空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書編制：審核：批準(zhǔn)：第 1頁共12頁第一部分設(shè)計(jì)計(jì)算條件輸入BU整車資料：長 X 寬 X 高：4943 m m X 1852 m m X 1474 m m前窗：S= 1.2 m 2 , 傾角64.5 ,陽面投影面積：S=0.52 m 2后窗：S=0.9 m2, 傾角18.6 ,陽面投影面積：S=0.85m 2側(cè)窗：S= 1.1m 2 , 傾角63.4 ,陽而投影面積：S=0.49m 2天窗面枳：A4=0.39m 2玻璃總面積：3.59m2頂蓋：S= 3.46 m2底板：S= 3.92 m2前圍：S= 1.5 m22車身側(cè)面積（除玻璃面積）：S=4.6m :3駕駛室內(nèi)部容積（

2、除內(nèi)飾）：S=3.6m ：乘員數(shù)：5人設(shè)計(jì)計(jì)算條件：度季制冷）室外溫度：38c （汽車空調(diào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為38C,此計(jì)算書取38C）太陽輻射：1000W向2 （行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為830W,此計(jì)算書取1000W而2）車室內(nèi)溫度：24C （行業(yè)經(jīng)驗(yàn)公式：T內(nèi)=20 + 0.5（1外20）=29C,此處取24C） 車速：40km 41設(shè)計(jì)計(jì)算條件：（冬季制熱）室外溫度：-25 （GB4 12782H991標(biāo)準(zhǔn)要求）太陽輻射：0車室內(nèi)溫度：20 （GB/T 12782-1991標(biāo)準(zhǔn)要求為15*C以上，此處取20*0 車速：40km Al空調(diào)的負(fù)荷按照獲得時(shí)間的角度來分為：穩(wěn)態(tài)負(fù)荷和動(dòng)態(tài)負(fù)荷，穩(wěn)態(tài)負(fù)荷由 新風(fēng)傳熱、車

3、身傳熱、人體熱濕負(fù)荷等構(gòu)成，動(dòng)態(tài)的熱負(fù)荷與車內(nèi)附件的材料熱 性質(zhì)有關(guān)。它包括日照輻射，其中包括車內(nèi)設(shè)施蓄熱，沒有相關(guān)的材料的熱性 質(zhì)，很難準(zhǔn)確的計(jì)算。第 2頁共12頁第二部分制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(夏季)整車熱負(fù)荷1、玻璃的溫差傳熱和日射得熱在存在太陽輻射的外界條件下，一部分熱量被玻璃吸收，一部分通過玻璃 透射形成日射得熱，還有一部分被玻璃反射，被玻璃吸收得熱量與外界溫度而 綜合產(chǎn)生傳熱，構(gòu)成玻璃溫差傳熱，通過玻璃透射的熱量，被車內(nèi)設(shè)施吸收形 成蓄熱和放熱量。在此次計(jì)算中，認(rèn)為日射得熱全部變成空調(diào)系統(tǒng)的瞬態(tài)熱負(fù) 荷。故 Q =Qgi+Qg2Qgi：為由于車內(nèi)外溫差而傳入的熱量QG2：為由于太陽輻射而

4、傳熱的熱量。Qgi =K w A = 6.4X 3.59X ( 38C- 24)= 322 (W )K或：綜合傳熱系數(shù)，取值為6.4w血2.CA w玻璃總面積3.59m 2Q G2= ( n + P。b/q ) U XSn：太陽輻射通過玻璃的透入系數(shù)，此處取 0.56P：玻璃對(duì)太陽輻射熱的吸收系數(shù)，此處取 0.34a b：內(nèi)表面放熱系數(shù)，一般取16.7 ,描2工a H一車外空氣與日照表面的對(duì)流放熱系數(shù)，與車速有關(guān)，一般取40km加時(shí)的 對(duì)流放熱系數(shù)為40.6 w向2.U：車窗的太陽輻射量S：遮陽修正系數(shù)，此處取0.46U=A / E+ ( A m-A 跛)X E= 2.23X1000+ ( 3

5、.59-2.23) X 41.7= 2287 (W )A欣：玻璃陽面投影總面積，A岐=0.52+0.83 + 0.49+0.39= 2.23 m 2E ：車窗外表面的太陽輻射強(qiáng)度，取 1000W /m2fe：車窗外表面的太陽散射輻射強(qiáng)度，取 41.7W /m 2第 3頁共12頁Q G2= ( q + p a B/a h ) U XS=(0.56 + 0.34 X 16.7 /40.6) X 2287X0.46= 736故 Q =Qgi + Qg2= 322 + 736= 10582、新風(fēng)產(chǎn)生的熱負(fù)荷及門窗的漏熱量Q 新=lo n(ho -hj)n 一乘員人數(shù)，n=5b一新風(fēng)量ZA.小時(shí)，取值1

6、1m 3/h. A (最小不小于lOm/h.人)P-空氣密度，取1.14kg&3ho 一室外空氣的焰值上一車室內(nèi)空氣的嬉值此工況下，車室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度為 50%,車室外相對(duì)濕度為50%,III H4)圖可以查得 hi=47.8kj/kg , ho=92.4 kj/kg,PQ = lo n (ho hx)= 11X5X1.IX (92.4H7.8) X 1000 /3600= 749 (W )3、車身傳熱量Q 乍鄉(xiāng)=KF其中：K 一車身各部分的綜合傳熱系數(shù)，參考其它資料，取K=4.8w/fn2 Cm 1 =車身表面的當(dāng)量溫度，車室內(nèi)的空氣溫度% =為+ a + 一位圣)(k)其中to 一室外溫

7、度Ig，Is 一太陽的直射強(qiáng)度和散射強(qiáng)度一表面吸收系數(shù)，它與車身的顏色有關(guān)，0,1,現(xiàn)取車身表面顏色為黑色，故取=0.9a 一室外空氣的對(duì)流換熱系數(shù)：40.6w友2 .c第 4頁共12頁(1)、車頂表面綜合溫度G =to + (Jt fc) (k)cc 09= 38+ uoot 41.7)10.6+ 4.8)=58.7 COQ 乍網(wǎng)-KF ( tn t)= 4.8X3.46X ( 58.7-24)= 576 ( W )e)側(cè)面散射強(qiáng)度為水平表面的一半；直射強(qiáng)度取水平表面直射強(qiáng)度的一半上 上0.9tw = s - ds + lGM)=38+ Q00& 41.7)X0.5=48.4 ()(k)(4

8、0.6 4.8)Q = KFAt=4.8X 4.6X 08.4-24)=539 (W )G)、車地板熱負(fù)荷取地表面溫度為60,計(jì)算出地表面的熱輻射，取“板=200W故” )tht 板=t +F+k)0.9 x =38+x2004 0.6 4.8)=42 ()Q 或二 KFAt= 4.8X3.92X ( 42- 24)= 339 (W )(4)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的傳熱參考其它的資料，取發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前圍板表面溫度為80,故Q itura = KFAt= 4.8X1.507X ( 80-24)= 405 ( W )綜上所述，整個(gè)車身的傳熱量為第 5頁共12頁Q乍。二Q等底+ Q何+ Q區(qū)+ Q= 259+249

9、+393+405 = 1306 ( W )4、人體的熱負(fù)荷環(huán)境模擬試驗(yàn)條件中乘坐人員為1人，實(shí)際乘坐人員為5人其中1人為司機(jī)，其余4人為乘客，參考相關(guān)資料，綜合不同膚色人種，取司 機(jī)的熱負(fù)荷Q的=170w,成年男子乘員為Q嚷3 =108W，考慮到乘坐的人 群，取群集系數(shù)P=0.89 故：Q人二Q司機(jī)+n Pq =170+4X0.89X 108=554 ( w)二、整車濕負(fù)荷在空調(diào)系統(tǒng)的制冷的過程中，在降低車室內(nèi)空氣的溫度的同時(shí)，一部分 空氣中水蒸汽也被冷卻下來，形成冷卻水。(1)在24c的環(huán)境條件下，人體的散濕量約為do=56g/h,故總散濕量為 Do = ndo = 5X56 = 280 g

10、/h(2)車室內(nèi)總質(zhì)量為：M = Pv=1.14X 3.5= 4.0 ( Kg)在24C,相對(duì)濕度為50%的環(huán)境條件下，其含濕量為di=9.3g/Kg, hi=47.8k.U,設(shè)蒸發(fā)器表面空氣溫度8C,此處相對(duì)濕度為100%的濕空氣，在24C 環(huán)境時(shí)，相對(duì)濕度為36%,含濕量為d:= 6.7 g,Kg, h2= 41 kj.kgo(3)假設(shè)風(fēng)機(jī)在整車上的風(fēng)量為LoF80m 3上，故由于人體散濕而產(chǎn)生 的含濕量的增加為：d = DoX ( V/L o) 4- m= 280X ( 3.5/180) -r 4= 0.51 (g/Kg )由 H-D 圖可知，ZH = 1 kj/kg=A + 3600Q

11、 n ( x P) Lo=1X 103X480X1.14-e- 3600= 152 (W )第 6頁共12頁三、空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷Q =Q +Q0+Q車身+Q人+ Q濕=1058+749+1859+554+152= 3834根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在實(shí)際選用汽車空調(diào)時(shí)還應(yīng)有5%15%的余量，此處取10%。因 此：Q =3834X1.1= 4217 (W )四、空調(diào)系統(tǒng)的性能計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)制冷顯應(yīng)和空調(diào)系統(tǒng)的總符合相等，即 Q朽Q =4217W(注：標(biāo)桿車空調(diào)系統(tǒng)制冷量為4329W.)因該計(jì)算值稍低于標(biāo)桿車空調(diào)系統(tǒng)制冷量，因此CP2空調(diào)系統(tǒng)制冷量的設(shè)計(jì)目標(biāo)可按標(biāo)桿車樣件設(shè)定，即：Q 冷二 4329W = 43

12、30W按照汽車空調(diào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q C /T 656-2000規(guī)定，設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)如下:蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)干球溫度：27蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)濕球溫度：19.5-C蒸發(fā)風(fēng)機(jī)端電壓：13.5V冷凝器進(jìn)風(fēng)干球溫度：35冷凝器迎面風(fēng)速：4.5m6壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速：1800rpmHVAC裝置：制冷、吹面、內(nèi)循環(huán)模式1、空調(diào)送風(fēng)量的確定Hs蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)口空氣端值，Hb =55.5 KJ/kgH、一蒸發(fā)器出風(fēng)口空氣熔值，設(shè)蒸發(fā)器出風(fēng)干球溫度9C,濕度95%,則其空氣始值Hx= 25.2 KJ/kgH一蒸發(fā)器進(jìn)出口空氣培差H = Hb - Hx = 55.5-26.1 = 30.3 KJ/kgP -蒸發(fā)器室內(nèi)空氣密度1.136kg血第 7

13、頁共12頁空調(diào)送風(fēng)量：即HVAC狀態(tài)下蒸發(fā)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量應(yīng)達(dá)到:V 風(fēng)=Q 空/S XA H)=4330X3600 /(1.156X 30.3X1000)=445 ( m3/h)(注：標(biāo)桿車空調(diào)送風(fēng)量約為440m3/ho )2、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)蒸發(fā)器制冷量：Q /二Q冷二4330W 按照協(xié)眾公司L235XW 60規(guī)格的層符式蒸發(fā)器的換熱效率性能特性，蒸發(fā) 器芯體迎風(fēng)面積預(yù)算為：S /二 Q 篇 /B 9=4330 /8 = 541 ( cn2)B，一協(xié)眾L235XW 60規(guī)格層登式蒸發(fā)器芯體的單位迎風(fēng)面積換熱性能 系數(shù)，此處取P =8 W /fem 2 o蒸發(fā)器芯體高度H/二S岫/235 = 230m

14、 m ,(實(shí)際蒸發(fā)器芯體高度只能按板 片模具的疊片自由高度確定，此處計(jì)算值可作為設(shè)計(jì)疊片高度的指導(dǎo))因此，蒸發(fā)器芯體尺寸規(guī)格為：L235XW 60X H226(注：標(biāo)桿車蒸發(fā)器芯體尺寸規(guī)格為：L225XW60 XH228 ,制冷量為433OW。)3、膨脹閥的選配膨脹閥的制冷容量：Q影=mQ外=1.25X4330= 5413W m一比例因子，取值范圍此處取1.25 因此可選用膨脹閥規(guī)格為：1.5T(注：標(biāo)桿車空調(diào)系統(tǒng)采用CCOT方式，即采用集流管控制，無膨脹閥。)4、壓縮機(jī)排量的確定Q 蕉二 G (H a-Hs)其中：G壓縮機(jī)實(shí)際排氣的質(zhì)量流量Ha -蒸發(fā)器出口制冷劑的培值，設(shè)蒸發(fā)器出口壓力0.

15、196MPa,蒸發(fā)器出口過熱度取5C,則蒸發(fā)器出口制冷劑狀態(tài)為過熱氣體，其 培值 Ha=396.1KJ/kg。Hs一膨脹閥入口制冷劑的蠟值，設(shè)膨脹閥入口壓力1.47MPa,冷凝器過冷度取5C,則膨脹悶入口制冷劑狀態(tài)為過冷液體，其增值 Hs=271KJ/kgo因此：G = Q /(Ha-H5)=4330 /096.1- 271)=124.6 ( Kg/h)第 8頁共12頁n 壓縮機(jī)1：作轉(zhuǎn)速，n = 1800 ipmU.-壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)的比容，取 U. = 0.074 m3/kg壓縮機(jī)理論所需排氣量：V 3 = G uaX106 /(60n)= 85.4 (m女)壓縮機(jī)標(biāo)稱排氣量：V b=Vs

16、/n。一壓縮機(jī)容積效率。不同形式壓縮機(jī)n值大不相同，n值應(yīng)根據(jù)實(shí)際所 選壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及型號(hào)確定。綜合臺(tái)架性能、市場質(zhì)量表現(xiàn)、成本等因素，首選壓縮機(jī)為重慶建設(shè)JSS系列 旋葉式壓縮機(jī)。其n值約為75%80%左右。因此：Vb = Vs / n =85.4/0.7585.4/0.8 = 107-114 (m It)按照上述壓縮機(jī)排量范圍，確定首選壓縮機(jī)具體型號(hào)為：JSS-120o該壓縮機(jī)標(biāo)稱排量:：120cc(注：標(biāo)桿車壓縮機(jī)型號(hào)為DKS-15 ,標(biāo)稱排量為147 nli/r ,容積效率約為60%65%。) 5、冷凝器的設(shè)計(jì)冷凝器的熱負(fù)荷確定：Q冷被二nQ.或= Q +0旅n 一比例因子，一般家用空調(diào)

17、選用 n = 1.2,因?yàn)槠嚳照{(diào)上的冷凝器工作條件惡劣，通常選用n=1.4Q 冷青二 n Q 篇=1.4X4330= 6062 ( W )按照協(xié)眾公司W(wǎng) 16規(guī)格平行流冷凝器的換熱效率性能特性，冷凝器芯體迎風(fēng)面積預(yù)算為：S 冷. 二 Q 機(jī) /B 冷二 6062 /6 = 1010 (cm 2)B . 一協(xié)眾N 16規(guī)格平行流冷凝器芯體的單位迎風(fēng)面積換熱性能系數(shù)，此處取 6W 2。為保證空調(diào)系統(tǒng)制冷效果良好及系統(tǒng)工作穩(wěn)定，冷凝器散熱性能設(shè)”通常都是最大化原則，冷凝器的迎風(fēng)面積應(yīng)盡可能大。因此，冷凝器芯體的最終迎風(fēng)面 積應(yīng)至少但不限J達(dá)到1010cm 2。(注：標(biāo)桿車?yán)淠餍倔w尺寸規(guī)格為：L6

18、50XW12 XH370 ,即芯體迎風(fēng)面枳為2300cm2,Jt換熱量為11136W” )第三部分制熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(冬季)一、 空調(diào)的熱負(fù)荷1、玻璃的溫差傳熱和日射得熱第 9頁共12頁Q gi =K w A ff At= 6.4X 3.435X (- 25*C-2OC) =- 989 (W )由于無太陽輻射,因此QG2 =0 故 Qlt Q G1 +Q G2 = -989 + 0=-989 ( W )2、新風(fēng)產(chǎn)生的熱負(fù)荷及門窗的漏熱量Q =lo n(ho -hj)n 一乘員人數(shù)，n=2+3一新風(fēng)量隊(duì).小時(shí)，取值11m 3H人(最小不小于10 m 3A人)P-空氣密度，取1.14kg向3ho 一

19、室外空氣的焰值，ho =- 24.7kJ/kgh1一車室內(nèi)空氣的焰值，hx = 38.6 kj/kg 故 Q 新=lo nP(ho -hi)= 11 X5/3600X1.14X (- 24.7- 38.6) X 1000 =-1102 ( W )3、車身傳熱量 (1)、車頂 Q 乍用. = KF At= 4.8X 1.556X (- 25-20)=- 336 (W )ex側(cè)面 Q =KFA t=4.8X2.123X (- 25-20)= -459 (W ) G)、車地板熱負(fù)荷 Q = KF At= 4.8X4.551X (- 25- 20)=-983 ( W )(4)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的傳熱第10頁共1

20、2頁發(fā)動(dòng)機(jī)為發(fā)熱體，取Q般,二0綜上所述，整個(gè)車身的傳熱量為Q 1 q = Q 例+Q 防, + Q 晨 +Q M=-336459 983+ 0=-1778 (W )4、人體的熱負(fù)荷由于人體是發(fā)熱體，因此取Q A- =0故：冬季空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷為：Q* = Q 1 +Q / + Q 3 + Q /=- 989-1102-1778+ 0=-3869 ( W )根糖計(jì)算結(jié)果，在實(shí)際選用汽車空調(diào)時(shí)還應(yīng)有5$15$的余量，此處取10%。因此：Q, X =() 取.=3869 1.1 4256 WQ = 4260 W二、空調(diào)系統(tǒng)的性能確定空調(diào)系統(tǒng)制熱量應(yīng)和冬季空調(diào)系統(tǒng)的總符合相等，即Q秒二Q ,二4260 W(注