平流式冷凝器應用于頂置式汽車空調的試驗平流式冷凝器

平流式冷凝器應用于頂置式汽車空調的試驗研究西安交通大學宋振華袁秀玲摘要：本文用試驗的方法探討平流式冷凝器在大中客車頂置式空調上的應用，以平流式冷凝器及設計的一套頂置式中客空調系統(tǒng)為樣機，進行冷凝器的換熱性能試驗和空調系統(tǒng)性能試驗，目的是得出一些實際的檢測數據，為今后平流式冷凝器在大中客車空調推廣應用提供參考。Abstract:Theusageofparallelflowcondenserinlarge&mediumsizedbusairconditioningsystemisdiscussedinthisthesisbytestmethod.Acondenserheatexchangeraswellasanairconditioningsystemperformanceexperimentsaredoneonasampleunitwithparallelflowcondenser.Thetestdatasuppliesareferencetothepopularizationofparallelflowcondenserinlarge&mediumsizedbusair-conditioner.關鍵詞：平流式冷凝器大中客車頂置式空調換熱器換熱性能試驗空調系統(tǒng)性能試驗Keywords:ParallelflowcondenserLarge&mediumsizedbusroof-mountedair-conditionHeatexchangerperformancetestAir-conditioningsystemperformancetest前言冷凝器是空調設備制冷系統(tǒng)中的一個重要部件，它的好壞直接影響空調設備的性能。按文獻【1】分析，冷凝器的熱損失要占整個空調設備的熱損失的35.5%。因此，要提高空調器的能效比，降低其能量消耗，改善冷凝器結構，強化其傳熱具有重要意義。汽車空調系統(tǒng)中采用的冷凝器主要有套片式冷凝器、管帶式冷凝器和平流式冷凝器三種結構類型。套片式冷凝器是由銅管和鋁翅片組成。因熱脹冷縮的影響，經過一段時間的工作之后，管子和肋片之間的內應力會隨之下降，接觸應力相應降低，從而引起換熱效率降低，對于汽車空調尤其如此，因汽車的顛簸和震動，其內應力在這樣條件下更容易疲勞，引起管子和肋片之間的微觀松動，而且，肋片上的孔也會在強烈的震動下，因管子和肋片的振動頻率不同，相互之間產生相對運動而被擴大，更加加劇了換熱效率降低，同時還會帶來工作噪音的加大和使用壽命的縮短。管帶式冷凝器采用橢圓扁管，橢圓扁管內與制冷劑的接觸周長比圓管大得多，因此，管內的換熱量有較大的提高，扁管的迎風面積小，具有有利的流型，氣體動力性能好，背風面渦流區(qū)小，因此，在相同的風速下，管外側的放熱系數高于圓管，而流動阻力卻低于圓管。而且，其結構緊湊，在相同數目的管簇情況下，扁管肋片所占面積小，這樣，在相同的外形尺寸時，扁管可以顯著增加換熱面積。同時，管子和肋片均為鋁材，重量輕，成本低，且加工工藝簡化，焊接處減少，可靠性提高。據文獻【2】介紹，在同樣溫差和空氣流量條件下進行試驗，用橢圓扁管代替圓管可增加換熱量20~40%，冷凝器尺寸和重量可減少18~40%。平流式冷凝器同樣采用扁管，制冷劑由管接頭進入圓柱形集管，然后分流進入橢圓扁管，平行的流到對面的集管，最后通過跨接管回到管接頭座。扁管之間嵌有散熱片。這種冷凝器具有空氣側和制冷劑側的壓力損失小，傳熱系數高，重量輕，結構緊湊和制冷劑充灌量少，更適合于R134a工質。據文獻【2】介紹，與管帶式冷凝器相比，在制冷劑相同的情況下，平流式的制冷劑側壓力降只是管帶式的20%，而換熱性能提高約70%。近年來，我國汽車空調設備正在日新月異的發(fā)展，縱觀汽車空調用冷凝器，在轎車和中巴車上，套片式冷凝器已基本被管帶式冷凝器所替代，平流式冷凝器也在逐步發(fā)展。但對于大中客車空調，冷凝器卻一直以套片式冷凝器占主導地位，管帶式冷凝器應用很少，更不用談平流式冷凝器。所以，研究和開發(fā)平流式冷凝器在大中客車空調上的應用尤顯必要。本文就是用試驗的方法探討在大中客車頂置式空調上應用平流式冷凝器的可能性，以平流式冷凝器及設計的一套頂置式中客空調系統(tǒng)為樣機，進行冷凝器的換熱性能試驗和空調系統(tǒng)性能試驗，目的是得出一些實際的檢測數據，為今后平流式冷凝器在大中客車空調推廣應用提供參考。試驗裝置、測試方法雷2.1樣償機選擇刪平流式冷凝眉器為功3巖×繡36眠（mm）的贊鋁質口琴管織鑲嵌開百頁徐窗V形帶狀災鋁質翅片，岔外表面積3嘴.405甘m駐2亂，內表面積估4.171星m庫2缺，迎風面積細0.51獨m充2妻，翅片高度催32mm閱，翅片寬度往8mm，廉翅片間距1麥.5mm匪。其結構見赤圖熱1遞。雕3*36走9孔口琴房管溜圖擴1斷平流式冷凝棋器結構圖呀系統(tǒng)設計為膠頂置式汽車棋空調系統(tǒng)，尚其結構見圖而2，痕冷凝器采用倆一個臟平流式冷凝折器，迎車行乎方向安裝，疊平行布置2量個冷凝風機懲，冷凝風量忘設計400輔0m啟3桿/h，蒸發(fā)夸器采用兩個套套片式蒸發(fā)間器對稱兩側舍安裝，每側新布置2個蒸遞發(fā)風機，蒸伐發(fā)風量設計獎3500燕m琴3輛/h。壓縮里機采用排量丹465cc撲的4FY汽孕車空調專用逗壓縮機。系筆統(tǒng)設計制冷脫量18k掛w。澇胖制冷工質為睜R-134涂a。岡A:句冷凝器緊B：蒸發(fā)鏡器C：味儲液器穩(wěn)D：干購燥過濾器嗎E：視液鏡保F：膨監(jiān)脹閥抽G：冷凝越風機H皮：蒸發(fā)風機竟圖2頂暢置式汽車空剝調系統(tǒng)結構繁圖賞2.2試量驗裝置及測墊試儀表陽冷凝器的換擾熱性能試驗質是在汽車空棒調換熱器及誰系統(tǒng)性能試雷驗裝置上進絮行的，該檢耳測裝置采用醋電熱焓差法思，利用空氣萌焓差法和制指冷劑質量流壽量計法兩種獲方法計算換精熱器換熱量粉，可控制冷怖凝器的進風瓦干球溫度、丙迎面風速（續(xù)風量）、入丸口制冷劑壓襯力、溫度、圖流量、出口搶液體溫度及擊冷凝器入口酸制冷劑過熱齡度和出口過展冷度，可測深試冷凝器換章熱量、冷凝鄙風量、制冷伸劑流程阻力匪和空氣阻力搜，完全滿足獸冷凝器試驗斥研究的需要備。改系統(tǒng)性能試嘉驗是在頂置鵲式汽車空調蜓系統(tǒng)痰試驗裝置上承進行的，該堆檢測裝置同曲樣采用電熱桃焓差法，利籍用空氣焓差切法計算慈系統(tǒng)制冷量招，模擬頂置晴在汽車上的頸安裝方式安斜裝，掀可控制汽車悉內側和汽車演外側的環(huán)境附條件、冷凝喜風量和蒸發(fā)史風量及壓縮恭機轉速，可脖測試系統(tǒng)制烘冷量、冷凝馬負荷、壓縮質機功耗、冷華凝風量、蒸滋發(fā)風量、空車氣流程阻力約和風機功率秧等，完全滿渣足空調系統(tǒng)融試驗研究的弄需要。傷兩套試驗裝傳置都由國外液公司專業(yè)制躲造，均遣逼長錘口攏僚疫且份卻莫引鼠砌對震執(zhí)2.3測泰試方法里冷凝器換熱趣性能試驗：價控制冷凝器綿進風干球溫鍛度35亞℃視，冷凝器進唯口制冷劑過巧熱度25味℃曲，冷凝器出鉆口制冷劑過羞冷度5丑℃抗。在一定的朱迎面風速下富，變冷凝壓間力測試冷凝吧器的換熱量工。在一定的脾冷凝壓力下倍，變迎面風椒速測試冷凝飼器的換熱量振。館空調系統(tǒng)性齊能試驗：壓享縮機轉速1脾500rp惠m，風機端偽電壓27V四，調節(jié)測試兩風洞引風機痛使蒸發(fā)器出伐口處的靜壓卷保持為零，囑而冷凝器分卵別控制出口種處的靜壓為廉零和翻風量服5000內m訂3腦/h的狀態(tài)解下，在以下暫三種工況條叮件進行試驗鋒。外工況1（J遠ISD1魚618標準咸）：蒸發(fā)器弊進風干球溫己度27的℃慌，進風濕球材溫度19.鎖5收℃毒，冷凝器進獸風干球溫度擠35捧℃測。嚷工況2：蒸能發(fā)器進風干基球溫度30層℃但，進風濕球驅溫度23.讓8申℃涉，冷凝器進甜風干球溫度澇35諒℃燈。腫工況3（I真MACE珍250標準傭）：蒸發(fā)器失進風干球溫量度32.2櫻℃良，進風濕球缺溫度23.櫻8咐℃巴，冷凝器進濱風干球溫度性37.8該℃延。測試結果遣冷凝器換熱強性能試驗結制果歸納如下還：抗冷凝器進風晴風量m型3柜/h君4500鴉6800冰8毅1孟00壯對應的迎面闖風速m/s控2.5懶3.供8省4.5布使斯啦1.47泳1.5消7許1.6誰7景1.47豆1.5煎7推1.朽6垂7繼1.47最1.5妄7改1.剩6保7公冷凝器換熱丟量符KW絕20.42球22.99結25.68自26.63疏30.64購32.59核30.09父34.76蜘35.89鑒制冷劑流程酬阻力埋k熟Pa勉5恐.腿88耀7呀.課8已5診8務.書8抱3金12虧.保7間5謀15描.絡6興9俯16.92瓜16不.獨6抱7舒21圍.57饞23.83瑞冷凝器空氣技阻力Pa紡53.4券53.8怒53.5傍101.0鍋101.4懷101.3抓137.3辮137.6戀137.晴7丟空調系統(tǒng)性晃能試驗結果巧歸納如下：豎檢測工況休檢測項目船工況1俗工況2蓮工況3錫系統(tǒng)制冷量你KW斬17.48凱18.17約19.49塘19.65燦19岸.39焦20.38誤冷凝器負荷呆KW宜2屋6舍.65詢2強7喜.59懼2哄8棉.70耐2斷9票.98伙2崇8蘿.44分2趁9如.79及冷凝風量晌m厘3判/h按3950尊5000敗3898顯5000歪3913口5000蔬冷凝器空氣蹲阻力Pa臺0損180.0族8作0課180.0纏7埋0確179.9專7慚蒸發(fā)風量吹m例3風/h錫3277親3287宗3324燙3316涉3380仆3390顧蒸發(fā)器空氣漲阻力Pa否0活0棒0撒0和0蘭0法壓縮機功耗校KW使6.66蝶6.57葛7.11蟻6.93蛙7.30惡7.11腹冷凝風機功寸率KW帽0練.50段0.46愛0.50淋0.46估0.50李0.46肯蒸發(fā)風機功仙率KW傭1.02素1.02綱1.02增1.02傅1.02毯1.02槍吸氣壓力M膛Pa（A）昆0.34蛾0.34紅0.38紫0.38環(huán)0.39恢0.39霞排氣壓力M泰Pa（A）傾1.74定1.62他1.84轎1.70搜1.96鞋1.81死——哈換熱量成捉——茶流程阻力旦?！砜諝庾枇韴D3刃在一定的蚊風速條件下踏，冷凝器換絹熱量、制冷求劑流程阻力再和空氣流程胖阻力兵隨冷凝壓力巨的變化曲線腹從試驗分析鉤得出：投平流式冷凝棍器在一定的艙迎面風速下婚，隨著冷凝不壓力的提高蹤，汽冷凝器的換策熱量增加，剩隨著迎面風削速的提高，征冷凝器的換嫁熱量更顯著凝地增加，但珍提高到一定剝的迎面風速役和冷凝壓力絨后（如迎面裹風速4.5踐m/s和冷褲凝壓力1.膏67王MPa顆時）再進一姜步提高迎面畜風速和冷凝狐壓力，冷凝般器搞換熱量變化袋不大。鞏平流式冷凝居器在一定的真迎面風速下饅，隨著冷凝萌壓力的提高絲，際冷凝器制冷英劑的流程阻襪力增加，約隨著迎面風研速的提高，貢冷凝器制冷公劑的流程阻鋒力更顯著地掘增加。和以割往毀套片式冷凝幫器和管帶式唱冷凝器試驗恐比較，倡制冷劑的流筋程阻力大大艘降低。資對于同規(guī)格斜的頂置系統(tǒng)艙，以平流式俯冷凝器設計鉛的系統(tǒng)比以斬套片式冷凝我器設計的系若統(tǒng)，冷凝器務數量由兩個宋變成了一個桌，雖然壓縮棍機排氣壓力普較高，但只緩要適當地選旺擇好冷凝風亦機就可以解犬決。（遵冷凝風量從蜓4000列m濫3籌/h升到5凱000m