工程车辆空调系统原理

江苏创导空调有限公司 江苏省徐州市经济开发区杨山路72号 邮编221004 售后服务 0516 87935553技术支持 0516 87935510介绍内容 工程车辆空调系统原理 工程车辆空调系统原理 索引 一 名词解释二 制冷原理三 空调系统组成 一 名词解释 1 额定制冷量 在规定的制冷能力试验条件下 空调器从密封空间 车内或区域排去的热量 单位W 2 额定制冷工况 蒸发器侧入口空气状态干球温度27 湿球温度19 5 冷凝器侧入口空气状态35 压缩机工作环境温度50 转速1800rpm 蒸发风机 冷凝风机端电压额定电压24V时27 0 3V 额定电压12V时13 5 0 3V 风速设定 蒸发风机与冷凝风机均要求高速运转 若无冷凝风机 冷凝器的标称风速设定值为4 5m s 或者根据实际情况进行设定 一 名词解释 3 干球温度是温度计在普通空气中所测出的温度 4 4 1 湿球温度 指同等焓值空气状态下 空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度 4 2 绝对湿度 在1m3湿空气中所含的水蒸气的质量 4 3 相对湿度 湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比 一 名词解释 5 制冷单位换算关系 1kcal h 大卡 小时 1 163W1W 0 8598kcal h 1Btu h 英热单位 小时 0 2931W1W 3 412Btu h 1USRT 美国冷吨 3 517kW1kW 0 28434USRT 1匹 2 5kW 用于风冷机组 1匹 3kW 用于水冷机组 一 名词解释 6 额定制热 本工况是模拟工程车辆在发动机运行状态稳定后 发动机冷却水 或防冻液 的温度 流经过暖芯体的的水 或防冻液 流量以及制热的环境工况条件下的额定制热量 热水箱侧入口空气状态温度10 热水水温90 热水流量8L min 蒸发风机 冷凝风机端电压 蒸发风机要求高速运转 7 能效比 制冷压缩机的能效比是考虑驱动电机或发动机的效率对制冷压缩机能效的影响 就是以单位电动机或发动机输入功率的制冷量评价 单位 kw kw 一 名词解释 9 轴耗功率 在规定的制冷能力试验条件下 驱动压缩机所消耗的功率 单位 W 10 电耗功率 在规定的制冷能力试验条件下 空调器蒸发器风机 冷凝器风机 电磁离合器即其电控系统总功率 单位 W 11 风量 在规定的制冷能力试验条件下 单位时间进入空调器的空气体积流量 单位 m3 h 一 名词解释 12 焓 焓是指单位质量的物质所具有的能量 kJ kg 焓的定义包含了随工质的移动而转移的能量 也就是热力学能与推动功之和 而空气焓差法就是对空调器的送风参数 回风参数以及循环风量进行测量 用测出的风量与出风 回风焓差的乘积确定空调器的能力13 熵 单位质量的物质温度升高 或降低 1 所需要吸收 或放出 的热量 kJ kg K 二 制冷原理 1 工程车辆空调系统具有哪些功能 a 在任何气候条件下 用人为的办法在车厢中造成使人感到舒适的气候环境 即在夏天能使车室降温 即制冷 冬天能使车室升温 即采暖 同时能够加湿或干燥空气 普通人感到舒适的温度大约为21 26 相对湿度为45 50 b 当车内空气混浊时要能够补充新鲜空气或净化空气 c 车窗玻璃除霜除雾 二 制冷原理 2 汽车空调系统如何吸收车室内空气的热量并将其排出到车外空间 两个物理变化过程a 物质从液态向气态的转变过程中会吸收热量 例如液态水蒸发变为水蒸气的蒸发过程会吸收热量 b 物质从气态向液态转变过程中会放出热量 例如水蒸汽冷凝为液态水的冷凝过程会放出热量 空调系统中主要的热量交换过程 a 蒸发器 蒸发 制冷剂吸收热量达到其沸点温度时蒸发 即由液态变为气态 b 冷凝器 冷凝 制冷剂放出热量后冷凝 即由气态变为液体 二 制冷原理 3 制冷循环 二 制冷原理 4 卡诺循环 卡诺循环 熵S 1 2 3 4 等温过程 等温过程 等熵过程 等熵过程 Th Tc 温度T 二 制冷原理 5 焓差法性能试验室5 1 空气焓差法概念一种测定空调器性能的方法 它对空调器的送风参数 回风参数以及循环风量进行测量 用测出的风量与送风 回风焓差的乘积确定空调的制冷量 5 2 焓差法性能试验室 以焓差法作为空调器制冷 制热量的基本测量手段 我公司采用日本佐竹焓差法综合性能试验系统 目前国内只用三家公司采用佐竹试验系统 二 制冷原理 5 3 制冷量的计算公式见下 qtci Qmi ha1 ha2 V n 1 Wn 式中 qtci 室内侧测量的总制冷量 单位为瓦 W Qmi 额定制冷工况下的送风量 单位 m3 s ha1 蒸发器回风侧空气的焓 单位 J kg ha2 蒸发器出风侧空气的焓 单位 J kg V n 喷嘴处空气的比容 单位 m3 kg Wn 喷嘴处空气的含湿量 对于1kg干空气组成的湿空气 单位 kg kg 二 制冷原理 系统原理图 5 4 产品的试验测试 焓差法性能试验 二 制冷原理 1 焓差法综合性能试验室 2 蒸发总成测试室 3 压缩机测试室 4 冷凝器测试室 二 制冷原理 5 5 焓差法性能试验室主要功能工程车辆空调焓差法综合性能试验室根据工程车辆空调整机性能及单体性能测试需要 经过普通焓差试验室改进升级后 能够进行以下工程车辆空调方面的实验 工程车辆空调系统性能试验 蒸发器总成性能试验 带膨胀阀 带或不带风机 蒸发器芯体性能试验 不带膨胀阀 带或不带风机 冷凝器性能试验 带或不带风机 压缩机性能试验 风机性能试验 焓差法性能试验室能够准确测定空调器冷量 热量 风量 压缩机转速 转矩 轴功率以及电参数等技术数据 三 空调系统组成 1 工程车辆汽车空调系统的特点 1 工程车驾驶室重心较高 振动较大 因此空调装置的配管 配线要有足够的柔软性 2 工程车空调系统的工作环境条件较恶劣 因而空调装置的耐振性 耐蚀性 耐水性 耐热性 耐尘性都要好些 运动部件的轴承寿命 润滑寿命也要提高 3 工程车辆的热负荷较大 这是因为工程车辆的驾驶室的玻璃面积较大 因此太阳辐射热较多 而且其发动机在驾驶室内 加之其围护结构的隔热性能又较差 因而其壁面传热负荷就较大 4 工程车辆发动机的平均转速比轿车的低 为保证空调装置的制冷量 必须提高其压缩机的转速 因此压缩机带轮的传动比要求较大 三 空调系统组成 1 压缩机分类 活塞式 斜盘式 旋叶式 离心式 涡旋式等作用 压缩机是制冷系统中的动力部件 通过皮带或其它动力驱动 将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体 并保持整个制冷系统内部制冷剂的正常流动方向 下图为系统所用5H14摇板式压缩机的原理图 三 空调系统组成 1 现在国内压缩机厂家主要 上海三电贝洱 黑龙江牡丹江 无锡双菱 重庆建设等 三 空调系统组成 2 蒸发器的作用是将节流降压后的气液两相制冷剂 通过吸收流经蒸发器表面空气的热量 蒸发气化成制冷剂蒸汽使流经蒸发器的空气温度降低 工程车辆空调蒸发器按照结构型式分为管片式 管带式和层叠式 2 1 管片式是较早采用的换热器型式 它是将翅片安装在圆管之上 中 大型汽车空调目前主要采用管片式结构 优点 结构简单 加工成本低 不足 换热效率较差 由于汽车在行驶过程中将产生比较强烈的颠簸和振动 从而引起管子和翅片之间的细微松动 使换热效率下降 三 空调系统组成 2 2 管带式 将一条由铝合金材料挤压成的具有多孔通道的椭圆扁管弯曲成等间距的蛇形管 并将经冲压开缝的铝带夹入蛇形管间 呈叠置方式 优点 较管片式相比管内换热量提高 较管片式相比流动阻力却降低 省去了许多弯头焊接处 制冷剂泄漏可能性小 提高了可靠性不足 钎焊技术难度较大 需用双面复合铝材及多孔扁管型材 对材料的要求较高 尤其对扁管材料的延伸性 均匀性及壁厚的均匀性要求很严 三 空调系统组成 2 3 层叠式 板翅式 层叠式是由两片冲成复杂形状的铝板 叠在一起形成夹板组成制冷剂通道 每两个夹板之间放置有波浪形散热带 然后一层层叠置起来 优点 换热效率也最高 结构最紧凑不足 钎焊技术难度较大 需用双面复合铝材及多孔扁管型材 对材料的要求较高 加工难度最大 三 空调系统组成 3 冷凝器的作用是把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气 通过向车外空气散发热量 使制冷剂冷凝成为高压液体 工程车辆冷凝器常用平行流结构 平行流冷凝器结构是为了适用替代工质HFC 134a排气压力高的情况而研制的新型换热器 这种冷凝器传热效率比管带式冷凝器提高20 40 左右 三 空调系统组成 4 常用的节流机构 手动膨胀阀 浮球膨胀阀 热力膨胀阀 电子膨胀阀和毛细管等 热力膨胀阀 TXV 的主要作用是通过控制蒸发器出口过热度 来调节进入蒸发器的制冷剂流量 从而实现制冷量与负荷的匹配 按平衡方式的不同 热力膨胀阀可分为内平衡式和外平衡式两种 与一般的热力膨胀阀相比 汽车空调热力膨胀阀有以下特点 体积小 质量轻 灵敏度高 可靠性高 特别是在耐久性 耐振性 耐腐蚀性方面 三 空调系统组成 1 F型热力膨胀阀关闭 2 F型热力膨胀阀开启 制冷剂进口 制冷剂出口 感温包 测量小孔 球阀 弹簧 膜片 制冷剂 压力补偿管 4 1 外平衡 三 空调系统组成 1 H型热膨胀截止阀关闭 2 H型热膨胀截止阀开启 自过滤干燥器 到蒸发器 自蒸发器 到压缩机 测量孔 球 弹簧 活动脚 制冷剂10薄膜下压力补偿11金属薄膜12压力元件 4 2 内平衡 三 空调系统组成 4 3 F型 H型热力膨胀阀都是汽车空调系统中运用最广泛的热力膨胀阀 不同点 F型有3个进出口 H型有4个进出口 H型优点 灵敏度比其他类型热力膨胀阀要高 F型优点 结构简单 安装方便 三 空调系统组成 5 贮液干燥器的作用 过滤和储存制冷剂 在工况变化时储存多余的制冷剂 并且能够保证在微量制冷剂泄漏的情况下 制冷系统仍能够有效工作 在储液罐中的分子筛能吸收少量的水蒸汽 以防止酸的形成 三 空调系统组成 在贮液干燥器上布置视液镜 可以判断制冷剂充注量及系统运行相关信息 储液干燥器的出口旁有一只安全熔塞 也称易熔螺塞 他是制冷剂系统一种安全保护装置 其中心有一轴向通孔 孔内装填有焊锡之类的易熔材料 1 高压及低压开关2 视液镜3 易熔塞4 进口5 出口 三 空调系统组成 贮液器上有两级保护 第一级为机械式压力开关 可复位 为常开触点 压力过高保护 3 14MPa断开 0 6复位 压力过低保护 0 20断开 0 35复位 第二级保护通过易熔塞破坏性保护 融化温度105 左右 三 空调系统组成 6 冷凝器风机冷凝器配置的风机常常是轴流风机 轴流风机的特点是 气流进入和离开叶轮时的方向都和转轴方向平行 由于汽车空调中使用的风机风压较低 所以常采用单叶轮的型式 有些特别简单的结构 甚至不用设置外壳 三 空调系统组成 7 蒸发器风机作用 吸入车厢内的空气 并强制空气气流流过蒸发器空气侧 使气流将蒸发器制冷剂侧液态制冷剂蒸发时产生的冷量带入车厢 形式 通常为蒸发器配置的风机是离心风机 离心风机的特点是 气流进入叶轮时的方向和转轴方向平行 而离开叶轮时的方向则和转轴方向垂直 汽车空调上用的离心风机比较简单 一般由叶轮 蜗壳 进口集流器组成 三 空调系统组成 8 用在R134a空调系统上管路接头处的O型密封圈的材料是丁腈橡胶 HNBR 并且通过颜色 绿色 加以区分 O型圈可以用矿物油进行润滑 空调系统的所有管路 组件都事先涂有润滑油 三 空调系统组成 9 R134a空调胶管有一层尼龙材料混合成的内衬