XXX、XX整车设计计算书_空调系统参考.doc

奇瑞汽车股份有限公司产品开发过程文件 机密XX/XXX整车设计计算书1. 空调系统HVAC理论目标如下：模式HVAC风量（m3/h）换热量（W）全冷吹面4505800全暖吹脚35070001.1空调系统冷负荷计算过程XX/XXX整车资料：长宽高：XX：4270mm17651705mm；XXX：4630mm18401660mm前窗：S=1.294m2；后窗：S=0.564 m2；侧窗：S=1.266 m2；顶盖：S=1.74 m2；底板：S=4.04 m2；前围：S=0.915 m2；侧围：S= 6.435m2；乘坐人数：5人。设计计算条件：车室外温度：40。 车室内温度：XX：23；XXX：22。车室外相对湿度为：50。发动机舱温度：80。车速：40km/h。方向：向正南方向行使。空调的负荷按照获得时间的角度来分为：稳态负荷和动态负荷。稳态负荷由新风传热、车身传热、人体热湿负荷等构成；动态的热负荷与车内附件的材料热物理性质有关，它包括日照辐射（其中包括车内设施蓄热）。因没有相关的材料的热物理性质，很难准确的计算，故此计算书中引用了大量经验参数值，计算结果会存在一定偏差，需实际空调系统台架及整车降温试验结果分析。1.1.1空调系统冷负荷1.1.1.1玻璃的温差传热和日射得热形成的冷负荷Qg在存在太阳辐射的外界条件下，一部分热量被玻璃吸收，一部分通过玻璃透射形成日射得热量，还有一部分被玻璃反射。被玻璃吸收的热量与外界温度而综合产生传热，构成玻璃温差传热，通过玻璃透射的热量，被车内设施吸收形成蓄热和放热量。在此次计算中，认为日射得热全部变成空调系统的瞬态冷负荷。故QgATKg+MAC(qb)其中：A玻璃的表面积Ttb-ti (tb为玻璃综合表面温度，ti为车室内空气温度)Kg综合传热系数，取值为6.4W/m2.K非单层玻璃的校正系数C玻璃的遮阳系数M玻璃的面积系数qb通过单层玻璃的太阳辐射强度、 太阳直射强度、太阳散射强度太阳直射透射率、太阳散射透射率XX：QgATKg+MAC(qb)(1.294+0.564+1.266)（40-23）6.40.8（1.2940.564）+1.266/21.0（10000.841000.08）=2137（W）XXX：QgATKg+MAC(qb)(1.294+0.564+1.266)（40-22）6.40.8（1.2940.564）+1.266/21.0（10000.841000.08）=2157（W）1.1.1.2 新风及门窗漏风冷负荷乘员人数，n=5；新风量/人.小时，取值11m3/h.人（最小不小于10 m3/h.人）；空气密度，取1.14kg/m3；车室外空气的焓值，kJ/kg； 车室内空气的焓值，kJ/kg；假设此工况下，车室内空气的相对湿度为50，车室外相对湿度为50，由湿空气h-d图可以查得hi=47.8kJ/kg ,h0=101 kJ/kg,故115/36001.17(101-47.8)1000=951(W)1.1.1.3 车身传热形成的冷负荷QbQbKbA(tm-ti)其中：Kb车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取Kb=4.8W/m2.Ktm车身表面的当量温度ti车室内的空气温度A车身表面积其中 室外温度,太阳的直射强度和散射强度表面吸收系数，它与车身的颜色有关，取0.9室外空气的对流换热系数1.163（12，为车室外的风速，取车的速度40 km/h=11.11m/s故51.2 W/m2.K(1)、车顶传热量Q车顶表面综合温度4057.7（）XX：Q车顶KA(tm-ti) 4.81.74（57.723）290(W)XXX：Q车顶KA(tm-ti) 4.81.74（57.722）298(W)(2)、侧围传热量Q侧散射强度为水平表面的一半;直射强度取水平表面直射强度的一半tm侧 48.8XX：Q侧KAt 4.86.435（48.8-23）=797（W）XXX：Q侧KAt 4.86.435（48.8-22）=828（W）(3)、车地板传热量Q地板取地表面温度为60，计算出地表面的热辐射，取I地板200W故43.2XX：Q地板KAt4.84.04（43.223）392（W）XXX：Q地板KAt4.84.04（43.222）411（W）考虑到排气管道对地板负荷的影响，取其影响值为50W,故最终取XX：Q地板=442WXXX：Q地板=462W (4)发动机舱的传热量QM参考其它的资料，取发动机舱的前围板表面温度为60，故XX：QMKAt4.80.915（60-23）163（W）XXX：QMKAt4.80.915（60-22）167（W）综上所述，整个车身的传热量为XX：QbQ车顶Q侧Q地板QM=290+797+442+163=1692（W）XXX：QbQ车顶Q侧Q地板QM=298+828+462+167=1755（W）1.1.1.4人体散发热量引起的冷负荷Qh环境模拟试验条件中明确乘坐人员为1人，实际乘坐人员为5人其中1人为司机，其余4人为乘客，参考相关资料，综合不同肤色人种，取司机的热负荷Qd170W,成年男子乘员为Qp108W,考虑到乘坐的人群，取群集系数=0.89故 QhQdnQp=170+40.89108554.5（W）综上所述，空调系统的冷负荷为XX：Q= Qg+QV+ Qb+ Qh=2137+951+1692+554.5=5334.5（W）XXX：Q= Qg+QV+ Qb+ Qh=2157+951+1755+554.5=5417.5（W）根椐计算结果,该汽车空调冷负荷为XX：5334.5W、XXX：5417.5W在实际选用汽车空调时,还应有5%15%的余量, 考虑到XX、XXX为M1类车，取此值为5%,则该汽车空调应配XX：5334.51.05=5601W、XXX：5417.51.05=5688W的汽车空调设备。注：本计算过程中，车身的传热系数、玻璃的传热系数、发动机舱的空气温度以及排气温度对车地板的影响没有试验测量值，鼓风机在整车状态下的风量也无法给出准确的值，所以只能给出参照数值和经验值，可能给计算带来一定的计算偏差。在确定XX、XXX空调系统制冷量时，应结合参考车的空调系统制冷量，与厂家进行充分的技术交流后再定义具体的制冷量。1.2 HVAC总成冷负荷通过整车空调冷负荷计算得出，XX、XXX整车所需制冷量为：5601W、5688W。通过对竞品车整车风量的测试，全冷吹面最大风量如下：综上XX、XXX整车全冷吹面风量要求400m3/h、制冷量5688W2.1空调系统热负荷计算过程XX/XXX整车资料：长宽高：XX：4270mm17651705mm；XXX：4630mm18401660mm前窗：S=1.294m2；后窗：S=0.564 m2；侧窗：S=1.266 m2；顶盖：S=1.74 m2；底板：S=4.04 m2；前围：S=0.915 m2；侧围：S= 6.435m2；乘坐人数：5人。设计计算条件：车室外温度：-20。 车室内温度：XX：21；XXX：28。车室外相对湿度为：50。车速：夜间40km/h。因没有相关的材料的热物理性质，很难准确的计算，故此计算书中引用了大量经验参数值，计算结果会存在一定偏差，需实际空调系统台架及整车采暖试验结果分析。1.1.1空调系统热负荷1.1.1.1玻璃的温差传热形成的热负荷Qg在存在太阳辐射的外界条件下，一部分热量被玻璃吸收，一部分通过玻璃透射形成日射得热量，还有一部分被玻璃反射。被玻璃吸收的热量与外界温度而综合产生传热，构成玻璃温差传热，通过玻璃透射的热量，被车内设施吸收形成蓄热和放热量。在此次计算中，认为日射得热全部变成空调系统的瞬态冷负荷。故QgATKg其中：A玻璃的表面积Tto-ti (to为HVAC外循环空气进风温度，ti为车室内空气温度)Kg综合传热系数，取值为6.4W/m2.KXX：QgATKg(1.294+0.564+1.266)（21+20）6.4=820（W）XX：QgATKg+MAC(qb)(1.294+0.564+1.266)（28+20）6.4=960（W）1.2.1.2 外循环形成的热负荷HVAC外循环进风量，根据竞品取320m3/h；空气密度，取1.14kg/m3；车室外空气定压比热，取1.005kJ/（kgK）； 车室内空气的温度，；车室内空气的温度，。XX: 320/36001.171.005(21+20)1000=4285(W)XX:320/36001.171.005(28+20)1000=5017(W)1.2.1.3 车身传热形成的热负荷QbQbKbA(ti-to)其中：Kb车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取Kb=4.8W/m2.Kti车室内的空气温度A车身表面积室外温度 (1)、车顶传热量Q车顶XX：Q车顶KA(ti-to) 4.81.74（21+20）342(W)XXX：Q车顶KA(ti-to) 4.81.74（28+20）401(W)(2)、侧围传热量Q侧XX：Q侧KAt 4.86.435（21+20）=1266（W）XXX：Q侧KAt 4.86.435（28+20）=1483（W）(3)、车地板传热量Q地板XX：Q地板KAt4.84.04（21+20）795（W）XXX：Q地板KAt4.84.04（28+20）931（W）综上所述，整个车身的传热量为XX：QbQ车顶Q侧Q地板=342+1266+795=2403（W）XXX：QbQ车顶Q侧Q地板=401+1483+931=2815（W）综上所述，空调系统的热负荷为XX：Q= Qg+QV+ Qb =820+4285+2403=7508（W）XXX：Q= Qg+QV+ Qb =960+5017+2815=8792（W）根椐计算结果,该汽车空调热负荷为XX：7508W、XXX：8792W。注：本计算过程中，车身的传热系数、玻璃的传热系数、发动机舱的空气温度以及排气温度对车地板的影响没有试验测量值，鼓风机在整车状态下的风量也无法给出准确的值，所以只能给出参照数值和经验值，可能给计算带来一定的计算偏差。在确定XX、XXX空调系统制冷量时，应结合参考竞品车的空调系统制热量，与厂家进行充分的技术交流后再定义具体的制热量。1.3 HVAC总成热负荷通过整车空调热负荷计算得出，XX、XXX整车所需制热量为：7508W、8792W。通过对竞品车整车风量的测试，全暖吹脚最大风量如下：综上XX、XXX整车全冷吹面风量要求320m3/h、制热量8792W整车理论目标如下：性能项目40km/h（40min