毕业论文范文——R-152A（二氟乙烷）制冷系统的移动空调装置

R-152A（二氟乙烷）制冷系统的移动空调装置摘要: 近年来，从后期20世纪80年代后期和90年代初气例如保护臭氧层的气候保护已经非常重要了。关于全球性变暖和气候变化的问题已经要求最终在京都议定书签署限制温室气体排放，截止到2008年要使它的排放量和1990年前的排放水平一样。含氢氟碳化物氟碳化物（HFCs ）是京都的受控物质之一，协议增加了全球性审查HFC- 134a（当做为制冷剂时叫做R134-a），当前的移动空调制冷剂。业界第一个反应是要改善目前的R-134a系统，以减少泄漏，降低费用，提高系统的能源效率，这反过来又降低了二氧化碳的排放量。另外的一个办法是，用低全球变暖影响的制冷剂以取代目前的R-134a。这纸质文件在移动A / C系统中使用另一种HFC R- 152a的制冷剂。与R-134a系统相比，它有更好的制冷性和更强的能源。本文还强调了R- 152a的环境效益和涉及未来需要的安全问题。1 引言这项工作是由通用汽车，德尔福，以及美国赞助环保局合作努力的产物。这样做的目的是要证明R-152a在移动的空调系统的潜在用途。工作包括建筑物和原型系统的测试，在生产汽车的风洞做性能试验，车辆测试实验是在2002年SAE的替代制冷剂研讨会1。本文是参考1999年SAE出版物2 ，其中R-152a的潜力是通过系统仿真技术评估的。那篇论文提供了许多宝贵的信息支持R-152a的性质和特性，使其适用于移动空调系统中使用。使用R-152a是在讨论寻找替代CFC-12的移动过程中，在20世纪80年代回答有关保护地球的臭氧层时选择的。这样的讨论后迅速采取行动，选择和开发系统适合的R-134a。关于近期关注134a的排放量在欧洲已经导致试图禁止在几个欧洲国家所有的氢氟碳化合物的不成功行为。有些人并未违背法规，希望从燃料中找到减少HFC制冷剂的排放量和废气排放量以便通过燃烧对空调供电。 使用R-152a的作为替代R-134a，假定在环境可控的范围内排放温室气体，通过寻求减少排放而不是简单地通过它们的化学类。R-152a提供的化学性能和制冷性能与R-134a非常相似，但气候影响显著降低。表1提供了一个简短的介绍 R-152a和R-134a的比较，参考文献2提供两个制冷剂更深入的分析 表1 R-134a和R152a的化学/ 环境比较 图1 系统介绍2 散热性能比较 一个全尺寸轿车生产基地的汽车进行此测试。该车辆先与（OE）R-134a的系统原始设备进行测试，然后与配备有R-152a的系统测试。用于从R-134a的转化成R-152a的部件都是目前生产R-134a的组件，选择代表更先进的最新技术，以减少总的系统制冷剂充注。扩展装置被修改以考虑不同的R-152a的热物理性能。另外，电磁驱动，常闭切断阀被放置在入口和出口的蒸发器和电连接到所述气囊系统和压缩机电路。图1是一个以图形为原型的R-152a系统的代表性。所有试验器接触区域域和气流是相同的两个系统，所有测试在相同的风洞进行。该系统的制冷剂费用，包括储备费分别为0.908 kg（2 lbs）。 和0.454 kg（1 lb）的R-152a系统。 图2 的性能比较 图2表示一个典型的风洞测试数据模拟车在阳光下。保温温度是在阳光照射一个小时下室内停放车辆后达到换气温度。平均换气温度是在驱动器的平均温度。平均充入温度为空气的平均温度在A/ C通风口。该数据表明，与R-134a的系统相比，R-152a系统具有相同或更好的散热性能。 图3 压缩机热特性 图3示是热特性在测试过程中的两种制冷剂。正如预期的那样从它的饱和特性，一个R-152a的系统显示出较低的吸入和排出压力比R-134a的系统，而它表现出更高的压缩机排气的温度比R-134a的基准系统。由于高排放压力下排气压力将允许更长的无空转截止压力。但是，它可能是必要的，以评估目前的排放软管更高效果的工作温度，接头密封件，压缩机和耐用性。总之，R-152a的系统可以提供相同或更好的舒适冷却为流动OE R-134a系统。3 能源的比较表2高负载测试 （在外界空气模式所有测试） 该车辆先是用OE R-134a的系统测试，然后抽真空，与R-152a的在测试同样的风洞。在本试验中，除了干燥剂和膨胀装置组件被保持相同的两个系统。如前所述，热交换器和保持其各自的气流在整个这两个系列的测试相同。这些测试 主要是为了能量的直接比较，当使用相同的部件测试两种制冷剂，并进行相同的条件和约束。正如预期的那样，在这些系统中是临界电荷正比于它们的分子量。图4和5比较了能源使用的R-134a对的 R-152a的表达了他们各自的机械性能（COP）与环境系数、温度和车速。需要注意的是，在所有情况下，R-152a的COP超过了R-134a，表明被操作所需的能量较少。它也应该注意的是，COP的计算是基于测量，而不是在改变压缩机扭矩制冷剂在整个压缩机的热特性。测得的一个更准确的转矩的方法以便确定所述压缩机的能量需求。表图2（a）和（b）表明了R- 152a的冷却性能系统是优于R-134a的系统的。 在R-152a的系统跑赢上冷却的R-134a 性能，并且同时使用更少的能源做。这种节能环保重要性在接下来的部分讨论。 图4比较能在各种环境温度下的4 环境因素R- 152a用于R-134a的替代将导致移动空调系统对气候影响有显著改善。在低得多的温室气体的（GWP =120对R - 152a变暖的影响与GWP = 1300的R-134a ），加上其较低的系统费（比R -134a的系统少35到40 ）会几乎减少94对系统气候的影响。根据该移动空调协会（MACS ） 3， R-134a的排放量预计为每年约96 g，制冷剂废品回收服务期间和恢复过程中。假设R -152a的排放量将是相同的，96 g R- 152a的将是在全球变暖的等效影响到1.3 gallons的燃料使用。相比于同等重量的R-134a的系统中，燃料由于R - 152a的较低的能量节约的要求，系统将完全抵消R- 152a对气候的排放影响。因此，今天的R- 152a制冷剂对气候的影响的排放量在移动空调系统中会通过替换完全抵消R-134a 。图5 比较能在各种路负载条件图6显示了生命周期气候性能 （LCCP）分析了一些拟议的替代品，以及当前的R-134a系统。LCCP考虑到能量和制冷剂从制造，使用各阶段的排放，维修，回收，并在整个生命周期中的移动空调系统。图中比较基准的R-134a的系统，以增强R-134a的系统，并在使用R-152a和R-744（二氧化碳）系统中根据模拟驱动循环操作不同的气候条件。驱动周期和环境配置文件是特定于这些语言环境和那些相同的参考用4。增强型的R-134a系统假定降低50泄漏率从基线的R-134a 在4中使用的系统和效率提高了30。 SAE的另类近日公布业绩制冷剂合作研究计划6表明 提高COP 10%至47的R-134a之间生产系统和R-134a的系统。在考虑到日期后在替代制冷剂系统中R-152a的系统具有最低的气候影响。这是相同的改进施加到增强的R-134a的系统中可以在这里应用也是如此。预期这些系统更好改善的环境和冷却性能。5 移动空调器系统注意事项由于化学性质和水蒸气的相似度，R-152a和R-134a的之间的压力允许使用目前的系统组件。这可以是一个显著的优点，因为它提供了潜在连续的基础和柔性制造可以缓解为那些希望改变的过渡的R-152a。除系统控制设置，唯一的修改是在这个时候改变了干燥剂。 环境可接受性和增加冷却性能可在进一步改善更高效的压缩机，更有效的热 器，和更高质量的配件，以减少泄漏。在系统运行方面，强烈推荐采用高效节能系统5。这样执行有显著的环境和经济的改进值。图6 LCCP分析 （车辆/空调系统对战气候）6 安全考虑 R-152A是轻度易燃，被列入由美国采暖制冷与空调协会、工程师协会（ASHRAE）的A2类制冷剂，定义作为低毒性和低易燃性A3类，它包括烃类，如 丙烷。作为参考，R-134a为低毒性，不易燃的A1级，。由于在使用R- 152a没有在汽车空调系统制冷剂的现成经验，从R- 152a的其他应用程序的做法是检查。特别是，用R- 152a释放气雾剂的产品数量和速度可能发生在一个失败或损坏的泄漏移动空调。R- 152a（由气溶胶产品的制造商被称为HFC-152a的或1,1 - 二氟乙烷）是常用的作为推进剂和气溶胶头发溶剂成分，涂料，止汗剂和剃须膏产品。 100的浓度的HFC- 152a用在喷粉气溶胶，船牛角，轮胎充气机，和压缩气体炮。飞机上的乘客被允许与个人旅行使用含有HFC- 152a的产品在随身携带或者托运行李。这些产品通过消费产品安全委员会（CPSC ）被标记为“不易燃”气溶胶火焰扩展试验。这测试包括横跨一对火焰喷涂的蒸气蜡烛在6 inches（15.24cm ）的距离与观察火焰的扩展名（燃烧超越了蜡烛火焰）和蜡烛火焰的闪回气溶胶。不易燃的标签标准要求不逆燃和不超过18 inches（ 45.72cm）火焰扩展名。纯HFC- 152a在没有给出火焰延伸而本次测试过程中没有闪回。因此，在某种程度上说制冷剂泄漏模仿气雾罐喷雾剂，这个测试确认HFC- 152a的比碳氢化合物更安全，如丙烷和丁烷，让两闪和火焰延伸超过18 inches（45.72cm）。额外的安全信息可以从被搜集国际电工技术委员会的电流IEC 60335-2-40 ， “特别电动热泵的要求，航空调和除湿机装有易燃制冷剂” 。本文档提供了标准的使用可燃制冷剂和建议，制冷剂下面的制冷剂依赖阈值的质量电荷不家用电器关心的问题。这质量被列为520 g对R - 152a。这大于需要在此试验系统中的454 g的研究。在后续的风险评估安全工程会是必要的，以确保安全系统。我们的测试车是装有截止阀的制冷剂隔离区，以限制可以被释放到乘客舱中制冷剂的量。当系统自动关闭车辆气囊部署时这些阀门不工作。7 结论可以从这里调查得出几个结论： 与目前的R-134a系统相比，R-152a的系统提供同等或更好的舒适性。R-152a的系统中使用比当前的能源更少的R-134a系统。 从制冷剂直接排放的R-152a系统具有相当低的气候影响。 基于多种气候和驱动周期中，在任何替代制冷剂对气候的影响中R-152a的系统具有最低的影响。 R-152a的系统提供了灵活制造的机会（相同的部件和制造工艺的R-134a）。 额外的风险评估和安全工程，以确保R-152a系统的安全。当安全问题都解决了，转化为 R-152a将是这个行业相对容易。 因此，R-152a是值得在将来移动空调系统考虑使用。 参考文献1 2002 Phoenix SAE Alternate Refrigerant Symposium,SAE, Warrendale, PA (USA)2 Ghodbane, M., “An Investigation of R-152a and Hydrocarbon Refrigerants in Mobile A/C ”, SAE Paper 1999-01-0874, SAE, Warrendale, PA (USA)3 Baker, James A., Mobile Air Conditioning and the Global Climate - A Summary of the Phoenix Alternate Refrigerant Forum-July 15-18, 1998, Earth Technologies Forum, October 26-28, 1998, Washington, DC4 Sumantran, V., et al, “Environmental Impact Study of Alternative Automotive Refrigerants”, 1999 Earth Technologies Forum