63，蒸發(fā)溫度te=0,膨脹閥前制冷劑過冷溫度tsc=5,蒸發(fā)器出口制冷劑氣體過熱度tsh=5,壓縮機(jī)吸氣溫度ts=10,室外溫度ti=35,室內(nèi)溫度t0=27,轎車正常行駛速度ve=40km/h,壓縮機(jī)正常轉(zhuǎn)速n=1800r/min.壓縮機(jī)吸氣管路的壓降PS=67.26KPa,壓縮機(jī)排氣管路壓降Pd=81KPa。駕駛室熱負(fù)荷Qh=3916.19W.1確定壓縮機(jī)的的排氣壓力，吸氣壓力，排氣比焓及溫度（1）根據(jù)制冷劑的蒸發(fā)溫度te和冷凝溫度tc，查表HFC134a飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表，得其蒸發(fā)壓力的冷凝壓力分別為：Pe=292.82Kpa，Pc=1803.9Kpa（2）額定空調(diào)工況壓縮機(jī)的排氣壓力，認(rèn)為高于制冷劑的冷凝壓力81Kpa即：Pd=PC+Pd=1803.9+81=1884.9KPa。（3）壓縮機(jī)的吸氣壓力認(rèn)為低于制冷劑的蒸發(fā)壓力67.26KPa即：Ps=PePd=292.8267.26=225.56KPa。（4）根據(jù)PS和ts，查表HFC134a過熱蒸氣的熱力性質(zhì)表得：壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比焓hs=407.952KJ/Kg，比體積s=0.098914m3/Kg，比熵SS=1.7822KJ/(KgK)。（5）根據(jù)PS和SS，查HFC134a過熱蒸氣的熱力性質(zhì)表得：壓縮機(jī)等比熵壓縮終了的制冷劑比焓hds=455.813KJ/Kg。（6）額定空調(diào)工況下壓縮機(jī)的指示效率i為：i=Te/Tc+bte=(5+273.15)/(60+273.15)+0.0020=0.835（7）額定工況下，壓縮機(jī)的排氣比焓為：hd=hs+（hdshs）/i=407.952+（455.813407.952）0.835=447.916KJ/Kg。（8）根據(jù)Pd和hd，查HFC134a過熱蒸氣的熱力性質(zhì)表得：額定工況下壓縮機(jī)的排氣溫度td=87.10。2計(jì)算額定空調(diào)工況制冷系統(tǒng)所需制冷量。（1）根據(jù)以知條件，膨脹閥前制冷劑液體溫度t4/為：t4/=tctsc=635=58。（2）蒸發(fā)器出口制冷劑氣體溫度為：t1=te+tsc=5+5=10。（3）按t4/查表有：蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑比焓h5/=279.312KJ/Kg，按t1和Pe查表有：蒸發(fā)器出口制冷劑比焓h1=404.40KJ/Kg。（4）在額定空調(diào)工況下，蒸發(fā)器的單位制冷量qe,s為：qe,s=h1h5/=404.40279.312=125.1KJ/Kg。（5）穩(wěn)態(tài)工況，制冷系統(tǒng)所需制冷器應(yīng)與車廂熱負(fù)荷平衡，計(jì)算是應(yīng)留有一定的余量，以考慮實(shí)際情況與車廂熱負(fù)荷平衡是可能存在的差距。設(shè)該余量為10%，則制冷系統(tǒng)所需制冷量Qe,s為：Qe,s=1.1Qh=1.13488.2W=3837W3將額定空調(diào)工況下制冷系統(tǒng)所需制冷量換算成壓縮機(jī)所需制冷量（1）額定空調(diào)工況下制冷系統(tǒng)所需制冷劑的單位質(zhì)量流量qm,s為：qm,s=Qe,s/qe,s=3.837/125.1=0.03067Kg/s。（2）額定空調(diào)工況下壓縮機(jī)的單位質(zhì)量制冷量qe,c為：qe,c=h1/h5/=420.434279.312=141.122KJ/Kg。（3）額定空調(diào)工況下壓縮機(jī)的單位體積制冷量qv,c為：qv,c=qe,c/s=141.122/0.081233=1737.250KJ/m3。（4）對于穩(wěn)態(tài)過程，制冷系統(tǒng)中各組成部件的制冷劑質(zhì)量流量應(yīng)當(dāng)一致，因而額定空調(diào)工況壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流量應(yīng)為：qm,c=qm,s=0.03067Kg/s。該工況壓縮機(jī)所需制冷量Qe,c=qe,cqm,c=141.1220.03067=4.328KW。4將額定空調(diào)工況下壓縮機(jī)制冷量換算成測試工況壓縮機(jī)制冷量（1）壓縮機(jī)的測試工況條件：制冷劑冷凝溫度tc,t=60;制冷劑的蒸發(fā)溫度te,t=5;膨脹閥前制冷劑液體過冷度tsc,t=0;壓縮機(jī)的吸氣溫度ts,t=t1/=20;壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1800r/min;壓縮機(jī)吸氣管路壓降PS=67.26Kpa;壓縮機(jī)排氣管路的壓降Pd=81Kpa。（2）根據(jù)制冷劑的蒸發(fā)溫度te,t和冷凝溫度tc,t，查表得測試工況下，制冷劑的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力分別為Pe,t=349.63KPa。Pc,t=1681.30KPa。壓縮機(jī)吸氣壓力Pst=pe,tPS,t=349.6367.26=282.37KPa.壓縮機(jī)的排氣壓力Pd,t=Pc,t+Pd=1681.30+81=176230KPa。（3）根據(jù)ts,t和Pst，查表有壓縮機(jī)測試工況下吸氣比焓hst=415.833KJ/Kg，吸氣比體積st=0.079484m3/Kg。吸氣比熵Ss,t=1.79074KJ/(KgK)。（4）根據(jù)膨脹閥前制冷劑液體溫度t4=tc,ttsc,t=60，查表得膨脹閥前制冷劑液體比焓h4=287.397KJ/Kg。（5）測試工況壓縮機(jī)的單位質(zhì)量制冷量：qe.t=hs.th4=415.833287.397=128.436KJ/Kg。（6）測試工況壓縮機(jī)單位體積制冷量qv,t為：qv,t=qct/st=128.436/0.079484=1615.872KJ/m3。（7）由于額定空調(diào)工況下和測試工況西啊的冷凝壓力（冷凝溫度）蒸發(fā)壓力（蒸發(fā)壓力），排氣壓力及吸氣壓力均可相同，則兩種工況壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)也相同，即：t=c。于是所選壓縮機(jī)在測試工況下所需制冷量是：Qe,t=Qe,c(t/c）（qv,t/qv,c）=4.3281615.875/1737.25=4.026KW。5測試工況壓縮機(jī)所需制冷劑單位質(zhì)量流量qm,t為：qm,t=Qe,t/qe,t=4.026/128.436=0.03135Kg/s。6確定測試工況下壓縮機(jī)所需軸功率（1）根據(jù)Pd,t和Ss,t，查表得壓縮機(jī)等比熵壓縮終了的制冷劑比焓hd,s=458.190KJ/Kg，制冷劑溫度td,s=85.94。（2）測試工況下壓縮機(jī)單位等比熵壓縮功Wts,t為：Wts,t=hd,shs,t=458.190415.833=42.357KJ/Kg。（3）測試工況下壓縮機(jī)的理論等比熵功率Pts,t為：Pts,t=Wts,tqm,t=42.3570.03135=1.328KW。（4）測試工況壓縮機(jī)指示效率i,t為：i,t=Te,t/Tc,t+bte,t=（5+273.15）/（60+273.15）+0.0025=0.845。（5）測試工況壓縮機(jī)指示功率Pi,t為：Pi,t=Pts,t/i,t=1.328/0.845=1.572KW。（6）測試工況下壓縮機(jī)摩擦功率Pm,t為：Pm,t=1.3089D2SinPm10-5=1.3089(3510-3)618000.5010510-5=0.595KW。（7）測試工況下，壓縮機(jī)所需軸功率Pe,t為：Pe,t=Pi,t+Pm,t=1.572+0.595=2.167KW。7根據(jù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n的指定值和Qe,t，Pe,t，qm,t的計(jì)算結(jié)果粗選擇壓縮機(jī)的型號當(dāng)Qe,t=4.026KW，qm,t=0.03135Kg/s時(shí)，壓縮機(jī)氣缸工作容積大約在550cm3左右，試選取壓縮機(jī)型號是SE5H14。8SE5H14壓縮機(jī)的校核空調(diào)系統(tǒng)工作的PH圖： 壓縮機(jī)理論排量qvt=138cm3/r，n=1800r/min。有qvth=138180060/1003=14.904m3/h。壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)取=0.72.則有實(shí)際排氣量qvr=qvth=0.7214.904=10.7m3/h。查表得：壓縮機(jī)標(biāo)況下比體積1=0.06935m3/Kg，以及空調(diào)系統(tǒng)各比焓為：h1=413.2KJ/Kg，h2s=443.5KJ/Kg，h3/=279.3KJ/Kg。即有壓縮機(jī)的質(zhì)量流量qmr=qvr/1=10.7/0.06935=154.3Kg/h。實(shí)際循環(huán)制冷量Qe=qm（h1h3）=154.3（413.2279.3）/3600=5.74KW。壓縮機(jī)的功率Pe=qmr（h2sh1）/(3600im)i指示效率取0.78m機(jī)械效率取0.92Pe=154.3（443.5413.2）/（36000.780.92）=1.806KW實(shí)際制冷系數(shù)=Qe/Pe=5.74/1.806=3.189選定壓縮機(jī)根據(jù)壓縮機(jī)的校核計(jì)算，有壓縮機(jī)氣缸容積Vcy=550cm3;理論排氣量Vth=138cm3/r；制冷量可達(dá)Qet=5.74KW4.026KW；質(zhì)量輸氣量qmr,t=0.0425Kg/s0.03135Kg/s；壓縮機(jī)的軸功率Pe,t=1.806=4.0213）計(jì)算制冷劑側(cè)的表面的傳熱系數(shù)，由=5，查得R134a飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)表及物理性質(zhì)圖，可得：液態(tài)制冷劑的密度=1277.15kg/m3液態(tài)制冷劑的動力粘度=270.310-6kg/ms液態(tài)制冷劑的普朗特?cái)?shù)氣態(tài)制冷劑的動氣粘度=11.17510-6kg/ms氣態(tài)制冷劑的熱導(dǎo)率=12.2210-3mW/(mK)目前已知制冷劑進(jìn)口干度為0.3，出口過熱，因此平均干度0.650由此，可計(jì)算其余參數(shù)的平均值。動力粘度的平均值為=17.21210-6kg/ms每一散熱板制冷劑質(zhì)量流量4.210-3kg/s散熱板內(nèi)孔的制冷劑質(zhì)量流速570.27kg/s雷諾數(shù)101484干度平均值=0.5338由上面的計(jì)算可以看到，制冷劑干度從0.30.53381變化，后面還有過熱蒸氣區(qū)。因此很難準(zhǔn)確計(jì)算每一階段所占的百分比，只能經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。在此，取過熱蒸氣區(qū)為20%，出干燥點(diǎn)之前的兩相區(qū)為28%，干燥點(diǎn)之后的兩相區(qū)為52%。)干燥點(diǎn)之前的兩相區(qū)取干度0.417則在散熱板內(nèi)孔內(nèi)，制冷劑氣液兩相均為紊流工況的Lockhart-Martinelli數(shù)7.51.10151制冷劑兩相流折算成全液相時(shí)，在折算流速下的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)制冷劑兩相流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）過熱區(qū)：）干燥點(diǎn)之后的兩相區(qū)取干度0.766，則把0.5343代入兩相換熱公式，計(jì)算11173得最后，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)7935(m2.K)14）計(jì)算總傳熱系數(shù)及傳熱面積，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ra0.0005m2.K/W,則傳熱系數(shù)K為W/(m2.K)而對數(shù)平均溫差12.655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，因此按純逆流方式計(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(shí)也增加了液膜熱阻。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)平均溫差之積乘上一個(gè)系數(shù)，取系數(shù)為0.4，則需總傳熱面積m2與前面計(jì)算出的3.27m2的相對誤差為3.5%15）計(jì)算空氣側(cè)阻力損失空氣側(cè)摩擦阻力因子=0.079則空氣側(cè)阻力損失241.5Pa結(jié)論：結(jié)合我們的蒸發(fā)器，從理論上是符合要求的。但為了安全起見，還需要用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來證明設(shè)計(jì)結(jié)果。 汽車空調(diào)各組成部件的安裝匹配在系統(tǒng)匹配的設(shè)計(jì)中，除應(yīng)注意制冷系統(tǒng)內(nèi)壓縮機(jī)的選配，冷凝器,蒸發(fā)器的外形尺寸設(shè)計(jì)，膨脹閥和貯液干燥器等部件的相互匹配關(guān)系如何達(dá)到相互協(xié)調(diào),盡量達(dá)到高效節(jié)能的效果，給部件匹配最佳,還應(yīng)注意各換熱器芯體與風(fēng)機(jī)及其外殼之間，分液頭與各制冷劑管路之間的接合的工藝控制，以使整個(gè)系統(tǒng)在經(jīng)常運(yùn)行工況下，其空調(diào)性能和噪聲等指標(biāo)都得到最佳。汽車空調(diào)裝置主要由制冷系統(tǒng)，采暖系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)組成。為適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)類型和用途汽車的匹配需要，汽車空調(diào)裝置的組成也會不同。汽車本身結(jié)構(gòu)非常緊湊，可供安裝空調(diào)設(shè)備的空間極為有限，對車用空調(diào)的外形體積和質(zhì)量要求較高。空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，外觀設(shè)計(jì)和布置不僅要與車身內(nèi)飾和外觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保持整車的完美，還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。吉利LG1空調(diào)系統(tǒng)的布置如下:壓縮機(jī)直接裝在發(fā)動機(jī)側(cè),由發(fā)動機(jī)皮帶盤驅(qū)動.冷凝器安裝在發(fā)動機(jī)冷卻水箱前.由水箱冷卻風(fēng)扇冷卻,不需另裝風(fēng)扇.干燥器直接焊裝在冷凝器側(cè)板上,這樣減少零件數(shù)目,使系統(tǒng)簡單化,故障率底.蒸發(fā)器箱體總成(包括蒸發(fā)器芯子,熱力膨脹閥)安裝在駕駛室儀表盤下,這樣便于風(fēng)道的布置. 系統(tǒng)的其它主要部件的選擇:膨脹閥的設(shè)計(jì):在制冷系統(tǒng)中,膨脹閥具有節(jié)流降壓,調(diào)節(jié)流量,防止液擊和異常過熱的制作用等三種功能,是制冷系統(tǒng)中的重要部件.(1)節(jié)流降壓,使從冷凝器來的液態(tài)制冷劑降壓成為容易蒸發(fā)的低溫低的霧狀物進(jìn)入蒸發(fā)器,即分割了制冷劑的高壓側(cè)與低壓側(cè),但工質(zhì)的液體狀態(tài)沒有變.(2)調(diào)節(jié)流量,由于制冷負(fù)荷的改變以及壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化,要求流量作相應(yīng)的調(diào)整,以保持車內(nèi)溫度的恒定,制冷劑工作正常.膨脹閥就起了把進(jìn)入蒸發(fā)器的流量自動調(diào)節(jié)到制冷循環(huán)的合理程度的作用.(3)控制流量,防止液擊和異常過熱的發(fā)生.膨脹閥以感溫包作為感溫元件控制流量大小,保證蒸發(fā)器尾部有一定的過熱度,保證蒸發(fā)器的總?cè)芊e的有效利用,并防止異常過熱的發(fā)生.膨脹閥的工作原理： 膨脹閥的選擇與安裝.膨脹閥的容量與膨脹閥入口處液體制冷劑的壓力(或冷凝溫度),過冷度,出口處制冷劑的壓力(或蒸發(fā)溫度)及閥開度有關(guān).為空調(diào)配置選配膨脹閥時(shí),所選的膨脹閥容量一定要與蒸發(fā)器相匹配.容量選得過大,是閥經(jīng)常處于小開度下工作,閥開閉頻繁,影響車內(nèi)溫度的恒定,并降低閥門的使用壽命;容量選得過小,則流量太小,不冷滿足車內(nèi)制冷量的要求.一般情況下膨脹閥的容量應(yīng)比蒸發(fā)器能力大(2030)%.同一個(gè)膨脹閥,在不同的工況下容量差別是很大的,這與工作時(shí)的冷凝壓力及蒸發(fā)壓力的壓差直接相關(guān).系統(tǒng)的工況要求:冷凝溫度tc=63，蒸發(fā)溫度te=0,膨脹閥前制冷劑過冷溫度tsc=5,蒸發(fā)器出口制冷劑氣體過熱度tsh=5.系統(tǒng)的制冷量為Qe,s=4000W.由于t0=te=0,查制冷劑的熱力性質(zhì)表,可的該溫度下制冷劑的飽和蒸汽比焓h0=400085J/kg,以及在該溫度下制冷劑飽和液體的比焓h6=206669J/kg,根據(jù)t0=5,t1=to+tsh=5,查制冷劑的熱力性質(zhì)圖和表,可得蒸發(fā)器出口制冷劑過熱蒸汽比焓h1=409501J/kg,根據(jù)t4=tc-tsc=63-5=58h4查制冷劑的熱力性質(zhì)圖和表,可得蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑濕蒸汽的比焓h5=h4=279312J/kg.在該額定空調(diào)工況,系統(tǒng)的單位質(zhì)量制冷量qe,s為:qe,s=h1-h5=409501-279312=130189J/kg系統(tǒng)中制冷劑的單位流量qm,s為:qm,s=Qe,s/qe,s=4000/130.189=0.0301kg/s在同一工況下,流過熱力膨脹閥的制冷劑的質(zhì)量流量,應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛏哟笥谙到y(tǒng)中制冷劑的質(zhì)量流量,即取qr,txv=0.035kg/s.由于閥前制冷劑的溫度h4=58,蒸發(fā)溫度為te=0,與熱力膨脹閥的額定標(biāo)準(zhǔn)條件不相同,按經(jīng)驗(yàn)可取K=0.9,故熱力膨脹閥總的額定容量Qe,txv為:Qe,txv=qm,txv(h0-h6)K=0.035*(400085-206669)*0.9=44183W所以熱力膨脹閥的總?cè)萘繛?4.183KW.膨脹閥的安裝要求:(1)膨脹閥一般要求應(yīng)直立安裝,不允許倒置.(2)感溫包一般安裝在蒸發(fā)器水平出口的上表面,要包扎牢靠,保證感溫包與管子有良好的接觸,接觸面要清潔,要貼緊,并用隔熱防潮膠包好.必要時(shí)膨脹閥本體也用隔熱膠包好.(3)外平衡熱力膨脹閥要裝在感溫包后面管段的上表面處.(4)對于外調(diào)式膨脹閥,必須在發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行調(diào)整,并應(yīng)由熟練的空調(diào)技術(shù)人員進(jìn)行. 儲液干燥器及液體指示器制冷系統(tǒng)中,會由于制造時(shí)沒有處理干凈而帶入的微量的碎屑,塵土,或者由于制冷劑的不純凈而帶入的贓物,也可能由于制冷劑對系統(tǒng)部件內(nèi)壁發(fā)生侵蝕作用而脫落雜質(zhì).如果這些污物積聚在膨脹閥內(nèi),將阻礙制冷劑的流通,因此,因此管路中必須安裝過濾器,并且還需要經(jīng)常清洗.制冷系統(tǒng)中,臨時(shí)性的存儲一下在冷凝器中液化的制冷劑,根據(jù)制冷負(fù)荷的需要,隨時(shí)供給蒸發(fā)器,并補(bǔ)充系統(tǒng)中的微量滲透需要.由于一般制冷工質(zhì)遇到水會對金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用,而且水在膨脹閥中容易形成冰堵現(xiàn)象,影響制冷劑工作正常進(jìn)行,所以需要干燥器.儲液干燥器結(jié)構(gòu)圖儲液干燥器的結(jié)構(gòu)1干燥器體2干燥器蓋3視液玻璃鏡各部分的結(jié)構(gòu)與作用如下:4易熔塞5過濾器6干燥劑(1)儲液罐,補(bǔ)充蒸發(fā)器負(fù)荷7引出管的瞬時(shí)需要,補(bǔ)充系統(tǒng)中的微量滲透.儲液量約為系統(tǒng)工質(zhì)體積的1/3.(2)干燥劑,是一種能從氣體,液體或固體中去掉潮氣的固體物質(zhì),如硅膠,分子篩等.分子篩具有吸附速率高,可以加速系統(tǒng)的干燥速度;堆比重大,從而可減小干燥器的重量.因此,一般選用分子篩式.干燥劑作用為吸水.水是系統(tǒng)破壞性最強(qiáng)的物質(zhì),1.腐蝕,水能促進(jìn)油與制冷劑的反應(yīng).使制冷劑分解產(chǎn)生酸,酸則引起破壞性腐蝕.2.冰堵.水能在膨脹閥口結(jié)冰,從而影響制冷劑的流動.3.臟堵,水會促進(jìn)淤渣的形成,并堵塞膨脹閥節(jié)流管.4.渡銅現(xiàn)象.在R134a系統(tǒng)中若存在水分,有可能造成銅管上的銅分子沉積到銅零件的表面,造成渡銅現(xiàn)象,使壓縮機(jī)部件卡死.(3)細(xì)濾器,能阻止干燥劑中的的灰塵及制冷劑帶來的其他固體碎屑進(jìn)入制冷系統(tǒng).一般有一到兩個(gè),即一端一個(gè)或出口處.(4)引出管,它的作用是確保離開儲液罐的制冷劑100%為液態(tài).引處管要插到底部.(5)粗濾器,由金屬網(wǎng)構(gòu)成,起著輔助過濾碎屑物和固定干燥劑的作用.(6)觀察窗,又稱視液玻璃,有兩個(gè)作用:一是指示系統(tǒng)中是否有足夠的制冷劑;二是指示制冷劑中是否有水分.觀查窗安裝在液管通路中或儲液罐的出口處.這樣便于觀察.發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)氣泡或泡末,則說明系統(tǒng)工作不正?；蛑评鋭┎粔?(7)易熔塞,是一種安全措施,一般安裝在儲液干燥器的頭部,用鏍塞擰入.中間是一種銅鋁合金,但制冷工質(zhì)溫度升到(95110),易熔合金熔化,制冷劑逸出,避免了系統(tǒng)中的其他部件的破壞. 制冷系統(tǒng)的連接部件:汽車制冷系統(tǒng)的連接部件主要是連接蒸發(fā)器,冷凝器和壓縮機(jī)的管路組成,通常分為軟管和硬管,軟管又分為金屬軟管(波紋管),橡膠軟管和熱塑性軟管,在使用組合上,通常要硬管和軟管要配合使用.其主要結(jié)構(gòu)：1.壓板，壓板主要是增加連接的牢固程度和密封性，因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)管路屬于高壓部件，僅靠螺栓連接可能由于長期使用后發(fā)生密封不嚴(yán)現(xiàn)象。2.套管，用于硬管和軟管連接，套管和硬管將軟管夾在其中，在壓接機(jī)上壓接即連在一起。3.橡膠軟管，用于硬管之間的連接過渡，主要作用是隔振。避以免系統(tǒng)安裝在不同部位的部件剛性的連接在一起。同時(shí)它的絕熱性也比硬管強(qiáng)。4.O型密封圈，管路與管路，管路與其它部件之間連接的主要密封件。它們的性能要求1.尺寸,內(nèi)徑和長度要保證供需雙方的要求;2.外觀質(zhì)量,在管及其組合件上不允許有影響使用性能和安裝的缺陷;軟管內(nèi)表面應(yīng)清潔干燥,無破損,裂紋,氣泡,縮孔,起紋,凸起等缺陷;軟管各層之間應(yīng)結(jié)合牢固3.拉伸性能.軟管組件要具有能承受一定的拉力而不損壞的性能.4.滲透量,制冷劑的滲透量不得大于初始制冷劑質(zhì)量的10%.5.耐高溫性.在135+_2的條件下放置168h,冷卻到室溫下,內(nèi)外表面無肉眼看得見的裂紋內(nèi)外表面無肉眼看得見的裂;在2.4Mpa壓力實(shí)驗(yàn)條件下,保壓5min,無泄露現(xiàn)象.6.耐低溫性.在經(jīng)-40+_2的耐低溫實(shí)驗(yàn)條件下,內(nèi)外表面無肉眼看得見的裂內(nèi)外表面無肉眼看得見的裂;在2.4Mpa壓力實(shí)驗(yàn)條件下,保壓5min,無泄露現(xiàn)象.7.耐真空性,在抽真空到81kPa并保壓2min的實(shí)驗(yàn)外徑的塌陷率不大于軟管初始外徑的20%.8.長度變化率.軟管在規(guī)定的壓力作用下變化率為-4%-+2%.9.爆破壓力.軟管組合件的最小爆破壓力不小于12Mpa.10.耐壓性.在規(guī)定的壓