二氧化碳汽车空调简述 ppt课件

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二氧化碳制冷在汽车空调上的应用
2020/12/27
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常用制冷剂物理性质比较
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二氧化碳的物理性质
CO2是地球圈的组成物质之一，它无毒、不可燃GWP值为1。具有优良的热 物理性质：CO2容积制冷量是R12的8倍，使设备更紧凑；使压缩机进一步小型 化，连接管道细小化；在-40℃时CO2液体粘度是5℃水粘度的1/8，有很好的传 热性能，其换热系数明显高于R134a；循环系统具有较小的压力比，可提高压缩 机的绝热功率；系统可运行在较高的压力下，管道及换热器中压差的影响很小。
二氧化碳汽车空调简述
能源二班 岳萌 王浩阳 高振坤 何晓东
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二氧化碳制冷剂历史
CO2作为最早采用的制冷剂之一，从19世纪初直到20世纪30年代得到了普遍 使用，随着CFCs的出现，CO2很快被人们所抛弃，主要原因是在冷却水温高 的热带地区，由于CO2的临界温度只有31.1℃，采用传统Perkin蒸汽压缩制冷 循环时冷量损失较大，且存在着饱和压力过高，压缩机功耗过大的缺点，当然 这也和当时的制造水平有关。20世纪70年代，CFC及HCFC被发现破坏大气臭 氧层及温室效应指数较高而 面临全面禁用。HFC134a也由于其温室效应指数 较高而被认为是一种过渡型的替代物。在此背景下，超临界循环的二氧化碳系 统以其优良的环保特性、良好的传热性质、较低的流动阻力及相当大的单位容 积制冷量，重新在制冷领域，尤其在认为用新型化合替代物同样会隐藏着不可 预 知 潜 在 危 险 的 欧 洲 得 到 了 青 睐 ， 从 1994 年 起 BMW 、 DAIMLERENZ 、 VOLVO、德国大众、Danfoss、Valeo等欧洲著名公司发起了名为“RACE” 的联合项目，联合欧洲著名高校、汽车空调制造商等研制二氧化碳汽车空调系 统，并计划在2003年欧洲生产的汽车一半装备二氧化碳汽车空调系统。目前 20已20/12完/27 成样机制备，并装车试验，二氧化碳汽车空调系统的产品化指日可待。 2
冷剂系统低，接近于最佳经济水平。
(5)适应各种润滑油和常用机器零部件材料。 (6)价廉，维修方便，无需再循环利用。
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超临界循环的二氧化碳汽车空调系统原理与结构
CO2临界温度较低，用作蒸汽压缩式制冷循环的工质时，其性能系数与制冷能 力直接受环境温度和冷却介质温度的影响。如果采用传统的Perkins蒸汽压缩 式制冷循环，循环工质的临界温度决定发生冷凝过程的温度上限，通常要求它 至 少 高 出 环 境 温 度 30℃ 才 可 以 获 得 较 好 的 制 冷 系 数 。 因 CO2 临 界 温 度 太 低 (31.1℃)，使其制冷系数COP=q0/W较低。尤其是环境温度较高时，循环的 单位质量制冷量q0明显减小，制冷能力显著下降，而功耗W却增大，因此其 经济性很差。这是采用传统Perkins蒸汽压缩式制冷循环的二氧化碳系统先天 不足的主要原因。正因为这个原因，使原来应用于制冷循环CO2制冷剂被卤代 烃所取代。但是按照热力学第二定律，制冷循环的理论效率或卡诺循环制冷系 数与工质的性质无关。采用跨临界的制冷循环可避开该制约因素。在超临界压 力下采用中间回热可减小循环的不可逆损失，有利于提高系统的经济性能。
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• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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CO2临界参数为：临界温度31.1℃，临界压力7.38MPa。只有当冷凝温度低于 30℃时，CO2空调系统才能采用与常规工质相似的亚临界循环，而汽车空调的实 际运行工况范围处于这个温度以下的可能性比较小。为此，汽车空调系统只能 采用亚临界循环。该循环的特点是蒸发吸热过程发生在亚临界区，而放热过程 发生在超临界区，这就是为什么在CO2系统中将冷凝器改为气体冷却器的主要原 因。
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超临界循环的二氧化碳汽车空调系统原理与结构
超临界制冷循环系统由压缩机C、气体冷却器G、内部热交换器I、节流阀V、蒸发器E与贮液器 A组成封闭回路。气体工质由压缩机升压至超临界压力，其在 图上为过程 ，然后进入气体冷 却器中，被冷却介质（空气或冷却水）所冷却。为了提高制冷系统的性能系数COP （coefficient of performance），自气体冷却器出来的高压气体在内部热交换器中进一步冷却， 它是利用从蒸发器出来的低温低压蒸气进行热交换的原理实现的，这一过程即 。这也促使从 蒸发器出来的低温低压蒸气进一步气化，防止了压缩机液击现象的发生。理想状况下，焓降 hb—hc=hf—he。然后利用节流阀减压，经节流后的气体降温冷却，且部分气体液化（在节流 减压前不发生液化），湿蒸气进入蒸发器内气化，吸收周围介质的热量，使空气降温。蒸发 器内的液体并不全部气化，因此出口工质的状态处于两相区，即气液并存，这对提高蒸发器 的传热效率十分有利。正因为如此，蒸发器出口处需配置贮液器（在汽车空调系统中常被称 为集液器或积累器），以防止压缩机液击和便于压缩机回油（图上虚线为回油管道）。贮液 器出来的低压饱和蒸气进入热交换器的低压侧管道，吸收高温高压的超临界气体的热量后， 成为过热蒸气进入压缩机并升压。制冷系统如此周而复始完成循环。
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Baidu Nhomakorabea
二氧化碳作为制冷剂的优点
(1)ODP=0,GWP≈0 (2)蒸发潜热r较大，单位容积制冷量相当大(0℃时单位容积制冷量是NH3
的1.58倍，是R12和R22的8.25倍与5.12倍) (3)运动粘度低(0℃时CO2饱和液体的运动粘度只为NH3的 5.2%，是R12
的23.8%) (4)绝热指数较高K=1.30，压缩机压比π=PH/P0约为2.5～3.0，比其它制