轎車(chē)空調(diào)熱負(fù)荷的計(jì)算和分析(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上轎車(chē)空調(diào)熱負(fù)荷的計(jì)算和分析上海恒安空調(diào)設(shè)備有限公司 張忠于上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司 林玲摘要：汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)在汽車(chē)輔助系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。本文主要計(jì)算夏季汽車(chē)空調(diào)制冷量。希望能夠準(zhǔn)確合理地計(jì)算出夏季汽車(chē)空調(diào)負(fù)荷，從而有效避免因制冷量不足造成乘員不適或因制冷能力過(guò)大造成能源浪費(fèi)的情況，減少設(shè)計(jì)誤差。關(guān)鍵詞：小轎車(chē)；空調(diào)熱負(fù)荷；汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)誤差1 引言眾所周知，汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的安裝，不僅能夠提高乘客乘坐的舒適性，同時(shí)還可以使司機(jī)在空調(diào)環(huán)境中保持清醒的頭腦，提高工作效率，能很大程度上減少疲勞和車(chē)禍的發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理采用蒸汽壓縮式

2、制冷方式，其主要部件由壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器、制冷管路及控制系統(tǒng)組成，在夏天空調(diào)制冷系統(tǒng)工作排除車(chē)廂內(nèi)余熱、余濕，達(dá)到制冷目的。汽車(chē)空調(diào)冬天制熱，目前主要利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。2 汽車(chē)空調(diào)熱負(fù)荷計(jì)算方法確定汽車(chē)車(chē)廂與外界環(huán)境熱交換通過(guò)導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種方式進(jìn)行。由于外界條件千變?nèi)f化，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也在不斷地發(fā)生變化，它們間的熱傳遞處于不穩(wěn)定狀態(tài)，準(zhǔn)確計(jì)算車(chē)室熱負(fù)荷變得十分困難。汽車(chē)熱負(fù)荷計(jì)算有著多種不同的計(jì)算方法，本文針對(duì)目前采用較多的圖表法和穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷的計(jì)算法來(lái)計(jì)算力帆（LF06）車(chē)型小轎車(chē)夏季空調(diào)制冷量，同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)這兩種計(jì)算方式進(jìn)行比較。2.1 汽車(chē)穩(wěn)態(tài)

3、熱負(fù)荷計(jì)算2.1.1 車(chē)身熱負(fù)荷來(lái)源(1)夏季車(chē)室熱負(fù)荷來(lái)源是由于車(chē)外溫度高于車(chē)內(nèi)，加上太陽(yáng)輻射的作用，會(huì)有大量熱量通過(guò)車(chē)壁及車(chē)窗玻璃傳入車(chē)內(nèi)；(2)車(chē)廂密封性不好，會(huì)有不少熱空氣通過(guò)門(mén)窗及地板縫隙漏入車(chē)內(nèi)或人為地通入新風(fēng)也會(huì)帶來(lái)新風(fēng)熱負(fù)荷；(3)人體發(fā)出的汗熱和濕熱也會(huì)使得車(chē)內(nèi)溫度升高；通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)室也會(huì)傳入部分熱量；(4)同時(shí)還有地面發(fā)射熱傳入等等，這些熱量之和就構(gòu)成了車(chē)身熱負(fù)荷。2.1.2 車(chē)內(nèi)、外空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇根據(jù)我國(guó)對(duì)轎車(chē)車(chē)內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合夏季普遍氣候情況，車(chē)內(nèi)、外空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇：室外干球溫度35,相對(duì)濕度60%,室內(nèi)空氣流速<0.2m/s,換氣量:15m3/(h.人),

4、車(chē)內(nèi)干球溫度25,相對(duì)濕度55%,大氣壓力Pa=1.01325×105Pa,車(chē)的行駛速度40Km/h,漏風(fēng)量:18m3/h(經(jīng)驗(yàn)值),地處北緯30°線,時(shí)間:6月中旬,晴天,車(chē)內(nèi)駕乘人員:5人.2.1.3 車(chē)身材料參數(shù)匯總(見(jiàn)表1)表1：相關(guān)車(chē)身材料參數(shù)(主機(jī)廠提供)面積(m2)厚度（mm）材料熱導(dǎo)率車(chē)身總外表面15.85駕駛艙內(nèi)表面8.6頂蓋1.510.7鋼板48 w/(m*k)前圍1.051鋼板48 w/(m*k)地板3.170.7鋼板48 w/(m*k)前檔風(fēng)玻璃1.14.8玻璃0.754 w/(m*k)后檔風(fēng)玻璃0.933.2玻璃0.754 w/(m*k)前門(mén)窗玻璃

5、0.543.5玻璃0.754 w/(m*k)后門(mén)窗玻璃0.543.2玻璃0.754 w/(m*k)2.1.4 車(chē)身圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)流傳熱計(jì)算(1) 頂蓋：Q頂=K頂A頂t nK= Ri+Rout+Rin-1 i=1在車(chē)速為40(Km/h)時(shí)：out=1.163(4+12v0.5) =50w/(m2.k)in =3.49+0.093tb=4w/(m2.k) 其中:tb=5（車(chē)內(nèi)壁表面與車(chē)內(nèi)溫差）故：Rout+Rin= 1/out +1/in +1/50+1/4=0.27n Ri=頂蓋/頂蓋 +頂蓬/頂蓬=0.09(m2.k)/w i=1 頂蓋=0.7×10-3(m) 頂蓬=3.6×

6、10-3(m) 頂蓋=48w/(m.k) 頂蓋=0.04w/(m.k)故Q頂=2.78×1.51×10=42(W)(2) 車(chē)門(mén)及側(cè)圍：Q車(chē)側(cè)=K車(chē)側(cè)A車(chē)側(cè)t n K車(chē)側(cè)=1/ Ri+Rout+Rin=2.7w/(m2.k) i=1 其中：Rout+Rin=0.27(m2.k)/wn Ri=鐵/鐵 +空氣/空氣 +鐵/鐵 +保溫/保溫=0.10(m2.k)/wi=1 故:Q車(chē)側(cè) =2.7×(1.38+1.38) ×10=74.52(W)(3) 前圍：Q前圍=K前圍A前圍t n其中:K前圍= Ri+Rout+Rin i=1 t =30(考慮發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫比環(huán)境高

7、20) b Ri=鐵/鐵 +保溫/保溫 =0.08(m2.k)/wi=1 鐵=1×10-3(m) 保溫=3.2×10-3(m)(按地毯厚度)故: K前圍=2.86w/(m2.k) Q前圍=2.86×1.05×30=90.09(W)(4) 后圍：Q后圍=K后圍A后圍t=5(W)(5) 玻璃(傳熱)：Q玻璃=K玻璃A玻璃tK玻璃=玻/玻+Rout+Rin-1 其中：玻=0.754w/(m.k)故：K前檔=3.620w/(m.k) K后檔=3.646w/(m.k)K前門(mén)=3.640w/(m.k) K后門(mén)=3.646w/(m.k)故: Q玻璃=(3.62

8、5;1.1+3.646×0.93+3.64×0.638+3.646×0.54) ×10=116.64(W)(6) 地板：Q地板=K地板A地板t 其中t =tH+(23)=13 n K地板= Ri + Rout+Rin -1=2.857(m2.k)/w i=1 n 其中： Ri =地板/地板 +地毯/地毯 =0.08(m2.k)/w i=1 故: Q地板=2.857×3.17×13=117.74(W)2.1.5 車(chē)身圍護(hù)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)輻射傳熱計(jì)算(1) 車(chē)頂 Q頂=Is×S頂Is=Is+Ts.s =INSin+0.5I×s

9、in×（1-Pm）/(1-1.4lnP)=IPmSin+0.5I×sin×(1-Pm)/ (1-1.4lnP)北緯30°，中午.中等透明空氣,太陽(yáng)高度角=60°時(shí)：IS=231.32(w/m2)故Q頂=231.32×1.51=349.29(W)(2) 車(chē)窗透射熱 Qs=Jc.maxA車(chē)窗=1282（W）其中：GS=Jc.max=399.625(w/m2)(3) 車(chē)身側(cè)圍輻射熱Q車(chē)側(cè)= IciA側(cè)圍×2=18.71×1.38×2=51.64(W)其中：Ici=Ic.乙+1/2Is.s+1/2ID=18.71

10、(w/m2)2.1.6 新風(fēng)熱負(fù)荷計(jì)算 Q換=q換空(hout-hin)/3600其中q換=15×5=75(m3/h) 空=1.146(Kg/m3) hout=91(kJ/kg) (干球35,相對(duì)濕度為60%時(shí)) hin=52.5(kJ/kg) (干球25,相對(duì)濕度為55%時(shí))故：Q換=75(m3/h)×1.146(kg/m3) ×(91-52.5)(kJ/kg) /3600=0.9192(Kw)2.1.7 車(chē)外空氣滲入熱負(fù)荷計(jì)算 Q漏=G漏P空(hout-hin)/3600故：Q漏=18(m3/h)×1.146(kg/m3)×(91-52.5

11、)(kJ/kg)/3600 =0.226(Kw)2.1.8 駕乘人員散熱負(fù)荷計(jì)算 Qm=Qs+G×N×nQs:司機(jī)人體散熱：170(W)N:室內(nèi)乘員：4n:集群數(shù):0.89G:乘員散熱:108(W)故：Qm=170+108×4×0.89=554.48(W)2.1.9 設(shè)備散熱及照明產(chǎn)生的熱負(fù)荷計(jì)算 Q2=(0.60.75)Q1=60(W)其中Q1按照經(jīng)驗(yàn)取100W綜合以上各項(xiàng)熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可知，根據(jù)穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷計(jì)算力帆(LF06)車(chē)室內(nèi)的夏季總熱負(fù)荷為：Q總 =Q換氣+Q漏+Q頂對(duì)+Q側(cè)對(duì)+Q前圍+Q后圍+Q波對(duì)+Q地對(duì)+Q頂輻+Q波輻+Q側(cè)輻+Q 乘員+

12、Q設(shè)備=919.2+220.6+42+74.52+90.09+4+116.64+117.74+349.29+1282+51.64+ 554.48+60=3882.2(W)2.2 圖表法計(jì)算汽車(chē)空調(diào)熱負(fù)荷圖表法計(jì)算汽車(chē)空調(diào)熱負(fù)荷即根據(jù)汽車(chē)室內(nèi)空間大小，車(chē)內(nèi)乘員人數(shù)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排量大小確定大致熱負(fù)荷范圍。這種確定汽車(chē)熱負(fù)荷的方式對(duì)于確定汽車(chē)所需制冷量以及制冷裝置快速選型有著參考價(jià)值。表2是轎車(chē)制冷裝置制冷量選擇范圍。根據(jù)力帆（LF06）車(chē)型車(chē)室空間大小尺寸和設(shè)計(jì)乘員人數(shù)等綜合因素，現(xiàn)確定此車(chē)型空調(diào)制冷量范圍在3.4894.652kw 之間。表2：轎車(chē)制冷裝置制冷量選擇范圍車(chē) 型微 型輕 型中 型大

13、 型超大型制冷量 (kw)1.1632.0932.0932.3262.3262.9063.4894.6524.6526.3963 分析通過(guò)以上兩種方式計(jì)算汽車(chē)熱負(fù)荷來(lái)看，圖表法既簡(jiǎn)單又方便，省卻了繁瑣的計(jì)算公式，這種根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到的計(jì)算結(jié)果具有一定的參考價(jià)值，適合于要求不高的工程運(yùn)用。穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷方法較圖表法還考慮了汽車(chē)車(chē)速，環(huán)境因素對(duì)熱負(fù)荷的影響，得出的計(jì)算結(jié)果更近似于實(shí)際汽車(chē)熱負(fù)荷，是目前汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)中運(yùn)用最多的方法。 對(duì)力帆（LF06）車(chē)身夏季室內(nèi)熱負(fù)荷穩(wěn)態(tài)計(jì)算可知，車(chē)身圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)流及輻射熱負(fù)荷占總空調(diào)負(fù)荷的比例為54.79%。按汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通常圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)流、輻射熱負(fù)荷占總空調(diào)負(fù)荷的4060%之間，因此采用穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算汽車(chē)空調(diào)負(fù)荷是正確的，得出的結(jié)果是可靠的。4 結(jié)論根據(jù)以上兩種方法計(jì)算結(jié)果，合理而準(zhǔn)確地完成了力帆（LF06）車(chē)型汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等各零部件的選型和配置工