緒論第一章 空調(diào)

汽車空調(diào)天津科技大學(xué)汽車教研室2013年10月1課程簡介：

本課程介紹有關(guān)汽車空調(diào)的基本理論，包括蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基本原理；壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流裝置等的結(jié)構(gòu)、工作原理。課程安排及考核：

總學(xué)時20課時，講課18學(xué)時，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時；考核：100分鐘閉卷考試；參考資料：

汽車供暖與空調(diào)系統(tǒng),機(jī)械工業(yè)出版社,(美)B.H.德威金斯著.2本課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容空氣調(diào)節(jié)的發(fā)展歷史汽車空調(diào)的制冷原理汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)類型和結(jié)構(gòu)組成汽車空調(diào)裝置分類和布置汽車空調(diào)采暖與通風(fēng)汽車空調(diào)控制系統(tǒng)汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展3空調(diào)的應(yīng)用456緒論重點(diǎn)：1空調(diào)的定義2汽車空調(diào)的功用一空調(diào)（空氣調(diào)節(jié)）的定義通常講的空調(diào)指的是什么？汽車空調(diào)具有哪些功能？所謂空調(diào)，既是按照人們的使用目的，用人為的方法把一定空間范圍內(nèi)的空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度調(diào)節(jié)控制在要求的范圍內(nèi)的過程。7二汽車空調(diào)的功用提高駕乘的舒適性和安全性。

溫度：夏季22℃～28℃，冬季16℃～18℃；

濕度：夏季50％～60％，冬季40％～50％；

空氣流速：在0.2m／s以下低速流動最佳。潔凈度

主要有四個方面：1）制冷；2）取暖（除霜）；3）空氣的更換和凈化；4）控制車內(nèi)空氣的濕度（除霧）。緒

論舒適性安全性良好的視線81.前風(fēng)窗玻璃除霜、除霧2.前車門玻璃除霜除霧3.側(cè)面通風(fēng)口4.中間通風(fēng)口5.前排下部通風(fēng)口6.后排下部通風(fēng)口9三空氣調(diào)節(jié)及汽車空調(diào)的發(fā)展歷史15世紀(jì)末，意大利達(dá)·芬奇制造了第一臺通風(fēng)機(jī)，為空調(diào)工程準(zhǔn)備了基本條件；1872年美國波義耳設(shè)計(jì)制成了第一臺氨制冷壓縮機(jī)，為空調(diào)工程的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。19世紀(jì)后半葉，克勒謀（StuartW.Cramer）設(shè)計(jì)并在紡織廠安裝了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，獲得了60多項(xiàng)專利權(quán)。1906年，克勒謀正式定義了AirConditioning的英語名稱。1901年，開利爾（WillisH.Carrier）創(chuàng)建了世界上第一所暖通實(shí)驗(yàn)室，在空調(diào)發(fā)展史上建立了一個重要的里程碑，美國人尊稱他為“空氣調(diào)節(jié)之父—FatherofAirConditioning”。緒論101927年，第一臺暖風(fēng)汽車空調(diào)在美國出現(xiàn)。1940年，美國通用開始生產(chǎn)制冷空調(diào)。1954年，美國通用首先在納什(NASH)牌轎車上安裝了冷暖一體化的空調(diào)系統(tǒng)。1964年，美國通用汽車公司將自動控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)安裝在卡迪拉克轎車上。1973年，美國通用和日本五十鈴公司聯(lián)合開發(fā)了微機(jī)控制的汽車空調(diào)。從此，功能完備的汽車空調(diào)便在全球得到普及應(yīng)用。緒論11四我國汽車空調(diào)的發(fā)展1966年，長春一汽接受為中央首長制造紅旗保險車的任務(wù)，此前，在外事活動中乘用前蘇聯(lián)制的吉斯--115型無空調(diào)裝置的保險車，夏季使用時用冰塊制冷。1969年工程技術(shù)人員成功研制出第一臺汽車空調(diào)裝置，并安裝在紅旗保險車上。1971年開始，第一機(jī)械工業(yè)部撥款在一汽建立了壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器生產(chǎn)車間，開始批量生產(chǎn)汽車空調(diào)裝置。1980年，一汽為紅旗牌高級旅游車設(shè)計(jì)制造了客車空調(diào)裝置。緒論121986年，一汽完成了出口的解放牌載重車，援蘇丹廣播車，援越南冷藏車，中蘇邊界沖突中血漿貯存車等一系列特種車輛的制冷裝置的制造任務(wù)。1981年，上海內(nèi)燃機(jī)油泵廠為上海牌轎車研制了轎車空調(diào)裝置，壓縮機(jī)采用六缸雙向斜盤式結(jié)構(gòu)。

至此，國內(nèi)主要的兩個轎車生產(chǎn)基地都有了自己的汽車空調(diào)裝置生產(chǎn)廠。

改革開發(fā)后，國內(nèi)掀起了汽車空調(diào)熱，上百個企業(yè)紛紛爭上汽車空調(diào)項(xiàng)目。緒論13第一章汽車空調(diào)制冷原理本章重點(diǎn)：制冷的基本原理制冷劑的特性使用制冷劑應(yīng)注意的事項(xiàng)制冷劑壓焓圖理論制冷循環(huán)的四個過程本章難點(diǎn)：理論制冷循環(huán)的四個過程14

第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)常用溫度單位描述單位代號一與空調(diào)有關(guān)的常用名詞1溫度：用來衡量物質(zhì)冷熱程度的物理量。攝氏度標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰水混合物的溫度定為0℃，水沸騰的溫度定為100℃，中間平分為100份。℃華氏度0℃--32℉，100℃--212℉，中間平均分成180份。

t2=32+1.8×t1℉t2熱力學(xué)溫度-絕對溫度以0℃--273K，100℃--373K。

t3=t1+273K-開爾文t3t1第一章汽車空調(diào)制冷原理152.冷和熱當(dāng)觸摸的物體溫度低于體溫時，人們的感覺---冷；當(dāng)觸摸的物體溫度高于體溫時，人們的感覺---熱。

3.顯熱和潛熱顯熱：能使物質(zhì)溫度發(fā)生變化的那部分熱；潛熱：能使物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化而溫度不變的那部分熱。TQ－50℃100℃0℃冰水+冰水蒸氣+水蒸氣單相區(qū)吸收的熱量使物質(zhì)溫度上升屬于顯熱給冰加熱兩相區(qū)吸收的熱量沒有使物質(zhì)溫度發(fā)生變化屬于潛熱solid2phaseliquid2phasevapour第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)164.熱量：當(dāng)物質(zhì)有熱出入而使溫度發(fā)生變化時，溫度變化的大小與出入熱的量有關(guān)，這種熱的量叫熱量。單位：焦耳（J）

熱量高溫物體低溫物體熱的傳遞方式：傳導(dǎo)對流輻射5.濕度：一定體積和溫度的空氣中所含水蒸氣的多少叫濕度。需要傳熱介質(zhì)不需要傳熱介質(zhì)第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)176壓力：單位面積上所承受的法向作用力。1Mpa=1*106pa1bar=1*105pa7.送風(fēng)壓力：送風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口之間的壓差。8.制冷能力：單位工作時間內(nèi)制冷機(jī)所能轉(zhuǎn)移的熱量的多少。（單位：J/h)9.制冷負(fù)荷：制冷機(jī)需要轉(zhuǎn)移的總熱量。第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)18二有關(guān)制冷劑狀態(tài)的術(shù)語1飽和蒸氣：制冷劑液體和蒸氣共存，二者可相互轉(zhuǎn)換而處于動態(tài)平衡的狀態(tài)，叫飽和蒸氣。

飽和溫度飽和壓力飽和壓力越高，飽和溫度越高。如：氨----飽和溫度為30℃時，飽和壓力為11.69bar;

飽和溫度為40℃時，飽和壓力為15.85bar。不同種類的制冷劑飽和溫度和飽和壓力的變化關(guān)系不同。2濕蒸氣：含飽和液的飽和蒸氣稱為濕飽和蒸氣，簡稱濕蒸氣。3干度：X=濕蒸氣中的蒸氣量/濕蒸氣總量干飽和蒸氣X=1

飽和液X=0第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)194焓與壓焓圖焓（h）：指制冷劑在各種狀態(tài)下保有的能量。

包括內(nèi)能：分子熱運(yùn)動的總能量（平、轉(zhuǎn)、振）---U外能：為保持一定的比容與外壓相對抗而具有的能量--pvh=U+pv(KJ/Kg)制冷劑壓焓圖：用來描述制冷循環(huán)中，制冷劑狀態(tài)變化的曲線。第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)20Cm---飽和液線；Cn---干蒸氣線；紅色---等溫線一個臨界點(diǎn)兩條飽和線三個狀態(tài)區(qū)一條等溫線制冷劑壓焓圖：第一章汽車空調(diào)制冷原理第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)21第二節(jié)制冷的基本原理及制冷循環(huán)TQ－50℃100℃0℃冰冰+水水水+蒸氣水蒸發(fā)成蒸汽----吸熱蒸發(fā)可以制冷于水—吸熱于環(huán)境—散失熱，溫度降低我們曾經(jīng)有過的體驗(yàn)？第一章汽車空調(diào)制冷原理22一制冷的基本原理

當(dāng)液體蒸發(fā)成氣體時，會從周圍環(huán)境中吸收熱量而使周圍環(huán)境溫度降低。二簡單的制冷裝置第一章汽車空調(diào)制冷原理第二節(jié)制冷的基本原理及制冷循環(huán)液態(tài)制冷劑保溫容器氣態(tài)制冷劑控制閥溫度降低23第二節(jié)制冷的基本原理及制冷循環(huán)我們需要連續(xù)的制冷，如何實(shí)現(xiàn)？冷凝實(shí)驗(yàn)將蒸發(fā)的制冷劑回收—冷凝--再蒸發(fā)……制冷劑不斷地將車室內(nèi)的熱量帶到車室外散失掉。車內(nèi)的熱量主要由以下幾個熱源點(diǎn)產(chǎn)生：----外部的空氣、陽光、路面、乘員、發(fā)動機(jī)液態(tài)制冷劑保溫容器氣態(tài)制冷劑控制閥液化24連續(xù)循環(huán)的條件熱力學(xué)第一定律：能量守衡定律；熱力學(xué)第二定律：熱量只能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體，從低溫物體汲取能量必須付出代價（做功、耗能）。第一章汽車空調(diào)制冷原理25三蒸氣壓縮式制冷循環(huán)車室內(nèi)制冷循環(huán)

車室外第一章汽車空調(diào)制冷原理第二節(jié)制冷的基本原理及制冷循環(huán)26以壓縮機(jī)和膨脹閥為界：低壓側(cè)：從膨脹閥經(jīng)蒸發(fā)器到壓縮機(jī)，制冷劑呈低溫低壓狀態(tài)，相應(yīng)的管道稱為低壓管--L；高壓側(cè)：從壓縮機(jī)經(jīng)冷凝器膨脹閥到，制冷劑呈高溫高壓狀態(tài)，相應(yīng)的管道稱為高壓管--H；高壓側(cè)低壓側(cè)第一章汽車空調(diào)制冷原理第二節(jié)制冷的基本原理及制冷循環(huán)2728第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油一制冷劑（Refrigerant)

制冷系統(tǒng)中，完成熱量傳遞的工作介質(zhì),又稱為制冷工質(zhì)、冷媒。1.制冷劑的作用

制冷劑在制冷系統(tǒng)中沿著一定的順序經(jīng)過各個部件循環(huán)流動，以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。使制冷劑不停地從低溫?zé)嵩次鼰?，向高溫?zé)嵩捶艧?，?shí)現(xiàn)連續(xù)的制冷。第一章汽車空調(diào)制冷原理292.制冷劑的特性

1）物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變化時，物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化；

2）蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力低(易于蒸發(fā));凝固點(diǎn)很低(流動性);

液體的蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力的變化而變化。水的蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力的變化情況:3）無毒，不易燃，對金屬無腐蝕作用。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油303.制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷第一階段:從1830年到1930年，主要采用NH3、CO2、H2O等作為制冷劑，用了約100年的時間。第二階段:從1930年到1990年，主要采用不含氫的鹵代烴-CFC，含氫的鹵代烴-HCFC，使用了約60年。第三階段:從1990年至今，進(jìn)入了以不含氯的鹵代烴-HFC為主的時期。新型制冷劑的研究開發(fā)仍未停止，包括對CO2的研究。314.常用制冷劑的種類和編號無機(jī)化合物-氨、水、二氧化碳。

編號：R+（700+分子量），如氨為R717，二氧化碳為R744；氟利昂（氯氟烴類）、烷烴（甲烷、乙烷、丙烷）

編號：CmHnFpCLqBrr,,命名為R（m-1)(n+1)pBr,如CF2CL2為R12。

近年來用化學(xué)組成表示制冷劑種類：不含氫的鹵代烴-CFC，含氫的-HCFC，不含氯的鹵代烴-HFC?；旌现评鋭?共沸和非共沸。調(diào)節(jié)沸點(diǎn)和熱力性能。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油325.汽車空調(diào)用制冷劑1）氟利昂---氯氟烴類

如：R12（CFC-12）---分子式CCl2F2早期的汽車空調(diào)制冷劑都是用R12。優(yōu)點(diǎn)：作為制冷劑，熱力性能好。缺點(diǎn)：過多的進(jìn)入大氣會破壞臭氧層。大氣臭氧層損耗潛能值：ODP=1，全球變暖潛值GWP=4500，CO2的為1第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油331-CFCsreleased2-CFCsriseintoozonelayer3-UVreleasesClfromCFCs4-Cldestroysozone5-Depletedozone-moreUV6-MoreUV–moreskincancer第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油34歷史資料：七十年代發(fā)現(xiàn)由于大量使用氟利昂致使大氣中的臭氧層被破壞，從而導(dǎo)致地球上的生物遭受紫外線的損壞：使皮膚癌和白內(nèi)障患者增加，損壞人的免疫力，使傳染病的發(fā)病率增加。破壞生態(tài)系統(tǒng)。過量的紫外線輻射會使植物的生長和光合作用受到抑制，使農(nóng)作物減產(chǎn)。紫外線輻射也可能導(dǎo)致某些生物物種的突變。引起新的環(huán)境問題。過量的紫外線能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，又帶來光化學(xué)大氣污染。。1985年于維也納制訂了《保護(hù)臭氧層維也納公約》。

351987年9月在加拿大的蒙特利爾召開了專門性的國際會議，并簽署了《關(guān)于消耗臭氧層的蒙特利爾協(xié)議書》，于1989年1月1日起生效，對R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC類的生產(chǎn)進(jìn)行限制。1990年6月在倫敦召開了該議定書締約國的第二次會議，增加了對全部CFC、四氯化碳（CCL4）和甲基氯仿（C2H3CL3）生產(chǎn)的限制，要求締約國中的發(fā)達(dá)國家在2000年完全停止生產(chǎn)以上物質(zhì)，發(fā)展中國家可推遲到2010年。1992年于哥本哈根召開蒙特利爾議定書締約國第四次會議，并決定逐步削減CFC工質(zhì)產(chǎn)量、于2030年前完全停止使用HCFC工質(zhì)。歷史資料：362）R134a（HFC-134a)---分子式CH2F-CF3

特點(diǎn)：沸點(diǎn)-26.5℃，冰點(diǎn)：-101.6℃。熱力學(xué)性能與R12相近。

不含Cl，不會破壞臭氧層。所以是R12的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

無氟冰箱?無色，無味，無毒。腐蝕有色金屬如：銅和鉛。對某些橡膠有腐蝕。非易燃易爆，但在高溫下、遇明火或紅熱表面時將分解出有毒的刺激性氣體。具有很強(qiáng)的吸濕性。屬于溫室氣體。全球變暖潛值GWP=420。

目前與其它制冷劑混合構(gòu)成新型制冷劑使用。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油373）新型制冷劑清華綠色制冷劑---清華綠冷：R415A（F22和R152a的混合物）、R415B替代R12和R134a，用于汽車空調(diào)。LXR2a替代R12，用于R12離心式制冷機(jī)組。技術(shù)特點(diǎn)：1、環(huán)境性能好。2、安全性能好。3、熱工性能好。比CFC類制冷劑節(jié)電5%以上；制冷速度快，冷量提高10%以上；能效比（COP值）提高15%以上。4、使用性能好。無需更改原制冷系統(tǒng)。R410AR410A是近共沸混合制冷劑，由R32和R125組成。ODP=0，主要用來替代R22，單位容積制冷量較大，傳熱性能及流動性能較好，但同溫度下壓力值比R22高約60%。R407CR407C是非共沸混合制冷劑，是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%的R32、25%的R125和51%的R134a組成，ODP=0，單位容積制冷量大，但傳熱性能較差。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油38R12與R134a特性比較394）天然制冷劑CO2優(yōu)點(diǎn)：對臭氧層無破壞作用；可以從工業(yè)廢氣中提取而認(rèn)為沒有溫室效應(yīng)；無毒性，不可燃；運(yùn)動粘度低；價格低廉，維修時不用回收。蒸發(fā)潛能大，單位容積制冷量是R12的8.25倍，系統(tǒng)可做得輕巧、緊湊。缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)正常的制冷壓縮循環(huán)，是超臨界循環(huán)，因而通常條件下制冷能力低，功耗大；工作壓力高，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高，節(jié)流損失大；低壓下與潤滑油的相容性下降。上海交大在研中。第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油406.使用制冷劑的注意事項(xiàng)：1）盛有制冷劑的鋼瓶，應(yīng)放置在陰涼、干燥、通風(fēng)的庫房中；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下制冷劑的蒸發(fā)溫度在零下幾十度,p52。2）避免直接接觸人體；

若濺到皮膚上應(yīng)如何處理？3）如有泄漏，應(yīng)避免明火和高熱金屬；4）制冷劑之間不能混用。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油41二制冷機(jī)油制冷機(jī)油又稱作冷凍機(jī)油或冷凍潤滑油。純凈時無味，呈淡黃色，混有雜質(zhì)時呈棕黑色，并有強(qiáng)烈氣味。1制冷機(jī)油的作用1）潤滑作用：潤滑軸承、活塞環(huán)、連桿曲軸等，減少磨損延長壽命；2）冷卻作用：與制冷劑一起循環(huán)，因而能帶走摩擦表面的熱量；3）密封作用：潤滑油滲入各密封面形成油膜，阻止制冷劑的泄漏.第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油422制冷機(jī)油在空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)：大部分的制冷機(jī)油存留在壓縮機(jī)內(nèi)，一部分存留在冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)：所以要求在更換壓縮機(jī)、冷凝器或蒸發(fā)器時，應(yīng)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充一部分制冷機(jī)油；一部分制冷機(jī)油融于制冷劑中，隨制冷劑循環(huán)流動。在空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑排空后，融于制冷劑的制冷機(jī)油也被排出，所以在重新充注制冷劑前應(yīng)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充制冷機(jī)油；第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油433對制冷機(jī)油的要求1）凝固點(diǎn)要低；2）化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定；3）粘度適中,且受溫度影響要?。?）閃點(diǎn)溫度要高，以防燃燒或結(jié)炭；5）與制冷劑的互溶性要好；6）揮發(fā)性要差；7）不含水分(強(qiáng)吸濕品），以避免運(yùn)行時產(chǎn)生冰堵；4注意事項(xiàng)

制冷劑不同，使用的冷凍機(jī)油也不同，要與相應(yīng)的制冷劑、壓縮機(jī)配合使用。第一章汽車空調(diào)制冷原理第三節(jié)制冷劑及冷凍潤滑油44潤滑油的種類R12：國產(chǎn)：13、18、25、30號冷凍潤滑油進(jìn)口：日本SUNISO3GS～SUNISO5GSR134a代號為PAG或者ESTER的冷凍潤滑油45第四節(jié)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的熱力循環(huán)一制冷系統(tǒng)的理論循環(huán)理論循環(huán)的簡化條件：1壓縮過程和節(jié)流減壓過程是絕熱的；2蒸發(fā)過程和冷凝過程都是在飽和狀態(tài)下；3忽略制冷劑在