【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頂 /(α 2+K 頂 )+t2 車側(cè) 綜合溫度： tc側(cè) =ρ I 側(cè) /(α 2+K 側(cè) )+t2 式中： ρ：車外表面吸收系數(shù)，取 ； I 頂 ：車頂太陽(yáng)輻射強(qiáng)度： I 頂 =I 水平 =1000W/m178。； I 側(cè) ：車側(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度： I 側(cè) =（ I 垂直 +I 散 ） /2=(160+40)/2=100W/m178。 α 2：車外空氣與車表面的對(duì)流放熱系數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)公式： α 2 =（ +√ v） /= K 頂 ：車頂傳熱系數(shù) K 側(cè) ：車側(cè)傳熱系數(shù) t2 ：環(huán)境溫度 38℃ 壁面?zhèn)鳠峄竟剑?Q=KFΔ t 式中： K ：傳熱系數(shù)； F ：傳熱面積； Δ t：溫 差。 16 為簡(jiǎn)化計(jì)算，車身各部分按多層均勻平壁考慮，根據(jù)傳熱學(xué)理論，有： K=1/[(1/α 1)+∑（δ i/λ i） +(1/α 2)] 式中： α 1 ：車內(nèi)表面的對(duì)流放熱系數(shù)，按自然環(huán)境考慮，其取值 15W（ m178?！妫? δ i ：各層材料的厚度； λ i ：各層材料的傳熱系數(shù)。 車頂和車側(cè)的傳熱系數(shù)計(jì)算見(jiàn)表 31： 表 31 車頂和車側(cè)傳熱系數(shù) 車頂 車側(cè) 結(jié)構(gòu)層構(gòu)成 鋼板 空氣 間隙 隔熱 硬頂 鋼板 空氣 間隙 內(nèi)飾板 單一結(jié)構(gòu)層厚度 δ i(mm) 15 5 25 3 單一結(jié)構(gòu)層導(dǎo)熱系數(shù) λ i(W/（ m178?！妫?) ∑（δ i/λ i） (（ m178?！妫?W) 1/α 1(（ m178?！妫?/W) 1/15 1/15 1/α 2(（ m178?！妫?/W) 1/ 1/ 傳熱系數(shù) K(W/（ m178?！妫?) 由此可得： 車頂綜合溫度： tc頂 =ρ I 頂 /(α 2 +K 頂 )+t2= 1000/（ +） +38=℃ 車側(cè)綜合溫度： tc側(cè) =ρ I 側(cè) /(α 2 +K 側(cè) )+t2= 100/（ +） +38=℃ 17 車地綜合溫度： tc地 =t2+3=41℃ 熱負(fù)荷的計(jì)算 通過(guò)車頂傳入熱負(fù)荷 Q 頂 : 車頂面積為 178。,則： Q 頂 =K 頂 F 頂 （ tc頂 t1） = （ )= 通過(guò)車側(cè)傳入車內(nèi)的熱負(fù)荷 Q 側(cè) : 車側(cè)面積為 178。,則： Q 側(cè) =K 側(cè) F 側(cè) （ tc側(cè) t1） = （ ） = 通過(guò)前壁板傳入車內(nèi)的熱負(fù)荷 Q 發(fā) : 前壁板側(cè)傳熱系數(shù)為： (m178。℃ )，面積約為 178。經(jīng)測(cè)溫度約為 75℃，則： Q 發(fā) = （ 7525） = 通過(guò)地板傳入車內(nèi)的熱負(fù)荷 Q 地 : 地板面積約為 178。,傳熱系數(shù)為： （ m178。℃），則： Q 地 = （ 4125） = 通過(guò)車窗玻璃傳入車內(nèi)的熱負(fù)荷 Q 玻 : 窗玻璃面積見(jiàn)表 32 表 32 車窗玻璃面積（ m178。） 全面積 前窗 其中前窗擋風(fēng)玻璃并非垂直安裝，其垂直方向投影面積約為 178。,水平方向投影面積約為 178。 玻璃傳熱系數(shù)為： K 玻 =（ m178?！妫? 則由于車內(nèi)外溫差而形成的熱負(fù)荷為： Q 玻 1= （ 3825） = 又太陽(yáng)總輻射量為： U=I 側(cè) （ +） +I 水平 =100 +1000 18 =848W 則由于太陽(yáng)輻射而形成的熱負(fù)荷為： Q 玻 2=（η +ρα 1/α 2） U S 式中： η：太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃的透入系數(shù)，取η =； ρ：玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)，取ρ =； S：遮陽(yáng)修正系數(shù)，取 S=。 則 Q 玻 2=（ + 15/） 848 = 總熱負(fù)荷： Q 玻 =Q 玻 1+Q 玻 2=+= 乘員熱負(fù)荷 Q 人 : 乘員全熱： 108W 司機(jī)全熱： 175W 總熱量 Q 人 = 4 108+175= 車內(nèi)電機(jī)及照明燈等的熱負(fù)荷 Q 附 暖風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為 90W，收放機(jī)功率約為 50W，照明燈功率約為 13W，則： Q 附 =90+50+13=153W 總熱負(fù)荷： Q 總 ＝ Q 頂 ＋ Q 側(cè) ＋ Q 前 ＋ Q 地 ＋ Q 玻 ＋ Q 人 ＋ Q 附 ＝ ++++++153 ＝ 取整： Q 總 =3700W 結(jié)論： 通過(guò)以上計(jì)算分析，總熱負(fù)荷為 3700W。 制冷系統(tǒng)計(jì)算與選擇 制冷劑選擇 在 20 世紀(jì) 90 年代之前，汽車空調(diào)主要采用 R12（即氟利昂）作為制冷劑，但 R12 在高空受紫外線照射催化分離出的氯原子會(huì)與臭氧發(fā)生反應(yīng)，生成氧氣，從而破壞臭氧層。因此，目前 R12 已基本被 R134a 取代。本次設(shè)計(jì)采用 R134a 作為制冷劑。 19 壓縮機(jī)的計(jì)算與選擇 根據(jù)總熱負(fù)荷為 3700W，考慮可能出現(xiàn)其他熱負(fù)荷，且考慮到該空調(diào)多平臺(tái)的共用，該 空調(diào)應(yīng)具有 15%的裕量，則系統(tǒng)制冷量 Q=3700 =4255W,取整為 4300W。 工況條件 : 系統(tǒng)制冷量： Q=4300W 蒸發(fā)溫度： te=5℃ 相應(yīng)蒸發(fā)壓力： Pe=(絕對(duì)壓力 ) 冷凝溫度： tc=60℃ 相應(yīng)冷凝壓力： Pe=(絕對(duì)壓力 ) 壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度： ⊿ tse=10℃ 膨脹閥前過(guò)冷度： ⊿ tsc=10℃ (采用帶過(guò)冷 的冷凝器 ) 壓縮機(jī)計(jì)算工作轉(zhuǎn)速： n=1800r/min 熱力計(jì)算 : 由于車型較小，制冷劑管路很短，認(rèn)為制冷劑的流度阻力及管路的吸熱放熱均可忽 略不計(jì)。因此可近似認(rèn)為，壓縮機(jī)吸氣口與蒸發(fā)器出口、壓縮機(jī)排氣口與冷凝器入口、冷凝 器出口與膨脹閥入口三處的制冷劑熱力學(xué)狀態(tài)分別相同以簡(jiǎn)化計(jì)算。 a）壓縮機(jī)吸氣溫度： ts=te+⊿ tse=15℃ 根據(jù) ts、 Pe查 HFC134a 過(guò)熱蒸汽的熱力性質(zhì)表，得壓縮機(jī)吸氣口（即蒸發(fā)器出口）的制冷劑 比焓 : hs= 比體積： vs= 比熵 ： s=(kg K) b）根據(jù) Pc、 s查 HFC134a 過(guò)熱蒸汽的熱力性質(zhì)表，得壓縮機(jī)等比熵壓縮后的制冷劑比焓 : hc= c)在設(shè)定工況條件下壓縮機(jī)的指示效率：η i η i=(Te/Tc)+b te= (b=) d)在設(shè)定工況條件下壓縮機(jī)排氣比焓為 :hd hd=hs+(hchs)/η i= e)根據(jù) Pc、 hd查 HFC134a過(guò)熱蒸汽的熱力性質(zhì)表，得設(shè)定工況壓縮機(jī)的排氣溫度 td為 83℃ 壓縮機(jī)排量 : a)膨脹閥前制冷劑溫度 tsc=tc⊿ tsc=50℃。 b)根據(jù) Pc、 tsc查 HFC134a 過(guò)冷液體的熱力性質(zhì)表，得 設(shè)定工況膨脹閥入口處制冷劑比 20 焓 hsc=。 c)本制冷系統(tǒng)的制冷劑單位質(zhì)量流量的制冷量為 :qc qc=hshsc==。 d)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)制冷量 Q=4300W= 系統(tǒng)內(nèi)制冷劑質(zhì)量流量為 qm,則 : qm=Q/qc= 系統(tǒng)內(nèi)制冷劑體積流量為 qv,則： qv=qm vs= 106=2467ml/s 壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)實(shí)際排氣量為 Vn，則： Vn=qv（ 60/n） =2467 60/1800=e)壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，取λ =，壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)名義排氣量為 V，則： V=Vn/λ = 壓縮機(jī)軸功率 : 根據(jù) Pc、 s 查 HFC134a 過(guò)熱蒸汽的熱力性質(zhì)表，得壓縮機(jī)等比熵壓縮后的制冷劑比焓hc=。制冷劑溫度 td=83℃。 測(cè)試工況壓縮機(jī)單位等比熵理論功 Wtst: Wtst=hchs== 測(cè)試工況壓縮機(jī)的理論等比熵功率 Ntst: Ntst= Wtstqm= = 已計(jì)算得測(cè)試工況壓縮機(jī)的指示效率η i= 測(cè)試工況壓縮機(jī)的指示功率 Nit： Nit=Ntst/η i= 測(cè)試工況壓縮機(jī)的摩擦功率 Nmt： Nmt= D2 s i n pm 105 = (35 103) (50 103)2 6 1800 105 105= 測(cè)試工況壓縮機(jī)所用軸功率 Net: Net=Nit+Nmt=+= 壓縮機(jī) 的選擇 : 汽車空調(diào)壓縮機(jī)是汽車制冷系統(tǒng)的心臟，是推動(dòng)制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動(dòng)力來(lái)源。 21 微型及小型汽車空調(diào)，由于空間尺寸，發(fā)動(dòng)機(jī)功率小，比較注意壓縮機(jī)的效率、外形尺寸及功耗。例如奧托微型車采用精工滑片壓縮機(jī)和 7B10壓縮機(jī)。微型車空調(diào)壓縮機(jī)排量一般在 80～ 100cm3/r之間。 中、高檔轎車及小型面包車，采用 150～ 250cm3/r 排量的壓縮機(jī)。中、高檔現(xiàn)在普遍采用變排量壓縮機(jī)，如上海大眾公司生產(chǎn)的 PASSAT 轎車采用 7SBH 變排量壓縮機(jī)，上海通用公司生產(chǎn)的 BUIK 轎車采用 V5變排量壓縮機(jī)。 中、大型客車采用排 量為 400～ 775cm3/r 的活塞壓縮機(jī)，也有采用兩臺(tái)小排量壓縮機(jī)并 聯(lián)系 統(tǒng)的。如杰克賽爾（ ZEXEL） DL15， DL16， DL33， DL34和 CL11型大客車，采用兩臺(tái)排量為 313cm3/r 的 DKS32型壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)，電裝（ DENSO）車用空調(diào)也采用兩臺(tái)排量為 300cm3/r 的 10P30B 壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)。 本車為小型乘用車，可選壓縮機(jī)有搖盤式壓縮機(jī)、斜盤式壓縮機(jī)、旋葉式壓縮機(jī) 和渦旋式壓縮機(jī)。 １） 搖盤式壓縮機(jī) 搖盤式壓縮機(jī)又被稱為搖板式壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，所以目前在我國(guó)得以廣泛應(yīng)用。 其工作原理如圖 31 氣缸以壓縮機(jī)的軸線為中心，均勻分布，連桿連接活塞和擺盤，兩端采用球形萬(wàn)向連軸器，使擺盤的擺動(dòng)和活塞的移動(dòng)相協(xié)調(diào)而不發(fā)生干涉。擺盤中心用鋼球作支撐中心，并用一固定的錐齒輪限定擺盤，使其只能搖動(dòng)而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸和楔形傳動(dòng)板連接在一起。 壓縮機(jī)工作時(shí)，主軸帶動(dòng)傳動(dòng)板一起旋轉(zhuǎn)。由于楔形傳動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使擺盤以鋼球?yàn)橹行?，進(jìn)行左右搖擺移動(dòng)。擺盤和傳動(dòng)板之間的摩擦力使 得擺盤具有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，但是這種趨勢(shì)被一對(duì)錐齒輪限制，使得擺盤只能夠左右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)應(yīng)的壓縮 — 排氣 — 膨脹 — 吸氣的過(guò)程。 22 圖 31 搖盤式壓縮機(jī)工作原理 1— 轉(zhuǎn)軸 2— 楔塊 3— 活塞 4— 搖盤 ２） 斜盤式壓縮機(jī) 斜盤式壓縮機(jī)又被稱為斜板式壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和性能可靠，是目前乘用車空調(diào)中應(yīng)用最多的一種壓縮機(jī)型。 斜盤式壓縮機(jī)的工作原理如圖 32所示，把裝在主軸上的斜盤 13的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成雙向活塞沿軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。以斜盤主軸為中心，在同一圓周上布了 3個(gè)（或 5個(gè)）活 塞 1，各個(gè)活塞均通過(guò)斜盤兩端面的滑履和鋼球 3 裝配在一起。由于鋼球的作用，斜盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)鋼球轉(zhuǎn)換為活塞的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由滑動(dòng)變成滾動(dòng)，從而減少了摩擦阻力和磨損，延長(zhǎng)了滑板的使用壽命。經(jīng)過(guò)斜盤的回轉(zhuǎn)，活塞在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榛钊麅啥硕际菤飧祝蚨粋€(gè)活塞起到了雙缸的作用，整個(gè)壓縮機(jī)起到了 6缸（或 10缸）的作用。更利于實(shí)現(xiàn)小型和輕量化。 23 圖 32 斜盤式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1— 活塞 2— 止推軸承 3— 鋼球 4— 滑履 5— 前閥板 6— 軸封 7— 離合器軸承 8—