【文章內(nèi)容簡介】 的情況下。因此，實驗臺需要能夠模擬汽車空調(diào)開停機和汽車突然加減速時壓縮機隨之加減速的情況。在實驗臺中需用電動機代替汽車發(fā)動機給汽車空調(diào)壓縮機提供動力，所以要給該動力電機配備一臺變頻器，且該電動機最好也選用變頻電機。另外要實現(xiàn)變工況就需要搭建一個冷凝室。 在實驗室中需要對下面的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量分析：蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機進(jìn)出口壓力和溫度等。 汽車空調(diào) 制冷系統(tǒng) 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)簡介 汽車空調(diào)系統(tǒng)主要的部件有：壓縮機、冷凝器、膨脹閥、儲液干燥器、蒸發(fā)器等，圖 21所示的是制 冷系統(tǒng)基本組成的主要部分。 圖 21 制冷系統(tǒng)基本組成 主要部件 1— 冷凝器 2— 壓縮機 3— 蒸發(fā)器 4— 節(jié)流裝置 5— 低壓軟管（蒸氣） 6— 高壓軟管（液體） 7— 高壓軟管（蒸氣） 8— 儲液干燥器 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理 1）汽車空調(diào)制冷工作原理 中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 制冷空調(diào)系統(tǒng)都是通過制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)流動以及相變實現(xiàn)制冷，制冷工作原理如圖 22所示。 圖 22 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理 1— 壓縮機 7— 高壓管 3— 冷凝器 4— 冷卻風(fēng)扇 6— 儲液干燥器 8— 膨脹閥 13— 低壓管 10— 蒸發(fā)器 11— 鼓風(fēng)機 12— 感溫器 汽車空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)制冷的原理跟普通空調(diào)一樣，也是通過系統(tǒng)中各部件的工作，讓制冷劑在系統(tǒng)中實現(xiàn)循環(huán)和相變，通過制冷劑的流動和相變帶走和吸收釋放熱量。系統(tǒng)中，壓縮機通過對低壓低溫的氣體制冷劑進(jìn)行壓縮將其壓縮為高溫高壓的氣體制冷劑；再進(jìn)入冷凝器中進(jìn)行相變放熱后變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w制冷劑后流入儲液干燥器；干燥器對制冷劑進(jìn)行過濾、吸水后流向膨脹閥，制冷劑經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓后變?yōu)榈蛪旱蜏氐囊后w制冷劑，其中少量制冷劑氣化為蒸氣；接著制冷劑流入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷劑通過相變吸熱后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑，冷凝 劑的冷量由蒸發(fā)風(fēng)機吹出的空氣帶到汽車車廂內(nèi)從而降低車內(nèi)空氣的溫度；從蒸發(fā)器中出來的制冷劑在被壓縮機吸入形成循環(huán)，在整個循環(huán)中壓縮機也有提供循環(huán)動力的作用。 2）汽車空調(diào)制冷過程 蒸汽壓縮式制冷過程如圖 23所示。制冷劑在制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)循環(huán)、相變，從而達(dá)到傳送冷量、熱量的目的，最終實現(xiàn)制冷。制冷劑要經(jīng)過壓縮升壓、冷凝放熱、節(jié)流降壓和蒸發(fā)吸熱四個過程后在制冷系統(tǒng)中完成了一次循環(huán)，同時也達(dá)到了制冷的目的。 中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 23 空調(diào)制冷過程 壓縮過程：從蒸發(fā)器流出的低溫低壓的制冷劑吸入壓縮機后經(jīng)過壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w 制冷劑后在進(jìn)入冷凝器中冷凝，壓縮過程不但使制冷劑得到了冷凝需要的溫度和壓力也是整個循環(huán)過程中的循環(huán)動力。 冷凝過程：高溫高壓的氣體制冷劑進(jìn)入冷凝器后通過冷凝器和空氣換熱后釋放了潛熱后相變?yōu)橐簯B(tài)的高溫高壓的制冷劑。這個過程實現(xiàn)了把制冷系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量和從車箱內(nèi)帶走的熱量轉(zhuǎn)移到空氣中。 節(jié)流過程：高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥后降低了壓力，變成了低溫低壓的液態(tài)制冷劑。節(jié)流過程使制冷劑得到了蒸發(fā)吸熱需要的溫度和壓力，達(dá)到了蒸發(fā)過程的實現(xiàn)條件。 蒸發(fā)過程：低溫低壓的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收空氣的熱量實現(xiàn)相變吸熱， 帶走了車廂內(nèi)的熱量釋放了冷量，最后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑。 空調(diào)系統(tǒng)通過制冷劑的循環(huán)不斷進(jìn)行上面四個過程，從而實現(xiàn)不斷的將車內(nèi)的熱量“搬”到外界空氣中去，達(dá)到制冷的目的。 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的選型 考慮到制冷系統(tǒng)分別選型后存在的安裝以及性能匹配等問題，決定選擇 長城風(fēng)駿 的一款皮卡車的整套汽車空調(diào)系統(tǒng)，這樣一來系統(tǒng)中各部件之間的連接件、管道以及蒸發(fā)器風(fēng)機都將選定，如此不但方便系統(tǒng)安裝而且空調(diào)系統(tǒng)的整體性能會比較良好。 下面就對該空調(diào)系統(tǒng)中各部件的功能做一簡介。 壓縮機選型 所選汽車空調(diào)壓縮機 為旋葉式 1 1 14系列 JSSD14壓縮機 ，如圖 24為該壓縮機的實物圖，圖 25為 安裝方式圖 。 中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 24 壓縮機的實物圖 軸裝式（正面去掉電磁離合器） 軸裝式（側(cè)面） 軸裝式（反面） 直裝式（正面去掉電磁離合器） 直裝式（側(cè)面） 直裝式（反面） 蝶裝式（正面去掉電磁離合器） 蝶裝式（側(cè)面） 蝶裝式（反面） 圖 25 壓縮機安裝方式圖 中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 表 21為 壓縮機規(guī)格參數(shù) ： 表 21 壓縮機規(guī)格參數(shù) 如圖 26為 壓縮機性能曲線 ： 圖 26 壓縮機性能曲線 4） 汽車空調(diào)壓縮機的電磁離合器 汽車空調(diào)壓縮機的動力不是電力，而是汽車發(fā)動機 ，但是在汽車行駛的時候不一定需要使用空調(diào)，這就需要汽車空調(diào)壓縮機有一個不同于普通空調(diào)的部件—— 電磁離合器，電磁離合器的作用如下。 壓縮機電磁離合器的作用其實就是把壓縮機和發(fā)動機連接起來，在通過自中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 身的吸合和釋放達(dá)到控制發(fā)動機是否帶動壓縮機轉(zhuǎn)動的目的 ，其最終作用就是空調(diào)系統(tǒng)的開關(guān)。電磁離合器的動作受到空調(diào)系統(tǒng)的開關(guān)和系統(tǒng)保護(hù)裝置壓力和溫度保護(hù)器的控制。 冷凝器的選型 1） 冷凝器的作用 冷凝器是將溫高壓的氣體制冷劑進(jìn)入冷凝器后通過冷凝器和空氣換熱后釋放了潛熱后相變?yōu)橐簯B(tài)的高溫高壓的制冷劑的換熱器。這個過程實現(xiàn)了把制冷系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量和從車箱內(nèi)帶走的熱量轉(zhuǎn)移到空氣中。 2） 幾種冷凝器的特點比較 管片式冷凝器是冷凝器最早使用的換熱器形式。管片式冷凝器的優(yōu)點有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計簡易，造價低，缺點是散熱效率比較低。 管帶式冷凝器的連接都是通過焊接完成，這樣可以 使散熱管與制冷劑有比較高的傳熱效率。管片式冷凝器的特點有：（ 1）當(dāng)截兩種管的面積相同時，橢圓扁管與制冷劑的接觸面積比圓管大，這樣，管道與制冷劑的換熱效果比較好；（ 2）扁管的迎風(fēng)面積小，形成比較有利的流形，氣體阻力小，背風(fēng)面渦流區(qū)小。這樣，當(dāng)風(fēng)速一定時換熱效果好，而流動阻力??；（ 3）結(jié)構(gòu)緊湊。在相同量的管簇時，扁管肋片所占面積小。這樣，相同的外形尺寸，扁管的換熱面積較大；（ 4）整體結(jié)構(gòu)都是由鋁材制造，重量比較小，成本也有所下降；（ 5）蛇形管的彎頭比較少，多以所需要的焊接也比較少，制造起來簡單，所以成本會比較低 。管帶式冷凝器目前只是在轎車上有較多應(yīng)用。 [9] 鰭片式冷凝器是把一系列表面銑出鰭片狀的散熱片的管道組裝在一起，做成一個整體的冷凝器。這樣管道和散熱片為一整體，其換熱效率比管帶式冷凝器有 5%的提高，并且比較節(jié)省制造成本，而且其抗振性特別好。鰭片式冷凝器無需焊接，簡化了工藝，但銑削需要專門的設(shè)備。 平流式冷凝器是管帶式冷凝器的進(jìn)一步發(fā)展。平流式冷凝器改變了管帶式單條蛇形扁管的結(jié)構(gòu)形式，采用了兩條集流管間連接多條扁管的結(jié)構(gòu)形式。平流式冷凝器是將制冷劑從一端的分流管中分散流入一系列扁管中去，制冷劑從扁管中流到另一 端后收集到集流管中。平流式冷凝器的優(yōu)點是：壓力變化小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高。平流式是最有發(fā)展前途的冷凝器，但目前存在有待解決的問題，比如其焊點多且焊點長，工作的可靠性和耐久性有待提高[9]。 本系統(tǒng)中冷凝器為平流式冷凝器。 蒸發(fā)器的選型 1） 蒸發(fā)器的作用 蒸發(fā)器也是 利用空氣流動換熱和輻射換熱將制冷劑從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)后吸熱已達(dá)到降低車內(nèi)空氣溫度的換熱器 。 中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 2） 幾種冷凝器的特點比較 管片式和管帶式蒸發(fā)器與管片式和管帶式冷凝器的特點相同，這里不再贅述。 層疊式蒸發(fā)器的每一層是用鋁制的平板中間夾一層波形 翅片，兩側(cè)再用封條密封而成。相比于管片式和管帶式蒸發(fā)器，層疊式蒸發(fā)器的特點如下：（ 1）結(jié)構(gòu)緊湊。在這種換熱器中，翅片的傳熱面積占總傳熱面積的比例很大，在較小的體積內(nèi)可以有很大的傳熱面積，結(jié)構(gòu)最緊湊，傳熱效率也高，比管帶式約高 10%；（ 2）這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的冷凝器制造難度比較大，所需成本高，而且抗振性不好導(dǎo)致制冷劑容易泄漏；（ 3）制冷劑流道狹窄，比較容易造成堵塞，而且在堵塞后不好清洗。 [1] 膨脹閥選型 1） 膨脹閥的介紹 汽車空調(diào)膨脹閥屬于汽車空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)流裝置，它的作用有：節(jié)流降壓、調(diào)節(jié)流量、防止液擊和 過熱。 膨脹閥主要有電子膨脹閥和熱力膨脹閥，汽車空調(diào)上主要使用的是熱力膨脹閥，而熱力膨脹閥又有三種形式：內(nèi)平衡式膨脹閥、外平衡式膨脹閥和 H 型膨脹閥。由于本實驗臺是研究 H 型膨脹閥的，故在此介紹一下 H 型膨脹閥。 H 型膨脹閥安裝在蒸發(fā)器的進(jìn)、出口之間，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實物圖如圖 27 所示。 圖 27 膨脹閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實物圖 1— 感溫包 2— 膜片 3— 球閥 4— 球閥彈簧 5— 調(diào)整螺柱 H 型膨脹閥中的節(jié)流孔是由球閥 3 和閥體之間的縫隙來擔(dān)當(dāng)?shù)?，它的開合可以控制制冷劑流量的大小，圖中溫包桿 1 和球閥彈片 4 一起控制節(jié)流孔球閥 的開度。在連接蒸發(fā)器和壓縮機兩接口之間的通道中，溫包桿垂直穿過。溫包桿上部為空心，頂部與膜片連接且密封，其空腔構(gòu)成了一個感溫包，溫包桿上部為實心，下端接觸中國計量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 球閥，成為球閥開度調(diào)整機構(gòu)的頂桿。由于蒸發(fā)器出口的制冷劑直接流經(jīng)膨脹閥，因此 H 型膨脹閥不需要細(xì)長的毛細(xì)管。又因為膜片側(cè)承受的是蒸發(fā)器