汽车空调系统的工作原理.doc

储液干燥器一般都安装在发动机室内,在系统运行时,对制冷剂进行过滤,干燥吸湿和... 汽车空调制冷系统分为两类:一类是膨胀阀系统,另一类是孔管系统,如图2-7所示...本文档由无尘大哥上传至豆丁网第三章 汽车空调系统的工作原理 (方贵银，李辉 编著. 汽车空调技术. 北京：机械工业出版社，2002.1 P16－34) 3.1 汽车空调的制冷原理 (参考文献：张蕾主编，汽车空调.) 3.1.1 制冷方式 空调的制冷方式很多，常见的有以下四种：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体汽化制冷的应用最为广泛，它是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷方式。 1．液体汽化制冷 任何液体汽化时都要吸收热量。在定压状态下，1 kg液体汽化时所吸收的热量称为汽化潜热。 r = h’’- h’=T (s’’- s’) (2-1) 式中 r——单位质量工质的汽化潜热，单位为kJ／kg； h’’——单位质量工质的饱和蒸气比焓值，单位为kJ／kg； h’——单位质量工质的饱和液体比焓值，单位为kJ／kg； s’’——单位质量工质的饱和蒸气比熵值，单位为kJ／(kg·K)； s’——单位质量工质的饱和液体比熵值，单位为kJ／(kg·K)； T——此定压下对应的饱和温度，单位为K。 对于任何一种液体，汽化潜热是随其蒸发压力而变的；而在相同的压力下，不同工质的汽化潜热也是不相同的。工质的分子量越小，其汽化潜热的数值越大。对任何一种工质，随着蒸发温度的提高其汽化潜热不断减小，当达到临界状态时其汽化潜热为零。 在制冷机的工作过程中，在低温下蒸发的制冷剂液体都是使高压液体经节流降压而得到的。较高压力的饱和液体节流降压后即进入两相区，并闪发出一定的饱和蒸气。对于1 kg制冷剂，若用x表示闪发后的干度，则当其余液体全部转变为饱和蒸气时吸收的热量为 q0 = r (1- x) (2—2) 式中 q0——单位制冷量，单位为kJ／kg； r——单位质量工质的汽化潜热，单位为kJ／kg； x——工质节流后的干度。 由式(2—2)可知，单位制冷量不仅与汽化潜热有关，还随节流后的干度而变。制冷剂液体在节流膨胀前后压力变化越大，则节流过程中闪发的气体量越多，而单位制冷量就越小。 由此可见，液体汽化制冷循环由工质低压下汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压四个基本过程组成。蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷和吸附式制冷都具备上述四个基本过程。 2．气体膨胀制冷 在气体制冷机中，是利用高压气体的绝热膨胀达到低温状况，并利用膨胀后的气体在低压下的吸热过程制冷的。气体绝热膨胀的特性随使用的设备而变，一般有两种方式：一种方式是高压气体经膨胀机(活塞式或透平式)膨胀，此时有外功输出，因而气体温降大，发热时制冷量大，但膨胀机结构比较复杂；另一种方式是气体经节流阀膨胀(通常为节流)，此时无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构较简单且便于气体流量的调节。这种膨胀方式在气体制冷机中使用较少。 3．涡流管制冷 利用气体涡流制冷是法国工程师兰克1933年提出的。涡流冷却效应的实质是利用人工方法产生旋涡使气流分为冷、热两部分，并利用分离出来的冷气流进行制冷。 涡流管是一根构造比较简单的管子，如图2-l所示，主要由喷嘴、涡流室、分离孔板、调节阀及冷、热两端的管子所组成。压缩空气进入喷嘴后沿切线方向进入涡流室，形成自由涡流，且分离成温度不同的两股气流；中心部分的低温气流，经分离孔板的中心孔流出，而外围边缘部分的高温气流，则在另一端经调节阀流出。所以利用涡流管可同时获得冷、热两种不同温度的气流，冷气流的温度可达-10～-50℃，热气流的温度可达100～150℃。调节阀通过改变热气流在阀前的压力，调节两部分气流的流量比例，从而改变冷、热气流的温度。 涡流管制冷的主要优点是结构简单、使用灵活、起动快、维护方便。只要有压缩空气，便可用涡流管制冷。涡流管制冷的主要缺点是效率低，制冷系数小于蒸气压缩式制冷机。 4．热电制冷 热电制冷又称温差电制冷，它是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法。该方法的制冷效果主要取决于两种材料的热电势。纯金属材料的导电性好、导热性也好，其帕尔帖效应很弱，制冷效率极低。半导体材料具有较