【正文】 摘要汽車空調(diào)的普及，是提高汽車競(jìng)爭(zhēng)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(duì)舒適性，可靠性，安全性的要求愈來(lái)愈高。國(guó)內(nèi)近年來(lái)，汽車生產(chǎn)廠家越來(lái)越多，產(chǎn)量越來(lái)越大，大量中高檔車需要安裝空調(diào)。因此，對(duì)汽車空調(diào)的研究開(kāi)發(fā)特別重要。本論文針對(duì)吉利LG—1空調(diào)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì),對(duì)普通轎車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)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 汽車空調(diào)的作用及其發(fā)展 汽車工業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展必然會(huì)帶動(dòng)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(duì)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(lái)看，其發(fā)展的速度也是驚人的。1927年就誕生了較為簡(jiǎn)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(guó)Packard公司生產(chǎn)出第一臺(tái)裝有制冷機(jī)的轎車。1954年才真正將第一臺(tái)冷暖一體化整體式設(shè)備安裝在美國(guó)Nash牌小汽車上。1964年，在Cadillac轎車中出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)控溫的汽車空調(diào)。1979年，美國(guó)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(duì)車室進(jìn)行制冷，采暖，通風(fēng)換氣，除霜（霧），空氣凈化等。我國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)長(zhǎng)速度雖然較快，但是目前國(guó)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(kāi)發(fā)、研究并舉的階段。 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(dòng)力源處理上，車用空調(diào)壓縮機(jī)只能采用開(kāi)啟式的結(jié)構(gòu)型式，這就帶來(lái)空調(diào)系統(tǒng)軸封要求高，制冷劑容易泄漏的問(wèn)題。2）作為空調(diào)的對(duì)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力時(shí)，必須考慮其對(duì)汽車動(dòng)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(lái)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(jué)得空間極為有限，不僅對(duì)車用空調(diào)裝置的外形、體積和質(zhì)量要求較高，而且對(duì)其性能和選型也會(huì)帶來(lái)影響。5）汽車是運(yùn)動(dòng)中的物體，對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)各組成部件的振動(dòng)、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(duì)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 課題主要目的本空調(diào)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化開(kāi)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(hào)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(duì)接口尺寸按我公司標(biāo)準(zhǔn)做相應(yīng)的修改。 第三章吉利LG—1空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 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)。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7——高壓液管6—干燥儲(chǔ)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(guò)程組成：1）．壓縮過(guò)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(guò)程的主要作用是壓縮增壓，以便氣體液化。這一過(guò)程是以消耗機(jī)械功作為補(bǔ)償?shù)摹Ｔ趬嚎s過(guò)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(guò)熱氣體。2）.冷凝過(guò)程.制冷劑氣體有壓縮機(jī)排除后進(jìn)入冷凝器。此過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(guò)冷液體，通過(guò)高壓液管流入干燥儲(chǔ)液器，經(jīng)干燥和過(guò)濾后，流過(guò)膨脹閥。通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。 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(cè)量尺寸不夠精準(zhǔn)，所以其各部分?jǐn)?shù)據(jù)均 需要驗(yàn)算。 蒸發(fā)器設(shè)計(jì)散熱板:寬Wt=58mm，高Ht=，鋁板厚δt=?？傻?內(nèi)部流道尺寸hH=Ht—2δt=1mmWh=Wt—2δt=57mm翅片：寬度Wf=58mm，高度Hf=8mm，厚δt=。翅片角度αl=36186。，間距Lf=2mm。 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，，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14975。3．其他部分由于本身沒(méi)采用進(jìn)口件，而且對(duì)于本公司來(lái)說(shuō)主要是選配。所以沒(méi)有仿制微弛。 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算空調(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(duì)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(duì)壓縮機(jī)的選配，我們采用較容易確定的太陽(yáng)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=。 轎車一般的工況條件：冷凝溫度tc=63176。，蒸發(fā)溫度te=0176。,膨脹閥前制冷劑過(guò)冷溫度△tsc=5176。,蒸發(fā)器出口制冷劑氣體過(guò)熱度△tsh=5,壓縮機(jī)吸氣溫度ts=10176。,室外溫度ti=35176。,室內(nèi)溫度t0=27176。,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(yáng)輻射熱的確定由于太陽(yáng)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(yáng)輻射是由直射或散射輻射構(gòu)成，車體外表面由于太陽(yáng)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+ISIV）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(yáng)直射輻射強(qiáng)度，取IG=1000W/m2IS——太陽(yáng)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(cè)F= 可將太陽(yáng)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(yáng)輻射表面的綜合溫度tm。對(duì)車身維護(hù)結(jié)構(gòu)由太陽(yáng)輻射和照射熱對(duì)流換熱兩不部分熱量組成：Qt=[a（tmt0）+（tmti）]*F式中:Qt——太陽(yáng)輻射及太陽(yáng)照射得熱量，單位為W；a——室外空氣與日照表面對(duì)流放熱系數(shù)，單位為W/m2Ktm——日照表面的綜和溫度，單位為176。C。K——車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)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35176。Cti——車室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，取為27176。C應(yīng)采用對(duì)流換熱推測(cè)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：160