考虑两相流的汽车空调系统建模与实验研究外文翻译资料

 2021-10-24 09:10

英语原文共 231 页

考虑两相流的汽车空调系统建模与实验研究

——Wang, Shujun.

第一章

简介

1.1背景

汽车空调的发展始于1930年,当时通用汽车研究实验室构想了蒸汽压缩的概念。带有R-12制冷剂的系统。他们确定了汽车的冷却能力。空调(A/C)系统为1吨,即每分钟200 btu。这个估计是现有系统一半的冷却能力。通用汽车公司在汽车空调的工作上开发了一个安装了独立单元的原型,是在1939年凯迪拉克的后备箱里。1934年,胡德工程公司纽瓦克水牛和航母工程公司开发了第一个独立的空调系统。乘公共汽车(Anon,1935年)。1935年,另一个由mc电线散热器开发的总线A/C系统在一辆太平洋灰狗巴士上进行了生产、测试并运行良好。在艾森特罗和洛杉矶之间穿过炎热的帝国山谷1935年(Geschelin,1935年)

在第二次世界大战之前,大约3000辆美国汽车配备了空调。大多数单元都安装在昂贵的豪华车上。尽管它被大肆宣扬为豪华车,但司机有两大抱怨:第一,没有提供室外空气。在车里抽烟会空气变得恶臭难耐。第二,没有内部控制。为了关闭系统,司机必须下车,打开引擎盖。拆下皮带。战争结束后,随着凯迪拉克广告公司新的高科技功能称为空调控制,但还是有一个问题:控制装置安装在离驾驶员座椅近6英尺(1.8米)的后部包装架。到1947年,独立制造商开始在所有品牌的汽车,创造一个大型的售后市场业。1953年通用汽车哈里森散热器事业部开发了一款革命性的可以安装在发动机舱(家庭1955)发动机罩下的空调。这是一个更有效的设计。

1953年,大约有29000辆汽车出厂时安装了空调(Davidz,1978年)。1954年,纳什加入了选择提供工厂安装空调的汽车制造商。其中一个引人注目的特点是全天候空调系统,整个纳什单元位于发动机罩下,重量和成本显著降低。

20世纪60年代,汽车空调的普及率从1961年到1964年飙升,安装在美国汽车上的空调数量增加了近三倍。空气卡车空调成为了一个非常需要的配件(Davidz,1978年)。整个20世纪60年代,不断进行改进,使空调系统更加安静。更可靠。这些改进的一个例子是克莱斯勒汽车温度系统。响应驾驶员选择的温度设置而工作的。它提供适当的空气速度和温度分布。20世纪60年代中期,通用汽车进一步发展空调机组,被称为气候控制系统首先提供凯迪拉克。

20世纪70年代,围绕臭氧损耗问题展开了激烈的辩论。这就威胁到氯氟碳化合物的继续使用。汽车空调使用指定为R-12的CFC制冷剂。前所未有的汽车空调行业普及率达到70% 1980年的百分比。1976年对替代制冷剂进行了评估。后一相当数量的筛选,R-134a被用来代替R-12.在全面禁止对汽车空调进行改进的情况下,继续在整个20世纪70年代,随着设备变得更高效、更紧凑、更轻(巴蒂,1998)争论集中在氟氯化碳化合物和臭氧消耗之间的联系上。一直延续到20世纪80年代,最终通过了《蒙特利尔议定书》。1987年9月。它要求逐步淘汰全卤氟氯化碳化合物。包括R-12。面对即将实施的R-12禁令的前景,汽车制造商们开发了一种替代R-134a制冷剂的空调系统。这意味着冷凝器、压缩机等新部件的开发以及润滑剂和干燥剂等材料(Bhatti,1998)

在20世纪90年代的特点可能是从R-12 Tor转变为R-12 Tor的十年。134a.从1992年开始,世界各地的汽车制造商开始实施这些改革,用R-134a替换R-12是必需的,这些变化并非不引人注目的。与先前的预期相反,这种转变被证明是一项艰巨的任务。因为它不仅需要更换制冷剂,还需要更换润滑剂和干燥剂。此外,还必须更换冷凝器、压缩机和控制开关。然而,用R-134a替代R-12提供了意想不到的好处。R-12是强大的温室气体约占总当量变暖的50%整个车辆的冲击。引入R-134a后,总当量空调的暖化影响降低到4.5%(Bhatti,1998)。

在2000年代,汽车空调的最大变化是替代品制冷剂。对环保制冷剂的追求导致了氟氯化碳的产生(氟氯烃)和HCFC(氟氯烃)逐渐从使用中褪色在制冷行业。许多备选方案,如R-600A和R-290进入该区域。该领域的研究兴趣转向了低GwP(全球变暖)的流体。潜在)特别注意二氧化碳(CO2),也就是R-744,作为制冷应用的候选者。二氧化碳自然存在,是由许多生产过程的产品,如啤酒或氨水(NH3)的生产。二氧化碳不是作为制冷剂生产;从工业过程中捕获,然后精制以供使用。在制冷系统中。因为它不需要特别的生产努力,总的来说如果副产品是伊索是否以某种方式被释放。因此,使用二氧化碳作为制冷剂将不会影响全球变暖。除了环境优势外,一氧化碳还具有具有吸引力的热特性,使其成为可行的替代制冷剂(陈和顾,2005)

1.2 目标

这项工作的目标是为汽车空调系统蓄能器的设计工程师提供一种方法来确定新的高性能蓄能器的性能特性。为了完成这项任务,制冷回路能够模拟汽车空调系统的各种运行条件三种典型运行条件下的建成和经验验证:闲置、城市驾驶和公路驾驶条件。

这项工作的另一个目标是研究两相流的影响和润滑油对压缩机和整个汽车空调系统性能的影响,改进新型汽车空调系统的设计和开发。

第二章

文献综述

2.1蒸汽压缩汽车空气空调系统

2.1.1汽车空调系统类型

汽车冷却和加热系统可以看作是两种不同的系统。组合在车内以产生所需的 温度。这些循环介质循环是空调循环和加热器循环。这个空调循环和加热器循环共用一些共同的部件:它们都是安装的在加热冷却模块内,使用模块鼓风机循环加热或 冷空气它们也共用同一个管道和通风口,用于将冷暖空气输送到客室(Kargilis,2003)

汽车空调系统的基本部件与其他空调相同系统。这些部件是压缩机、冷凝器膨胀装置和 蒸发器汽车和传统空调系统的区别在于操作和维修。在典型的汽车空调系统中,皮带驱动压缩机安装在发动机上。冷凝器安装在车辆散热器前面,散热器允许冷却空气流过。蒸发器安装在乘客舱的增压室内。所有这些设备都通过线路和软管。图2.1表示车内的汽车空调系统。

有两种主要类型的汽车空调系统:一种是热调节进入蒸发器的制冷剂流量的膨胀阀(TVX)系统由感测灯泡感测到的蒸发器出口管温度控制,以及另一个是控制蒸发器的离合器循环节流管(CCOT)系统使用离合器循环开关打开和关闭压缩机的温度。TVX汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、热膨胀阀、蒸发器和储液干燥器,如图2.2所示。汽车空调该系统包括压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和蓄能器如图2.3所示。

制冷剂在系统中循环并与环境交换热量压缩机为由汽车发动机驱动的系统提供能量。如图2.4所示,蒸汽压缩循环可分为四个阶段。功能热力学过程:压缩、冷凝、膨胀和蒸发。

在压缩过程中,如图2中的1-2行所示。4,压缩机将低温和压力压缩至饱和或稍有压缩将过热的制冷剂气体转化为高温高压的过热气体。这个压缩制冷剂气体所需的工作量等于制冷剂质量流量和制冷剂通过压缩机的焓变化。

在冷凝过程中,如图2.4中的2-3行所示,高压力和温度过热的制冷剂气体由从压缩机到冷凝器的排放管输送,气体在这里以三个阶段冷却:减温,冷凝和过冷。首先,热制冷剂将其热量传递到冷却空气中。流经冷凝器表面的过热气体冷却至其露点或冷凝温度,在恒压下变成饱和气体。第二,饱和气体在恒温下凝结,直到所有的气体饱和液态制冷剂。最后,饱和液体过冷度低于正常值。通过进一步除去液态制冷剂中的热量来冷凝温度。

如图2中的3-4行所示。4液线将高温高压过冷液态制冷剂从冷凝器到流量控制装置,TVX系统中的膨胀阀或CCOT系统中的孔板管,在这里它被绝热膨胀到低压,并且液体和气体的低温混合物。

期间制冷剂没有热量膨胀过程在蒸发过程中,如图2.4中的4-1行所示,液体/蒸汽管线传输低温和低压液体/蒸汽混合物从膨胀装置到液体部分蒸发的蒸发器,以及在所有液体蒸发后,蒸汽使温度升高。温暖的环境或循环当制冷剂被风机吹过蒸发器表面时,车内空气加热制冷剂,然后连接管道。蒸发过程发生在恒压差进出冷剂流之间的焓是从穿过蒸发器表面的空气中排出的显热和潜热量。

2.1.2汽车空调系统特性

与其他空调系统相比,汽车空调系统具有一定的意义特点。因此,汽车空调系统面临的挑战通常不是在固定式空调系统中发现的,如建筑物中使用的具体来说,汽车空调系统的性能是主观的,并且康塞克它的设计是基于客户必须达到的舒适度。结合特定的成本、包装和时间限制。压缩机汽车空调系统由发动机皮带驱动。制冷剂质量流量和冷却负荷随压缩机转速的变化而变化。

工作条件变化很大。汽车空调系统必须在各种天气条件下为车内提供舒适。他们必须加热、除雾和除冰清除空气中的灰尘、烟雾和气味。空调面板出口气流方向、体积、速度和温度必须在很大范围内可调气候和驾驶条件。通过挡风玻璃和侧窗的太阳荷载为比穿过建筑物的要大得多。

系统必须安静,控制装置必须易于理解和操作。通过管道的气流必须符合噪声振动严酷标准任何冷凝水都会从蒸发器中带走。任何有机或外来物质引起臭味。汽车空调系统必须

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