汽车空调管带式蒸发器模型参数数值模拟分析

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制冷系统中蒸发器模型的建立和数值分析

制冷系统中蒸发器模型的建立和数值分析

文章编号:ISS N1005-9180(2006)03-0051-06Ξ制冷系统中蒸发器模型的建立和数值分析杨 宾(天津商学院制冷与空调工程系,天津300134)[摘要]本文对制冷剂在蒸发器中的流动进行了分析计算,在考虑了两相流动的基础上分别建立了能量、质量方程和动量计算公式,针对工质为R22的制冷系统编制的计算程序,该计算模型将对空调系统的优化分析和控制提供了有效的部件性能分析方法。

[关键词]蒸发器,数学模型,数值分析[中图分类号]T Q05116+2;T Q018;T M925 [文献标识码]ANumerical Analysis and Model Building of the Evaporator in the R efrigeration SystemY ANG Bin(Department of Refrigeration and Air-conditioning Engineering,T ianjin University of C ommerce,T ianjin,300134,P1R1China) Abstract:In the paper,the flow in the evaporator is analyzed1Based on tw o-phase flow in fluence,the equations of en2ergy,mass and m omentum for the evaporator are presented1A simulation program has been developed according to the re2frigerant system with refrigerant R22,the calculation of results show that this numerical m odel is capable of providing an effective means to analyze components′performance in optimizing and controlling air-conditioning systems1K eyw ords:Evaporator,Mathematical m odel,Numerical analysis1 前言 制冷装置的研究如果仅仅通过实验手段研究装置的动态特性,不仅增加了研究费用,而且难以在设计阶段对其性能有充分的分析,所以很难保证产品的实际性能能够达到设计要求。

管带式汽车散热器试验及数值模拟研究

管带式汽车散热器试验及数值模拟研究

管带式汽车散热器试验及数值模拟研究为了提高汽车发动机的工作效率,自动化驾驶系统不断完善,汽车制造商不断推出更加节能高效的汽车,汽车散热器也必须跟进发展。

管带式散热器自面世以来,以其自身特点和结构上较传统散热器有所区别,受到人们的广泛关注和研究。

本文将重点介绍管带式汽车散热器的试验及数值模拟研究。

1、管带式汽车散热器试验研究管带式散热器试验工作是验证构建的散热器在真实工况下的与性能,其中包括诸如压降、热负荷、温度分布、热流密度、传热性等多个性能指标。

有了试验数据就可以为数值模拟提供基础数据支撑,从而更加精细的研究管带式散热器的性能。

试验中一般会选取三种不同的风速和温度下进行实验,测试管带式散热器在不同工况下的性能表现。

试验结果显示,管带式散热器的传热面积更大、对冷却效果更为明显,对于车辆工作的高温环境和高速行驶都有很好的适应性。

2、数值模拟分析管带式散热器的散热性能数值模拟是研究管带式汽车散热器最为有效的方法之一。

基于CFD软件(计算流体力学软件)完成的数值模拟可以定量分析散热器的冷却效果,为优化管带式散热器的结构设计提供依据。

在数值模拟中,需要构建三维实体模型,考虑结构和运动部件的影响因素进行相关的计算和分析。

根据实际的工况条件输入相关参数,运用热力学和传热学原理进行计算,得到管带式散热器内部的温度和压力分布图,以及相关指标的数值计算结果,如温升、冷却效率、压降等。

这样得到的计算结果,能够指导管带式散热器的优化设计,进一步提高汽车的效率。

总结管带式汽车散热器试验及数值模拟研究是提高汽车制造技术的重要途径之一,能够为技术改进提供科学依据。

本文重点介绍了试验和数值模拟两个方面的内容,分别从试验的流程、结果分析,和数值模拟的原理、应用和分析结果等方面进行具体的讲述。

管带式汽车散热器的研究还有很长的路要走,需要各方的全力支持和不断的研究探究。

除了试验和数值模拟研究,管带式汽车散热器的研究还有其他方面的支持。

客车空调蒸发器的实验分析

客车空调蒸发器的实验分析

关键 词 : 车 空调 ; 汽 管带式 蒸发 器 ; 实验测试 装 置 ; 学模 型 ; 数测 量 ; 数 参 变风量 中图分 类号 :U 491 6. 文 献标 志码 : A 文章编 号 :62 7 8 (0 20 —0 6 0 17 —3 X 2 1 )4 0 8— 4
0 引 言
器 . 需要 调 节 冷凝 器 进 口过 热 状 态 时 . 动 由可 在 启 控硅 控制 的该加 热器来 调 节 。 冷剂 在冷 凝器 冷凝 制 后 . 过 热力 膨胀 阀 ( 可 以 由试 验 台的 可 调膨 胀 通 也 阀任 意调 节进 入蒸 发器 的制 冷 剂 ) 进入 蒸发 器 。从
发周 期 . 降低 开发 成 本 , 可 以用 于研 究 换 热 器 内 还
部 的流动 、 热 机理 , 传 为产 品设计 提供指 导 。 制 冷空 调装 置数 学 模 型 的研 究 离 不 开 对其 的 实验 研究 。 因为准 确可靠 的试 验研 究结 果是 验证数 学 模 型正确 与否 和改进 模 型的依 据 。 了验证 本 文 为
1 测 试 装 置
汽 车空 调 管 带 式蒸 发 器 受 安装 空 间 和 重 量 的
11 制 冷 系统 . 系统 流程 如 图 1 示 。 了降低 制冷剂 含 油对 所 为 换 热 器性 能 的影 响 , 压缩 机排 气 管道 上布 置 了油 在
分 离器 : 压缩 机 出来 的制 冷剂 蒸 汽经 油分 离器 进 从 入冷 凝 器 。 压 缩 机 排气 管 道 和 冷 凝 器 间还 有 加 热
岳 阳恒 立冷 气设 备有 限公 司生产 的 型号 为 0 3 2 B的
冷凝 器制 冷剂 参数 调 节 : 凝 器 的进 口温 度 主 冷 要 由压缩 机排 气温 度决 定 , 排气 温 度可 以由压 缩机 吸气 温度 和压 力来 控制 , 当冷凝 器 进 口过热 度 比工 况规 定 值小 时 , 可 由加 热 器 1 可控 硅 控制 ) 也 ( 来辅 助加 热 调 节 ; 冷 剂 的进 口压 力 ( 略 压缩 机 和冷 制 忽 凝器 间 的流 阻 ) 是压 缩 机 的排气 压力 。冷凝 器 的 就 进 口压力 主要 由压 缩 机转 速来 调节 控制 , 同时 压缩

基于两相流EWF模型蒸发式空冷器数值模拟

基于两相流EWF模型蒸发式空冷器数值模拟

基于两相流EWF模型蒸发式空冷器数值模拟张庆;王学生;阮伟程;刘子龙;陈琴珠【摘要】建立了8排蒸发式空冷器管束三维模型,在恒壁温边界条件下,在管束表面施加质量源项模拟喷淋液膜,采用Eulerian Wall Film (EWF)模型与Mixture Species Transport模型耦合来研究蒸发式空冷液膜与空气间热质传递.数值模拟得到的空气出口温度、含湿量的数据与试验数据的误差分别为-0.67%~-0.98%、-4.95%~2.29%.比较了不同喷淋流量下管束表面液膜质量分布,小喷淋流量下液膜主要分布在管壁下半部分,随着喷淋水流量增加,管壁液膜分布趋于均匀,管排水膜温度由上至下先增加后减小.由于空气在管束背风面的流速较低,形成较高含湿量与温度三角区域.数值模拟得到的水膜与空气间的传质系数比试验值小,误差为8.00%~-9.30%.揭示了蒸发式空冷器热质传递机理,为蒸发式空冷器设计改造提供了理论基础.【期刊名称】《华东理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(044)006【总页数】7页(P928-934)【关键词】蒸发式空冷;EWF模型;热质传递;数值模拟【作者】张庆;王学生;阮伟程;刘子龙;陈琴珠【作者单位】华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5蒸发式空冷器通过管束底部强制流动的空气和管束外部喷淋水与管内介质进行热交换,同时空气与水进行热质交换。

相较于空冷式热交换器仅利用掠过管束的空气带走管内热量[1],蒸发式空冷器利用管外水膜的非饱和蒸发潜热,使空气侧传热传质显著增加。

汽车空调系统蒸发器总成数值仿真

汽车空调系统蒸发器总成数值仿真

图 2 模型剖面速度云图
由图 2 的速度云图可知,由于风机涡壳出口面与 蒸发器入口面成 90 角的关系,因此,在离心力原理的 作用下,大部分空气在涡壳内及流经涡壳与蒸发器入 口面之间的弯曲流道时贴近腔体流道的外壁,造成空 气在流道内相当严重的偏流现象。由于偏流现象的存 在,使得在蒸发器入口面前的区域内形成了一个很大 的涡旋。这个涡旋是空调的主要噪声源之一。
可知,仿真后的蒸发器总成数值计算模型得到了优化改进,提高了空调性能。把 CFD 技术应用到蒸发
器总成的设计,缩短了蒸发器总成系统的研发周期,降低了成本及试验费用。
关键词:计算流体力学;蒸发器总成;数值模拟
中图分类号:TB657
文献标识码:A
空调是汽车现代化标志之一,空调系统已成为高 级轿车的标准装备。提高汽车空调技术已经成为增强 汽车市场竞争力的 重 要 手 段[1]。蒸 发 器 总 成( 简 称 HVAC)是汽车空调系统中是至关重要的部件,对空调 的制冷效果有着显著的影响。空气在 HVAC 内部的 流动状况直接影响到 HVAC 的使用性能,而这一问题 一直是汽车空调领域的专家们十分关注的问题。随着 计算流体力学( 简称 CFD)理论的飞速发展,利用该理 论对汽车空调进行开发设计已成为一种非常重要的方 法。计算流体力学在现代汽车空调上的应用能够有效 地模拟汽车空调在实际应用中空气在空调内部流动的 情况,对于汽车空调的设计、开发和改进有非常大的实 用价值。
空气流体在经过蒸发器芯体时速度分布是否均匀 将影响到蒸发器芯体的使用效率,而在蒸发器入口面 上的空气分布直接影响到气体流经芯体时的分布且对 蒸发器芯体的换热效率有着很大的影响。因此,应当 使空气在此面上的分布尽可能的均匀,以提高蒸发器 芯体 的 换 热 效 率。图 3 所 示 为 模 型 在 z 轴 负 方 向 71 mm处蒸发器入口面的速度分布云图。

用于控制分析的多蒸发器变制冷剂流量空调系统的通用仿真模型解读

用于控制分析的多蒸发器变制冷剂流量空调系统的通用仿真模型解读

用于控制分析的多蒸发器变制冷剂流量空调系统的通用仿真模型朱永华,金新桥,杜智敏,范博,付思杰上海交通大学机械工程学院,上海,200240,中国文章信息:文章历史:2013年一月24收到2013年四月27收到修订版2013年四月28接受2013年五月18在线提供关键词:制冷系统变制冷剂流量模拟通用算法控制分析摘要:指出变制冷剂流量(VRF)系统的AGM-I 和AGM-II性能和控制分析的通用仿真模型被开发。

首先,从零部件到整个VRF系统的仿真模型得到解决。

然后仿真模型采用报道的公开文献的实验数据验证。

平均误差百分比来预测系统的制冷量,能源消耗和COP分别是4.69%,4.64%,1.19%。

最后,进行测试。

结果表明,建立的模型进行快速计算和蒸发器的数量无关。

从点的计算速度,AGM-I i更适合于多蒸发器VRF系统,而AGM-II更适合一个蒸发器的VRF系统。

测试结果表明系统模型对变化条件很好的反应能力,包括蒸发器入口空气温度,室外空气温度,压缩机转速的电子膨胀阀的开度,这都是非常重要的变量控制分析。

1.简介节能降耗的目的和空调系统在同一栋楼的独立单位拥有不同的服务区域的需求,鼓励多蒸发器变制冷剂流量(VRF)系统的普及,如商业建筑,如写字楼,商场,旅馆等。

多蒸发器的VRF系统,也称为多联机VRF系统,采用变制冷剂流量的技术,是一种制冷系统包括一个室外机和多个室内机,室外机的变频压缩机和位于每个室内机电子膨胀阀调节制冷剂流量(EEVs)来匹配空间冷/热负荷以维持设定点的空气温度(aynur等人。

,2009)。

所称的多蒸发器的VRF系统将以下面的VRF系统简称。

据称,由于良好的部分负荷性能,并热传递直接从制冷剂到空气,VRF系统具有更好的节能潜力比传统的HVAC(加热,通风和空调)系统,如中央空调系统,FPFA(风机盘管加新风)系统等(Zhou等,2007; Aynur 等人,2008年a,2008年b;李等人,2009年;刘和洪,2010)。

汽车空调系统蒸发器的特性分析 (外文翻译) 徐科飞

汽车空调系统蒸发器的特性分析 (外文翻译) 徐科飞

毕业设计(论文)译文题目名称:汽车空调系统蒸发器的特性分析学院名称:能源与环境学院班级:建环102学号:201001114205学生姓名:徐科飞指导教师:马富芹2014年03 月25日汽车空调系统蒸发器的特性分析摘要——本研究的目的是建立汽车空调系统蒸发器的理论模型并进行模拟来评估操作参数,环境条件,以及设计参数对蒸发器的性能的影响。

汽车空调系统主要由四个组件构成:压缩机,冷凝器,制冷剂控制器,和蒸发器。

蒸发器中的制冷剂流可以被划分为两个区域:蒸发区和过热区。

在第一个区域中的制冷剂是一个二相流,在第二个的区域中的制冷剂处于过热蒸汽状态。

蒸发器的内部流过的空气也可以分为两个区:非饱和区和饱和区。

水蒸汽凝结在饱和区,而在非饱和区无凝结水。

因为制冷剂流量和空气流是彼此垂直的,制冷剂在蒸发区和所述过热区的分布不与空气中的非饱和区和饱和区的分布重合。

本研究探讨不同的设计参数,环境条件和冷却能力与过热的运行参数对空调系统的影响. 设计参数包括制冷剂通道的长度,空气通道的长度和散热片的厚度。

环境条件,包括进气口温度和绝对湿度。

操作条件包括制冷剂入口焓,进气流量,以及制冷剂质量流量。

模拟的结果表明,相同外形尺寸下,50微米米宽度的鳍片具有最大的冷却能力,比这厚或薄的鳍片只能降低冷却能力。

不同的外部尺寸下,更长的制冷剂管和空气通道产生一个更大的冷却能力,然而,如果制冷剂的流量是固定的,增加的冷却能力会变得越来越少,因为气态制冷剂的传热能力是有限的。

在这项研究中,制冷剂通道的长度增加,制冷量即可同比增长19%,并且空气通道的长度增加可提高22%的冷却能力。

此外,我们发现在本研究中,降低制冷剂入口焓,进气流量,空气入口温度,以及入口绝对湿度,或增加制冷剂质量流量,将延伸过热区和减小制冷剂的过热度。

我们也发现,空调机的冷却能力在制冷剂质量流量和入口焓改变时易受影响,在研究中变化超过工作范围的50%被发现。

然而,改变进气的温度,绝对湿度,及入口空气流速仅导致在有条件的检测范围内介于10%和20%的变化。

数值模拟对直接蒸发冷却空调性能的分析

数值模拟对直接蒸发冷却空调性能的分析
Key w or ds : n u me ic r M s i mu l a t i o n; t e s t ; d i r e c t e v a po r a t i v e c o o l i n g; pe fo r r ma nc e ; a n a l y s i s
0 引言 直 接蒸 发冷 却 是一 种 通过 空气 和 水 的直接 接 触 , 利用 水 的蒸发 制 取冷 量 的制 冷技 术 【 l 1 。这 种制 冷 方式 所 消耗 的电量 主要 来 自风 机 的运行 ,且 消耗量 小 , 被 称 为“ 零 费用 ” 空 调 。其 以水 作为 制冷 剂 , 还减 少 了温 室气 体 和 C F C s的排放 量 , 又 有着“ 绿 色 空调 ” 的 美誉 [ 2 ] 近年 来 随着 直接 蒸发冷 却 技术研 究 的深 入 , 不 少 学 者 发现 由于直接 蒸 发冷 却 过程 热质 交 换 的复 杂性 , 无 论 是 理 论分 析 的方 法 或 者 是 实验 研 究 的方 法 都 受 到 了一 定 的限制 。并且 由于 外 界环 境 的干扰 , 通 过 试验 测试 的结果 对测 试机 组 的性 能分析 往往 不够 准确 。 但 数 值模 拟 方法 能 够避 免外 界 环境 的干 扰 , 模拟 较 复 杂 或 者较 理 想 的过程 ,并且 得 到 的模拟 结 果 比较 稳 定 。 通 过模 拟 结果 能 分析 测试 机 组 的性 能 , 为直接 蒸 发冷
c o n d i t i o n s . T h e s o j  ̄ w o l ' e A n s y s i s u s e d i n n u m e r i c a l s i m u l a t i o n , i t s r e s u l t s s h o w s t h e a c c u r a c y o f t h e s i m u l a t i o n c o m p a r e d w i t h t e s t d t a c a T h e

现代汽车空调系统数值模拟仿真

现代汽车空调系统数值模拟仿真

computational fluid dynamics(CFD),
IV
重庆大学硕士学位论文
1


1 绪 论
1.1 前言
汽车工业是我国的支柱产业之一,其发展也必然会带动汽车空调产业的发展。 近年来,随着国民经济的持续发展和人民对生活质量要求的日益提高,我国的汽 车空调事业得到了较快的发展。我国汽车空调起步较晚,1971 年才开始在长春第 一汽车制造厂的红旗牌轿车上安装仿制的第一台汽车空调器, 可以说在 20 世纪 70 年代以前,我国汽车空调行业几乎是空白。70 年代末 80 年代初,上海牌轿车安装 上国产的汽车空调器,标志着国内汽车空调已真正起步。如今,我国汽车保有量 已达到 2000 万辆,汽车年产量可达 260~300 万辆,汽车空调市场有着广阔的发 展前景。汽车空调事业在我国之所能如此迅速发展,重要的原因之一,是汽车空 调作为空调技术在汽车上的应用,它能创造车室内热微环境的舒适性,保持车室 内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在热舒适的标准范围内,不仅 有利于保护司乘人员的身心健康,提高其工作效率和生活质量,而且还对增加汽 车行驶安全性具有积极作用。因而,汽车空调技术正成为提高汽车市场竞争能力 的重要手段之一,也成为了人民生活水平提高和汽车工业发展的重要标志[1]。 就世界上汽车空调技术发展的历史来看,其发展速度也是惊人的。虽然在 1927 年就诞生了较简单的汽车空调装置,但是它只包括一台加热器、一套通风系 统和一台空气过滤器, 只承担冬季向乘员供暖和为挡风玻璃除霜的任务。 直到 1940 年,由美国 Packard 公司生产出第一台装有制冷机的轿车,这还是用房间空调器装 到车上的尝试。1954 年才真正将第一台冷暖一体化整体式设备安装在美国 Nash 牌小汽车上。 1960 年, 有冷气装置的汽车空调在美日等国普及。 1964 年, 在 Cadillac 轿车中出现了第一台自动控温的汽车空调。1979 年,美国和日本共同推出了用微 机控制的空调系统,实现了数字显示和最佳控制,标志着汽车空调已进入生产第 四代产品的阶段。到 1980 年,美国各种车辆的车用空调安装率平均达到 70%;日 本车用空调的安装率是:中型车 100%、小型车达 90%、大型车超过 60%。据 1985 年的统计,美国汽车空调装置年产量达 1300 万套,车用空调压缩机年产量达 1034 万台,轿车空调安装率达 87.1%;日本汽车空调装置年产量达 630 万套,车用空调 压缩机产量达 894 万台,轿车安装率接近美国水平。汽车空调技术发展至今,其 功能已日趋完善,能对车室进行制冷、采暖、通风换气、除霜(雾) 、空气净化等。 我国汽车空调产业发展速度虽然较快,1994 年也已在桑塔纳轿车新车型上开始试 安装采用 R134a 制冷剂的车用空调器,但是,目前国内车用空调系统生产基本上 仍是处于引进技术与开发、研究并举的阶段。有专家估计,我国汽车空调产业与

Amesim车辆空调制冷系统建模

Amesim车辆空调制冷系统建模

车辆空调系统三个功能:制冷、制热和除湿,对于传统车来说,制冷功能的仿真分析涉及多个关键零部件的建模和标定,是本篇的详述内容;而制热和除湿功能直接依靠发动机冷却水和暖风器来完成热交换,本质上就是冷却系统上的一个小支路(类似中冷器制冷),建模仿真简单,本篇文章不做介绍。

而对于新能源车(HEV和BEV),其制热系统则比较复杂,这个会在以后的文章中叙述,但其制冷系统和传统车基本一致(除了动力源不同)。

Amesim空调系统解决方案包含如下:•空调系统零部件、子系统及系统的尺寸设计及验证•评估新的替代冷却系统的性能•系统瞬态仿真(含压缩机的起停分析)•空调系统不同控制策略的分析•驾驶员热舒适性的分析和优化•新法规下的适应性分析•空调性能、舒适性和经济性的平衡分析图-1给出Amesim空调制冷系统的典型模型,部件主要来自Amesim的两相流库、空调库和热库,模型能够给出各处压力、温度、流量、热量、功率、比热、干度、过热度/过冷度等相关参数。

图-2给出典型的空调制冷循环的压焓图,包含压缩、放热、节流(等焓膨胀)和吸热四个过程,需要注意的是,蒸发器出口到膨胀阀出口段在大流量工况时压降较为明显(见绿框)。

模型中的冷媒介质为R134a,考虑制冷剂充注量和温度以及压缩机内滑油串气的影响。

另外,Amesim提供了不同介质的属性定义工具(见图-3)。

1概述▲图-1 典型的Amesim空调制冷系统模型▲图-2 压焓图(制冷循环四个过程)▲图-3 介质属性定义工具当置于整车模型(尤其新能源车)中,Amesim空调制冷系统方案能够发挥更大的作用:评估空调系统对电动车续驶里程的影响,压缩机、风扇及膨胀阀的控制保证动力电池的散热,满足制冷需求的同时提高整车能量利用效率……▲图-4 包含空调系统的新能源整车能量管理方案模型2 关键部件1压缩机Amesim两相流库中的功能型压缩机模型(最常用)考虑体积效率、等熵效率和机械效率,也可用拟合公式和数表定义效率。

汽车空调用管带式蒸发器、冷凝器标准

汽车空调用管带式蒸发器、冷凝器标准

Q 江阴亚成制冷设备有限公司企业标准Q/320281AKK01-2007代替Q/320281AKK01-2002 汽车空调用管带式蒸发器、冷凝器2007-12-17发布2007-12-30实施江阴亚成制冷设备有限公司发布前言本标准是对Q/320281AKK01-2002《汽车空调管带式蒸发器、冷凝器》的修订,修订时不仅对部分标准内容作了修改,而且还作了编辑性修改。

本标准自实施之日起,同时代替Q/320281AKK01-2002。

本标准的附录A、B、C为规范性附录;本标准的编写格式符合GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002的规定。

本标准由江阴亚成制冷设备有限公司工程技术部起草。

本标准主要起草人:马恒南何军杰郭胜本标准所代替标准的力持版本发布情况为:—Q/320281AKK01-1998,—Q/320281AKK01-2002。

汽车空调用管带式蒸发器、冷凝器1 范围本标准规定了汽车空调用铝制管带式蒸发器、冷凝器(统称换热器)的产品分类要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存等。

本标准适用于本公司生产的各种规格的汽车空调用铝制管带式换热器(以下简称换热器)。

2 规范性引用文件下列文件所包含的条款,通过在本文件中引用而构成本文件的条款。

凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本文件,然而,鼓励根据本文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本文件。

QC/T 657-2000 汽车空调制冷装置试验方法JIS D 1601-1995 汽车零部件振动试验方法JIS Z 2371-2000 盐雾试验方法3 术语3.1 冷凝器标准方位扁管沿水平方向、产品迎风面垂直于水平的位置。

冷凝器的名义换热量是在这一位置上确立和测量。

3.2 蒸发器标准方位扁管沿垂直方向、产品迎风面垂直于水平的位置。

蒸发器的名义换热量是在这一位置上确立和测量。

车用空调系统制冷降温性能匹配的数值模拟

车用空调系统制冷降温性能匹配的数值模拟

(1)
(2)
(3)
图3 冷凝器尺寸影响对比
当空气侧流量从400 m 3/h增加到520 m 3/h时,其制冷量从3.34 kW 提高到3.65 kW,提高了9.28%;而在100 km/h工况,其制冷量更是提高约15%,可见蒸发器空气侧流量对制冷效果有重要影响。

图2b中,随着冷凝器空气侧气体流量的增加,制冷量虽有增大趋势,但相比蒸发器的影响,其制冷量的变化相对要小一些。

例如,当冷凝器空气侧气体流量增加60%时,各工况下的制冷量只提高约3%~5%。

图2c和图2d为蒸发器和冷凝器尺寸变化对制冷量的影响。

图2c中,随着蒸发器尺寸的增加,其制冷量有明显提升。

例如,在40 km/h和100 km/h工况,当蒸发器尺寸增加40%时,其制冷量则分别提高15%和26%。

而图2d中,随着冷凝器尺寸的增加,其【参考文献】[1] 王莹,王芳,方海翔,等.R1234yf/R134a应用于汽车空调系统的性能研究[J].能源工程,2018(2):60-64.
图1 压缩机特性曲线
图2 不同影响因素对制冷量影响对比。

Amesim车辆空调制冷系统建模

Amesim车辆空调制冷系统建模

车辆空调系统三个功能:制冷、制热和除湿,对于传统车来说,制冷功能的仿真分析涉及多个关键零部件的建模和标定,是本篇的详述内容;而制热和除湿功能直接依靠发动机冷却水和暖风器来完成热交换,本质上就是冷却系统上的一个小支路(类似中冷器制冷),建模仿真简单,本篇文章不做介绍。

而对于新能源车(HEV和BEV),其制热系统则比较复杂,这个会在以后的文章中叙述,但其制冷系统和传统车基本一致(除了动力源不同)。

Amesim空调系统解决方案包含如下:•空调系统零部件、子系统及系统的尺寸设计及验证•评估新的替代冷却系统的性能•系统瞬态仿真(含压缩机的起停分析)•空调系统不同控制策略的分析•驾驶员热舒适性的分析和优化•新法规下的适应性分析•空调性能、舒适性和经济性的平衡分析图-1给出Amesim空调制冷系统的典型模型,部件主要来自Amesim的两相流库、空调库和热库,模型能够给出各处压力、温度、流量、热量、功率、比热、干度、过热度/过冷度等相关参数。

图-2给出典型的空调制冷循环的压焓图,包含压缩、放热、节流(等焓膨胀)和吸热四个过程,需要注意的是,蒸发器出口到膨胀阀出口段在大流量工况时压降较为明显(见绿框)。

模型中的冷媒介质为R134a,考虑制冷剂充注量和温度以及压缩机内滑油串气的影响。

另外,Amesim提供了不同介质的属性定义工具(见图-3)。

1概述▲图-1 典型的Amesim空调制冷系统模型▲图-2 压焓图(制冷循环四个过程)▲图-3 介质属性定义工具当置于整车模型(尤其新能源车)中,Amesim空调制冷系统方案能够发挥更大的作用:评估空调系统对电动车续驶里程的影响,压缩机、风扇及膨胀阀的控制保证动力电池的散热,满足制冷需求的同时提高整车能量利用效率……▲图-4 包含空调系统的新能源整车能量管理方案模型2 关键部件1压缩机Amesim两相流库中的功能型压缩机模型(最常用)考虑体积效率、等熵效率和机械效率,也可用拟合公式和数表定义效率。

基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟

基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟

基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟蒋东章;梁林;陈希;郭富男【摘要】随着汽车越来越普及,人们对汽车舒适性的期望值不断提高.汽车空调系统决定了汽车内空气的质量、温度、湿度等,其性能对舒适性有直接的影响.利用一维流体系统模拟仿真软件Flowmaster分别对汽车空调系统的稳态、动态特性进行仿真分析.结果表明:随着制冷剂充注量的增加,制冷量和制冷系数呈现先增后减的趋势,这期间均会出现一个峰值,但是,最大制冷量并没有对应制冷系数的最大值.通过动态分析可以发现:压缩机的排气压力和冷凝温度会随着压缩机转速的降低而显著下降,空调系统的制冷系数也会由于压缩机吸气压力和蒸发温度的升高而改善.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】4页(P18-21)【关键词】汽车空调;Flowmaster软件;数值模拟;稳态特性;动态特性【作者】蒋东章;梁林;陈希;郭富男【作者单位】中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】U463.85+1对于计算机仿真技术在空调制冷系统上的运用,可以追溯到20世纪六十年代[1]。

到了20世纪九十年代,集中参数和分布参数的研究得到了进一步的发展,并向实用型转化[2]。

R N N KOURY等[3]构建的模型中,蒸发器和冷凝器被分解成大小一样的控制单元,通过能量、动量方程、质量方程列出每个单元与时间相关联的平衡方程,对其进行计算求解。

王瑞等人[4]发现尖角波纹翅片的传热效果优于圆角波纹翅片。

陈友明等[5]着重研究空调冷水系统的流量、压力及温度分布,简化模型,不建立冷水机组的仿真模型。

全静[6]利用Flowmaster对制冷系统进行仿真建模,并分析了制冷部件中的流量、压力的分布变化情况,了解制冷系统的运行特性。

某型汽车空调风道的CFD数值模拟计算应用

某型汽车空调风道的CFD数值模拟计算应用

某型汽车空调风道的CFD数值模拟计算应用陈杨华;冯英【摘要】The application of the CFD method in a Car Air Conditioner Duct was discussed,from which we obtained pressure distribution, air distribution of outlets and velocity field. Some modifications were put forward to optimize the duct structure, ft turned out that optimized duct made air distribution more even and air flow loss reduced.%利用CFD方法对某型汽车的空调风道进行数值模拟,得出了风道整体的速度场、压力分布以及各出风口的风量分配.对中、侧风道进行结构优化,结果表明优化后的风道风量分配更均匀,风量损失减少.【期刊名称】《南昌大学学报(理科版)》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】4页(P282-285)【关键词】汽车空调;风道;CFD;风量分配【作者】陈杨华;冯英【作者单位】南昌大学机电工程学院,江西南昌 330031;南昌大学机电工程学院,江西南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】U463.851近些年来,汽车已经逐步走入各家各户,市场竞争也越来越激烈,汽车空调作为衡量汽车优劣的标准之一,越来越受到重视。

汽车空调整体性能不仅仅与空调蒸发器总成、外界环境有关,还与风道系统的设计息息相关。

汽车空调风道自回风口至仪表盘散流器,几何形状不规则,若采用传统试验方法研究,不仅耗时间费力气也无法确定主要影响因素,CFD(计算机流体力学)方法应用于汽车空调风道研究,可以有效的避免传统方法的高费用耗时长的缺点,明确研究方向,快速获得风道系统的流动特性参数,分析其结构设计的合理性。

汽车空调用管片式蒸发器的设计、校核计算实用方法

汽车空调用管片式蒸发器的设计、校核计算实用方法

汽车空调用管片式蒸发器的设计、校核计算实用方法为便于技术人员进行管片式蒸发器的设计或校核计算,现根据经验整理一套实用计算方法,供大家参考与讨论。

一、设计计算实用方法㈠ 确定设计参数在进行设计计算时,有些参数有通用标准,有些参数必须经过估算才能确定。

根据实际情况,在汽车空调系统中一般在进行管片式蒸发器设计计算之前可以确定以下参数:⒈目标制冷量Q这个参数必须根据整车热负荷进行估算,然后放大一定的安全系数,一般可以结合国内外相似车型的空调系统制冷量进行类比确定设计目标。

⒉蒸发器的送风量V在其他专家的文献中,这个参数一般是通过具体计算来确定,但我根据多次计算的经验,认为这种方法并不十分合理。

在他们的文献中,一般规定了蒸发器的出风参数,这样计算出来的送风量最后在实际应用中往往没有合适的风机来实现。

根据经验,制冷量与送风量之比最好在1:8-9左右,因此,我们确定了目标制冷量Q之后,可以初步估算出送风量,然后根据估算的送风量大小来选定风机的型号与数量。

在选取风机时,一般可以选取稍大于初步估算的送风量为好。

⒊空气侧的计算参数在汽车空调中,蒸发器空气侧的计算参数有一些具体的规定:⑴ 空气进风干球温度ta1 = 27.0℃⑵ 空气进风湿球温度ta1′= 19.5℃⑶ 当地大气压为标准大气压PB = 101.32KPa⒋冷媒侧的计算参数在汽车空调中,蒸发器冷媒侧的计算参数也有一些具体的规定:⑴ 蒸发温度te = -1.0℃⑵ 冷凝温度tk = 60.0℃⑶ 进膨胀阀前冷媒过冷度SC = 5.0℃⑷ 出蒸发器时冷媒过热度SH = 8.0℃⒌管片式蒸发器的结构参数在进行设计计算之前,还必须根据企业的具体情况和生产能力,确定管片式蒸发器的基本结构参数,即所用紫铜管(也有用铝管,为便于论述,结合本公司的具体,以下均用紫铜管)和翅片(一般用铝箔加工)的基本结构参数。

在汽车空调中,所用管片式蒸发器一般采用错排方式,其局部翅片形状如图1所示:图1 翅片局部图在汽车空调管片式蒸发器中,所用的翅片一般有翻边,紫铜管在套片后的结构见图2所示:图2 套片管结构在进行设计计算之前,必须确定以下的几个参数即:⑴ 垂直于空气流动方向的管中心距S1⑵ 沿空气流动方向的管中心距S2⑶ 翅片间距e⑷ 翅片厚度δf⑸ 所用紫铜管(或铝管)的外径d和壁厚δ㈡ 设计计算在确定了以上设计参数以后,即可以进行设计计算。

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际应用中不可能照搬管翅式蒸发器的模拟计算方法, 需要为它建立新的数学模型.

管带式蒸发器是多孔扁管换 热器, 当扁管宽度不变时, L 孑 数的改变, 直接影响制冷剂侧的水力直径这 重要的参数, 进而影响换热器的性能, 所以孔数的选择对换热器性能有重要 的影响. 近年来, 又出现了
带 内肋的管带式蒸发器. 研究表明:内肋强化表面既增加 了换热面积, 又增强了换热系数, 可同时也增加
有一定参考价值 . 关键词: 蒸发 器模 型; 拟分析 ; 模 分布参数 ; 面传热 系 表 数
中图分类号: 4418 U 6. 3
文献标识码: A
文章编号:62 28 02 2 000 17- 9( 1) - 6- 5 2 00 4
S m u a i nAn l sso srb t d Pa a e e f i lto ay i n Dit i u e r m t ro S r e tn a r t ri u o o ieAi- o ii n r e p n i eEv po a o A t m b l rc nd to e n 、 t a h m a i a o e h M t e tc l M dl
了制冷剂侧的流动阻力. 空气侧普遍采用波纹百叶窗翅片形式 的管带式蒸发器, 它的百叶窗翅片是很薄 的铝片, 先等距离冲出百叶窗形窄条, 再扭转一定的角度, 通常采用两组相对扭转. 百叶窗翅片使空气偏 离 了原有流动方 向, 而与百叶窗平 面方 向一致, 从而增加了气流的扰动, 增强了换热. 百叶窗翅片结构参 数对空气侧性能影响的研究非常复杂 , 光依靠试验来研究代价显然是很大 的, 利用数值模拟方法来进行 性能优化计算是个很好的选择 . 管带式蒸发器相关 的制冷剂侧 和空气侧 的流动 、传热和传质机理 的试验和理论研究都为管带式蒸发 器 的数值模拟奠定 了良好 的基础. hn C a g等人【 2 】 在管带式蒸发器试验研究的基础上, 通过引入面积  ̄( e aa r r i 因子, ao t) 得到了形式较为简单的. .因子的计算关联式. ,厂 、 和试验数据相 比, 换热系数 和压降的关联式预
21实验 系统 装置 .
管 带式 蒸发 器数 学模 型实 验验证 是在 美 国
T S O 公 司设计 生产 的两器( EC R 冷凝器和蒸发器)
试验 台上进行 的, 地点 : 湖南岳 阳恒立冷气设备 股 份有 限公 司 中心试 验室 .
系统 装 置如 图 1 所示 .
此实验。
结果进行 比较, 而改进模型. 从
函 墉 一 ‘ 慑 - 一曲 电 一 0量 抟 -0脆 传 一 节 鑫 力雅 l 一 度 力 曹
圈 1 两船试 验 台制冷 循环 系统图
6 2
湖 南理 工学 院学 报( 自然科 学 版)
第2 5卷
试验用蒸发器为管带式 1 8微通道 口琴管, 叶窗翅片, 百 材料为铝质. 该管带式蒸发器的结构参数蛇 形盘管长 2 8 . m , 16 m; 651 m 高 8 5 m 扁管深 F = 1 r 直径 D 9 n m ,
要 : 湿工况下对管带式蒸发 器进行 了 在 制冷剂侧和 空气侧性 能实验, 还利用模型进行 了管带式 蒸发 器性 能的研 究,
制冷剂侧的研究表明: 管带式蒸发器管内参数分布极不均匀, 采用传统的集中参数模型计算很不合理.空气侧通过研究百 叶窗角度 对换 热和压 降的影响。改进 了原有的翅 片结构. 相比原翅片, 改进后 的翅片空气侧表 面传热 系 数提 高在 2%以上, 1 但压降仅增大不到 4 %. . 该模型不仅合理可靠。而且具有较高的准确度. 5 研究结果对汽车空调厂商在设计同类型产品时具
引 言
随着我国汽车工业 的发展, 汽车空调也随之迅速发展. 虽然汽车空调制冷原理 的形成 和制冷空调装
置的产生已经有相当长 的历史, 但是真正基于计算机平台的制冷空调模拟计算技术的研究始于 2 世纪 7 0 0 年代末, O年代初. 8 在至今长达 3 0多年的制冷空调模拟计算研究 中, 人们主要 的研究内容集 中在以下几
测试精度为: 温度 0 2 , . K 绝对压力 1 压差 0 %,
01 制冷剂质量流速 O %. . %, . 测试蒸发器外形如 3
图2 .
为了验证所提出的管带式蒸发器数学模 型的 合理性, 需要做蒸发器变风量和变 制冷剂流量 的
性能试验 ,以便根据所取得 的实验数据 , 与模拟
1 管带式蒸发器 的研 究
汽车空调管带式蒸发器在结构上, 与普通管翅式蒸发器相 比有着很大 的差别 . 管带式蒸发器受安装 空 间和重量的限制, 结构 比较紧凑, 它的管子是由一条连续 的铝合金材料挤压成多孑通道的椭圆扁管, L 然
后将其机械弯蓝成等间距的蛇行 管, 同时把经冲压开缝的带状铝箔加工成铝带后放在蛇行管中. 因此, 实
第2 5卷 第 2期
2 1年 6 02 月
湖南理工学院学报( 然科学版) 自
Jun l f u a s t e f c n e n e h oo y( t a S i c s o ra o H n nI t u S i c dT c n lg Na rl ce e) n it o e a u n
F ANG i . in L i, W A o .h n Jn x a g , I Hu 2 N Zh u z e g
( . e agV ct n l eh i l ol eY ea g 10 0 C ia 1 u Y n oai a cnc l g , u yn 4 0, hn ; Y o T aC e 4 2 C l g f caia E gneig H nnIstt o c neadT c o g, uy n 10 0 C ia . ol e h ncl n ier , u a tue f i c eh l yY eag4 4 0 , hn ) e o Me n ni Se n n o A sr c: nw i r ue aa t dl f o t l o mesh meh s end vlp dfr f rn h s go so b ta tA ds i tdprme r e tb e mo e nr l ce a e e eo e o ee t ae e n f oc ov u b i d p ri
型的研究也主要集 中在换热器模型的研究上.
收 稿 日期 :020-9 2 1-31
作者简介: 方金湘(94 ,女。 16 一) 湖南临湘人, 岳阳职业技术学院机电工程系高级工程师, 副教授. 主要研究方向:汽车检测与维修
第 2期

方 金 湘 等: 汽车空调管带式蒸发器模型参数数值模拟分析
测 值有 8%的误差 在 ±1 % 之 内. 5 0
19 99年, 韩国 Y .hn .C ag等人【 J 2 J 出了一个广泛适用于各种形式百 叶窗翅片的 厂 又提 因子关联式, 该关
联式是三个因子的乘积, 形式 比较复杂, 平均误差为 9 1 . %. 2
2 管带式蒸发器 数学模 型验证
t e i.u e r fiea tfO h n tb e g rn lW,a d te m ah maia o e s tse n e h n e b e ar f w ae i t c n iin o r n h t e tc lm d lwa e td u d r c a g a l i o rt n we o dto n l r fiea tsd n i-i e F n lytem o e su e oa ay etep ro ma c fsr e t ee a rtr T er s ac n e g r .iea darsd . ial h d l r n wa sd t n lz h efr n eo ep n i v poao. h e e r h o n r fiea tsd h wst a h aa ee s n l dn o f ce to e tta se,tmp rtr n rsu e h n esr n l n erg rn -ies o h ttep m tr,icu i g c e in fh a rn fr e e au ea dp e s r,c a g to g yi r i l w ie to nn nu f m o dt fo drcini o . i r c n iin. ay igt eefc f o v ra da geo i-ieh a a se n r sued o , n o o By a lzn fe t u e n l narsd e t n fra d p es r rp n h o l n r t an w p f o v rf e in dwi l a p o i tl % ice s etta se o m ce ta do l .% i ce s n e t eo u e n i d sg e t al p rx maey21 n a ei h a n frt e in n y45 y l i s h r n r n n r aei p e s r o o a e t epe e to v rf . t etf st a d e sn t n yra o a l drl b e b t lou p r rsu ed pc mp rd wi t rs n u e n I tsi e t r h h 1 i i h memo 1 o l e s n bea ei l. u s p e i o n a a
个方面:
1 )对系统中传热和流动机理的理论和实验研究; 2 研究部件特性, ) 建立部件准确易解的数学模 型, 为部件优化及建立部件和系统的动态数学模型打
下坚 实 的基础 :
3 )从系统特性的研究角度出发, 对部件模型作合理简化. 在整个制冷系统 中, 换热器是至关重要的部件, 直接影响到系统的效率和成本 . 因此, 对制冷系统模
v r c t. ea i y Ke r s sr e t ee a oao o e; i lto ayi; itb tdp a mrmo e; e t rn fr c m ce t vwo d :e n i v p rtr d l smuaina lss dsr ue a me d lh a a se e p n m n i r t c in
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