制冷原理及设备课程课程设计

制冷原理及设备课程设计说明书

班级热动01班

姓名姜旭

2012年9月12日

目录

一、绪论·············································

二、设计要求············································

三、车内空调参数的确定········································

四、汽车空调原理及热力计算···········································

五、蒸发器与冷凝器的结构设计·············································

六、主要元器件的选型·············································

七、附录·············································

八、参考文献·············································

一、绪论

在各种季节、天气及其它行驶条件下，人们总希望车厢内保持舒适的状态。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。对于新一代的纯电动环保型汽车，也应给驾乘人员提供舒适的驾驶和乘坐环境。作为未来主要的潜在车型，在其上匹配空调系统是完全必要的，并且拥有一套节能高效的空调系统对开拓市场也是至关重要的。

电动汽车空调的特点电动汽车空调特点与室内空调装置相比，电动汽车空调装置主要有以下特点：

（１）汽车空调系统安装在运动的车辆上，要承受剧烈而频繁的振动与冲击，要求电动汽车空调装置结构中的各个零部件都应具有足够的强度、气密性能；

（２）电动汽车内乘员所占空间比大，产生的热量多，热负荷大，要求空调具有快速制冷和低速运行能力；

（３）电动汽车车身隔热层薄，而且门窗多，玻璃面积大，隔热性能差，致使空调冷气热漏损严重；

（４）车内高低不平且有座椅，气流分配组织困难，难以做到气流分布均匀。

（５）电动汽车有足够的电能可以驱动电动空调压缩机工作，但蓄电池提供的直流电是电动汽车唯一的动力源，没有发动机余热可以用于车内采暖。

汽车空调系统采用的是蒸发压缩式制冷原理，主要有以下几大部件：

①蒸发器、②压缩机、③冷凝器、④干燥储液器、⑤膨胀阀、⑥其他附属装置。它的制冷原理是利用冷媒在其气液两相变换过程中的热量交换实现对车辆内部环境的调整：当液态制冷剂流经蒸发器时，吸收车辆内部的热量，使得驾驶员和成员感受到头凉脚暖的效果。

本次设计的系统采用R-134a制冷剂，管带式冷凝器与蒸发器，旋叶式高温压缩机。该设计讲述了电动汽车空调系统组件的选择过程，并对冷凝器和蒸发器做出结构设计

二、设计要求

设计一台电动汽车冷暖空调：工质R134a，采用管带式换热器，电机功率不超过1.5KW。要求：（1）进行制冷和制热循环的热力计算：（2）完成冷凝器和蒸发器的结构设计；（3）完成主要元器件的选型。

具体设计参数：（t。环境温度）

三、车内空调参数的确定

在满足人体健康条件下，对于室内温度基数，夏季应尽量提高，冬季应尽量降低。如夏季空调温度基数由20℃提高到23℃，即可减少冷负荷约30％。通常，夏季室内每升高1℃，约减少冷负荷10％；冬季每降低1℃，约减少热负荷12％。对于相对湿度，在满足人体舒适感和健康条件下，其基数应尽量靠近极限值。

一般采用局部的排风方式，以减少新风量和新风负荷。

1.夏季室内空气计算参数:

不同车型、不同用途的豪华型、经济型空调车，其室内空气参数基数不同。结合我国国情，兼顾舒适性、经济性,将汽车空调夏季室内空气的计算参数列于表1（见附录）.

汽车室内外温差在5～7℃范围内较为适宜。汽车室内温度可按下式计算：

t1=20+(t2—20)／2, 式中：t1，为车内温度，距离地板1 m高处测得；t2为车外温度。车内相对湿度为50％～60％，实际中一般保持在30％～70％。随着温度的升高，保持湿度值应取低值。车内空气流速控制在0．25～0．5m/s且车内各部分空气流速差不能太大，不应有穿堂风和涡流循环，只允许上部或下角拐存在局部涡流。

2．冬季室内空气计算参数：

冬、夏两季汽车室内空气计算参数在数值上存在差异(见附录表2)。冬天我国乘员都身着暖和的衣服，车内温度不宜太高，否则，车内外温差过大会引起疾病。轿车、旅行车车内温度一般维持在16～18℃为宜。车室内部位温差不要大于10～12℃，头部气温应比车内平均气温低2～3℃，腿以下各部位应高2～3℃。车内相对湿度不应小于30％，一般应大于50％。车内空气流速应偏低，一般不大于0．2 m／s。新鲜空气量应达到20～30m3／(h·人)。

由以上资料选定车内空调设计参数为:

假定额定车速为40km/h，夏季车内温度为26℃，相对湿度60%，冬季车内温度为16℃，相对湿度40%，人均新鲜空气量11m3/h, 车内空气流速控制在0．25～0．5m/s，根据文献【2】舒适性空调中送风温差的规定，取车内空调精度为±1℃，则送风温差取为8℃.夏季车内送风温度为26℃-8℃=18℃

四、汽车空调原理及热力计算

（一）电动汽车空调原理：

电动车使用电池作为驱动动力，使得它的空调系统也不同于燃油汽车；由于作为驱动动力的电池容量有限，空调系统的能耗对电动车充电一次后的行程有很大的影响。

电动车和传统燃油汽车的空调系统如图1所示：

它们的区别在于：电动车没有用来采暖的发动机余热，不能提供作为汽车空调冬

天采暖用的热源，必须自身具有供暖的功能，即要求采用热泵型空调系统；压缩机需要采用电机直接驱动，结构上与现有的压缩机型式不完全相同。用来给热泵空调系统提供动力的电池主要用来驱动汽车，空调系统的能量消耗对汽车每充一次电的行程的

影响很大。

由永磁直流无刷电机直接驱动的电动车热泵空调系统，系统工作如图2所示：

该系统与普通热泵空调系统并无区别，因为用在电动车上，压缩机等主要部件有其特殊性。

采用普通热泵空调系统的结构，需要开发允许双向流动的膨胀阀，并且在热泵工