汽车空调第2章(51)

汽车空调第2讲主讲杨兴龙1

基本术语制冷剂热力性质：冷冻机油空调制冷系统

工作原理制冷剂的定义、要求、性质制冷剂R134a、R12的性能特点制冷剂的使用注意事项作用、要求、性能特点温度、压力、质量体积与密度、汽化与凝结、饱和温度和饱和压力热量、显热和潜热、相对湿度等上节课主要内容空调概念、类型、区别等

本次课主要内容压缩－冷凝－膨胀－蒸发－压缩2本次课重点难点：重点：制冷基本术语概念

制冷剂的热力性质（第一节课）

空调制冷系统工作原理

空调制冷系统的分类难点：空调制冷系统工作原理（第二节课）

3第二章汽车空调制冷技术基础4第一节热力学基础知识主要内容：温度、压力、汽化与凝结、饱和温度和饱和压力热量、显热和潜热湿度相对湿度5第一节热力学基础知识一、温度温度是表示物体冷热程度的一个参数。T或t表示，三种标定方法。摄氏温度单位“ºC”，符号t华氏温度单位“ºF”，符号F热力学温标(又称绝对温标、开式温标),以绝对零度（-273.15ºC

）为基准，单位“K”,符号T三种温标之间的关系：摄氏温度[ºC]=5/9(华氏温度[ºF]-32)华氏温度[ºF]=9/5×摄氏温度[ºC]+32绝对温度[K]=摄氏温度[ºC]+273.1561．干球温度和湿球温度（1）干球温度是指用干球温度计测量空气温度时，干球温度计所指示的温度。（2）湿球温度是指在稳定条件下，湿球温度计所指示的温度。如图2-1所示，在感温球上包上纱布，并把纱布的一端放在水槽中，靠毛细管现象把水吸上去，使感温球湿润。由于湿纱布上的水分蒸发需要吸收相应的汽化潜热，所以湿球温度计上的读数将要比干球温度计上的读数低一些，此时湿球温度计所指示的温度叫湿球温度。72．干湿球温差用干、湿球温度计测量未饱和空气时，干、湿球温度计所显示的温度不同，湿球温度低于干球温度，二者形成的温差叫干湿球温差，温差越大，表明空气越干燥，反之，空气越潮湿。

3．露点温度

水蒸汽凝结成露水的温度叫露点温度。将周围一定量的空气冷却后，空气越来越潮湿，空气的相对湿度便升高。当湿度达到100％时，即干球温度和湿球温度相同，空气中所含有的水蒸气便成为饱和状态，再进一步冷却，水蒸气便不能以其原来的状态存在下去，其中一部分凝结成露水。于是，我们把湿度为100%的温度叫做凝结成露水的温度—露点温度。

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4．冷凝温度在空调系统中，在冷凝器中制冷剂在一定压力下由气态变为液态时的温度称为冷凝温度。5．蒸发温度在空调系统中，在蒸发器中制冷剂低压汽化时的温度称为蒸发温度。9空气组成通常说的空气包括：水蒸汽、氧气、氮气、及稀有气体等，即湿空气。干空气：不含蒸水气的空气。湿空气：含有水蒸气的空气。二、湿度湿度用来表示空气的含湿程度。两种评定方法：绝对湿度、相对湿度10湿空气的总压力和分压力气体混合物总压力等于各组成物分压力之和。湿空气分为干空气和水蒸气。湿空气压力

p=pa+pvPa为其余气体压力pv水蒸气的分压力11

1.绝对湿度1m3湿空气中所含水蒸气的重量，叫空气的绝对湿度。由于湿空气是空气和水蒸气的均匀混合物，所以绝对湿度在数值上等于水蒸气的含量，用rw表示。绝对湿度只能说明湿空气在某一温度下实际所含水蒸气的重量，但不能说明湿空气的吸湿能力。

2.相对湿度采用相对湿度可以说明空气的潮湿程度，或说明空气接近饱和的程度。相对湿度就是湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下饱和湿空气所含的水蒸气量的比值．用Ø表示,即Ø=rw/rs=pw/ps×100%（实际值/饱和值）不同温度下，饱和湿空气所含的水蒸气的量、气体压力、分子数是不同的。12式中rw——空气的绝对湿度（被测湿空气的密度）；

rs——饱和湿空气的密度；

pw——空气中水蒸气的分压力（被测湿空气的分压力）；

ps——饱和湿空气中的水蒸气分压力(简称饱和水蒸气压力)。

Ø值越小，表示湿空气离饱和状态越远，空气较干燥，还能吸收更多的水分；反之，若Ø值越大，则表示空气越潮湿，吸收水分的能力越差。当Ø=0时，则为干空气；当Ø=100％时．则为饱和空气，再也不能吸收水分了。湿空气在状态变化过程中，由于水分蒸发，水蒸气凝结，其体积重量会发生变化。即使湿空气中的水蒸气含量不变，由于温度变化，其体积也跟着变化，故绝对湿度也将发生变化。13三、压力与真空度

压力就是固体、液体或气体垂直作用于物体表面上的力。在实际应用中是以物体单位表面积上所受压力（中学的压强）来表示的，常用P表示，其单位为帕斯卡，简称帕(Pa)。1Pa=1N/m214标准大气压定义及压力单位大气的重量对地球表面物体单位面积上所产生的压力称为大气压力（简称大气压）。标准大气压我们把在地球纬度45°、温度为0℃时，大气对海平面的压力称为标准大气压，它相当于101.325kPa。

单位换算:kg/cm2（我国常用）

psi、bar（欧洲常用）1psi=1Ib/in2=0.07kg/cm21kg/cm2=14.22psi

1pa=1.02×10-5kg/cm21Mpa=106pa（国际单位）1bar=?15

表示压力常用的方式（1）绝对压力它表示实际的压力值，是把完全真空状态作为零值。（工程计算用）（2）表压力（相对压力）通过压力表上指示读出的压力值，称为表压力值。它是将标准大气压作为零值，在此基础上进行压力计量的结果。（检测系统压力时用）（3）真空度低于大气压力的数值称为真空度。（抽真空使用）表压力P表=绝对压力P绝—大气压力B

真空度P真=大气压力B—绝对压力P绝1617四、汽化与冷凝（凝结）

1.汽化汽化：液体转变为气体的过程。吸热。

1kg液体转变为气体所需要的热量，叫做这种物质的汽化热。汽化两种形式：蒸发、沸腾

蒸发在任何压力、温度下进行，局限在液体表面。沸腾只能在一定温度（沸点）下发生，液体表面和内部同时进行。沸腾时的温度称为沸点。例：一个标准大气压下水的沸点为100ºC。

2.冷凝冷凝：气体转变为液体的过程。是汽化的相反过程。放热。18五、饱和温度和饱和压力（饱和蒸汽、饱和液体）如果对制冷剂加热，则其中的一部分液体就会变成蒸气；反之，如果制冷剂气体放出热量，则其中的一部分蒸气又会变成液体（温度不变）。

液体和蒸汽处于共存的状态时，液体和蒸汽是可以彼此转换的。（100ºC

时水的液态与蒸汽的转换）

此时蒸汽量最多。处于这种状态的蒸汽，叫饱和蒸汽,液体叫饱和液体。具有饱和蒸汽（或液体）时的温度称为饱和温度，饱和蒸汽所具有的压力称为饱和压力。例：一个标准大气压下水的沸点为100ºC，饱和温度为100ºC。不同液体在同一大气压下饱和温度不同。同一液体在不同大气压下饱和温度也不同。注意：湿蒸汽（气液共存）、干蒸汽（液体全部蒸发成蒸汽）

过热蒸汽、冷凝器中制冷剂的状态19水蒸气饱和温度与饱和压力的关系20六、热量和热容分子热运动所具有的能量即称热量。当制冷剂被加热变成蒸气或者由蒸气冷却后变成液体，此过程中所吸收或者放出多少的物理量即称热量。单位:卡等，国际单位：焦耳形式：传导、对流、辐射把单位质量的物质的温度升高1K所需要的热量称为热容。21七、显热与潜热显热是指任何物质在吸热或放热过程中，只发生温度升高或降低的变化而形态不发生变化的这部分热量。（例：水加热未到100ºC时需吸收的热量）潜热是当单位质量的物质在吸热放热过程中，只是发生了形态变化。（如100ºC的水由液体变成气体，而温度不发生变化的这部分热量）液化潜热：从气体变成液体时放出的热叫做液化潜热；凝固潜热：从液体变成固体时放出的热叫做凝固潜热；熔解潜热：从固体变成液体时吸收的热叫做熔解潜热；蒸发潜热：从液体变成气体时吸收的热叫做蒸发潜热；升华潜热：从固体变成气体时吸收的热叫做升华潜热。制冷循环中主要是利用制冷剂的蒸发潜热而实现制冷的。(空调蒸发器)22八、节流在流体通路中，通道截面积突然缩小，流体压力便下降，如果此时产生气体，则总体积还要增大。这种变化只是状态的变化，与外界没有热和功的交换。因此流体的热量不变，这种状态变化称为节流。节流示意图在空调制冷系统中，制冷剂在膨胀阀中的状态变化就是节流过程。制冷剂被膨胀阀节流后，如果压力下降得比饱和压力还低，部分液体将变成饱和蒸气，体积急剧增大。这时的蒸发热是由液体本身供给的，所以液体温度下降较大。23九、制冷能力与制冷负荷1．制冷能力制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高温物体的装置。制冷能力的大小是以单位时间内所能转移的热量来表示的，单位为J／h。

2．制冷负荷为了把汽车内部的温度和湿度保持在一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车室内人体散发出的热量排除到大气中去。这两种热量的总和就叫做制冷负荷。24第二节制冷剂主要内容制冷剂的定义、要求、性质制冷剂R12的性能特点制冷剂的使用注意事项R134a汽车空调系统25第二节制冷剂一、概念

在制冷系统中用于转换热量并循环流动的物质称为制冷剂。常用R134a和R12,R是英文制冷剂Refrigerant的简写。C2H2F4和CF2Cl2

由于R12泄露后对大气臭氧层有破坏作用，引起温室效应。大气层中CFCl物质75%来自汽车空调泄露的R12。国际环保组织1987年制定了控制破坏大气层的蒙特利尔协议。我国于1991年加入该协议，从1996年起，开始使用R134a，到2000年，全部使用R134a。家用空调冰箱使用R22较多。

1992年大部分进口车装用R134a1993年进口车全部装用R134a26制冷剂常见：无机物、卤代烃、混合溶液、烃类无机物：氨R717、水R718；卤代烃（车辆常用）（也称氟利昂类）R(m-1)(n+1)x

CmHnFxClyBrz

四氟乙烷C2H2F4二氯二氟甲烷CF2Cl2一氯二氟甲烷CHF2Cl共同特点：

低温低压条件下吸热由液态转变为气态，

高温高压条件下放热由气态重新变为液态。27二、对制冷剂的要求（1）热力学性质1)合适的蒸发压力和较低的蒸发温度；2)常温下冷凝压力不太高；3)制冷剂的单位容积制冷能力要大；4)制冷剂的临界温度要高（临界温度表示气体可以被液化的最高温度,例如冷凝器中制冷剂的温度）；5)制冷剂的凝固温度要低；6)制冷剂的汽化潜热要大（蒸发器中液体气体）。（2）物理化学性质1)制冷剂与润滑油的相溶性要好；2)制冷剂的导热系数、放热系数要高；3)制冷剂的密度、粘度要小；4)制冷剂与金属材料不起化学反应；5)制冷剂在高温下不分解，不燃烧，不爆炸。（3）其他：对人体、环境无害。

28三、制冷剂R12的性能特点车用空调中曾广泛使用的制冷剂R12，分子式为CF2Cl2

、；化学名称为二氟二氯甲烷，是一种较为理想的制冷剂，主要特性如下：（1）无色、无刺激性臭味；一般情况下不具有毒性，对人体没有直接危害；不燃烧、无爆炸危险；热稳定性好。（2）在大气压下R12的沸点为-29.8℃，凝固温度为-158℃，能在低温下正常工作。节流后损失小，有较大的制冷系数。（3）R12对一般金属没有腐蚀作用，但对镁和镁含量超过2％以上的铝合金除外。（4）R12制冷系统对密封件的特殊要求。（5）R12有良好的绝缘性能，它对制冷系统电器绕组的绝缘性能无影响。（6）R12液态时对润滑油的溶解度无限制，可以任何比例溶解。29（7）R12对水的溶解度很小，在制冷系统中，R12的含水量不得超过0.0025％。水分害处：1）当有过量的水分随制冷剂运行，在通过膨胀阀时，形成“冰堵”。2）水与R12高温能产生化学反应，生成盐酸一氢氟酸，对系统有腐蚀作用。3）水还能与系统中的酸、氧化物和其他杂质反应，形成金属盐，随着制冷剂和润滑油一起循环，加大运动机件的磨损及破坏电器的绝缘性能。4）水能使冷冻油老化。防水措施主要有以下三个方面。1）使用纯度高的制冷剂。2）在装配或维修制冷系统后，一定要严格地抽真空。3）选含水量小于0.002％的冷冻袖，而且要防止加注冷冻油时侵入水。30四、R134a制冷剂的特性R134a制冷剂的分子式为C2H2F4，是卤代烃类制冷剂中的一种，R134a制冷剂与R12制冷剂相比，其热物理性能如表2-3所示。

R134a的主要特性：（1）热物理性R134a的热力学性能，包括分子量、沸点、临界参数、饱和蒸气压和汽化潜热等，均与R12相近，具有无色、无臭、不燃烧、不爆炸、基本无毒的特性。

31（2）传热性能R134a制冷剂的传热性能优于R12，当冷凝温度为40～60℃、质量流量为45～200kg／s时，R134a蒸发和冷凝传热系数比R12高出25％以上。因此，在换热器表面积不变的条件下，可减少传热温差，降低传热损失；当制冷量或放热量相等时，可减少换热器表面积。（3）相容性用R134a替代R12后，原有的压缩机润滑油（简称压缩机油）必须更换，这是因为R134a本身与矿物油是非相容的，必须使用合成润滑油来取代，如PAG类润滑油等。否则，系统将会损坏。（4）分子直径比R12略小，易通过橡胶向外泄露，，也较易被分子筛吸收。（5）R134a的吸水性和水溶解性高。32五、使用制冷剂注意事项1.容器耐压，压力足够2.不直射、不撞击3.保护控制阀帽盖4.容器避免进入空气和水分5.避免接触皮肤，更不能触及眼睛。用清水、稀硼酸溶液等冲洗。6.工作环境通风7.严禁接触明火。8.避免不同制冷剂混合使用3334第三节冷冻机油一、冷冻机油的作用冷冻机油是制冷压缩机的专用润滑油，它保证压缩机正常运转、可靠工作和延长使用寿命。

1.润滑系统中有相对运转的机械部件，需要润滑，减少阻力、磨损，延长使用寿命。

2.密封压缩机主轴需要油封来密封，有润滑油，油封才起作用；活塞环上的润滑油也起密封作用。

3.冷却运动的摩擦表面产生高温，需要冷却。

4.降低压缩机噪声、清洁滤清。35二、对冷冻机油的要求（1）冷冻机油的凝固点要低，在低温下具有良好的流动性。沉积在蒸发器。（2）冷冻机油应有一定的粘度，且受温度的影响要小。冷冻机油的温度有时会超过120℃，而制冷剂的蒸发温度范围为-30～+10℃。（3）冷冻机油与制冷剂互溶性要好，冷冻机油要随制冷剂在系统中流动。（4）闪点温度要高。（在规定的条件下，加热润滑油，当油温达到某温度时，润滑油的蒸气和周围的空气形成混合气体，一旦与火焰接触,即发生闪火现象，最低的闪火温度，称为润滑油的闪点。柴油的安全指标

，汽油辛烷值）（5）化学性能要稳定，不与制冷剂、金属或非金属材料反应。高温下不氧化、不分解、不结胶、不积炭。（6）不含水分，否则，出现冰堵。36三、冷冻机油的性能特点（R134a系统用）

1．PAG（聚烃乙二醇）（1）具有高吸湿力，易使制冷系统的节流元件（毛细管或膨胀阀）发生“冰堵”，（2）高温下，它与R134a的互溶性降低。（3）润滑性比矿物油稍差。（4）对制冷系统—现用的橡胶密封件及制冷剂输送软管有渗透作用。

2．ESTER（聚酯类润滑油）聚酯油与R134a互溶性好，不会出现低温沉积现象。它与聚丁腈橡胶、氧丁橡胶等弹性材料相容性较好。四、使用冷冻机油注意事项1.不同牌号冷冻机油不能混合使用，否则会引起变质。2.冷冻机油吸湿能力极强，注意机油容器的及时密封。373.不能使用变质的机油，变质原因主要有：（1）混入水分，生成酸性物质，腐蚀金属部件。（2）高温氧化，压缩温度高，氧化分解而炭化变黑。（3）不同牌号的机油混合使用，导致变质。4.按规定向系统加入足够的机油，不得超量。否则会引起制冷效果不好。5.在排放制冷剂时要缓慢进行，以免过多机油与制冷剂一起喷出。38第四节制冷系统的分类汽车空调制冷系统基本上可分两类：一类是压缩机的开、关由压力开关或温度开关控制，间断工作，即循环离合器系统；另一类是压缩机连续运转，即蒸发器压力控制系统。这两类系统还可以进一步划分。所有的汽车空调系统，都是既要保证蒸发器不结冰，又要保证达到最高的制冷效率。

1．循环离合器系统（1）使用孔管的循环离合器系统（CCOT）分：安装恒温开关的CCOT系统和用压力开关控制的CCOT系统（目前全安装）。

（2）使用热力膨胀阀的循环离合器系统39402．蒸发器压力控制系统只要选定空调功能，此类系统就连续运行。在安装膨胀阀的基础上，用吸气节流阀（STV）或先导阀控制的绝对压力阀（POA）或阀罐（VIR）控制蒸发器温度（第三章将要讲述）。防止其结冰，但又能保持系统的最高效率，连续运转。（1）STV和POA系统循环离合器系统与蒸发器压力控制系统这两类空调系统都可能装有热力膨胀阀，如何识别呢?如果低压侧装有STV或POA阀，就是蒸发器压力控制系统；如果低压侧装有积累器，又用恒温开关或压力开关控制蒸发器温度，就是循环离合器系统。（2）VIR系统41第五节制冷系统的工作原理一、汽车空调制冷系统组成汽车空调制冷系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀（孔管）、贮液干燥器（积累器）、高低压管路、控制电路等部分组成，其组成如下图所示。