采用微通道換熱器的二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、在各國對(duì)環(huán)保問題日益關(guān)注的形勢(shì)下，汽車空調(diào)行業(yè)使用的溫室氣體制冷劑R134a面臨巨大的替代壓力，二氧化碳(CO2)由于其高效及環(huán)境安全性而被認(rèn)為是最有前景的替代制冷劑之一。為使我國汽車空調(diào)行業(yè)掌握二氧化碳跨臨界循環(huán)制冷技術(shù)，在未來制冷劑替代技術(shù)中具有自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在上海市科技發(fā)展基金項(xiàng)目的資助下，本文對(duì)使用微通道換熱器的新一代二氧化碳跨臨界汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，其主要內(nèi)容包括：
　　 一、考慮二氧化碳作為制冷劑的特殊性，開

2、發(fā)了微通道氣冷器、微通道蒸發(fā)器和中間換熱器的穩(wěn)態(tài)仿真模型，通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，驗(yàn)證了所開發(fā)仿真模型的正確性。其中，蒸發(fā)器模型采用了最新制冷劑側(cè)傳熱和壓降關(guān)聯(lián)式，并且考慮了進(jìn)/出口集管及孔口處的壓力損失，提高了在高蒸汽干度工況下傳熱和壓降的計(jì)算精度。模型對(duì)制冷量、制冷劑側(cè)壓降和冷凝水排除率預(yù)測(cè)的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMS)分別為±1.9％、士12.3％和±8.2％，該仿真模型可用于指導(dǎo)蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 二、研制了國內(nèi)第一套由微

3、通道換熱器、變排量壓縮機(jī)、套管式中間換熱器、油分離器以及氣液分離器等部件組成的二氧化碳跨臨界汽車空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了傳熱性能優(yōu)良的微通道氣冷器及蒸發(fā)器，解決了以往二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)性能偏低的問題。同時(shí)，對(duì)該二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)車在線測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)的降溫特性稍差于R134a系統(tǒng)，有待進(jìn)一步的優(yōu)化。
　　 三、實(shí)驗(yàn)研究了節(jié)流閥開度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、充注量、氣液分離器、氣冷器迎面風(fēng)速等對(duì)二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明：在帶有氣液分離器的二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)中，同樣存在最佳充注量的問題；當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為900rpm，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，系統(tǒng)COP最高可達(dá)2.83，較以往國內(nèi)的管翅式換熱器結(jié)構(gòu)的CO2系統(tǒng)性能提高34.8％；影響系統(tǒng)性能提高的主要因素來自于氣冷器制冷劑側(cè)的壓降特性。
　　 四、建立了二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)仿真模型及動(dòng)態(tài)仿真模型。其中，穩(wěn)態(tài)仿真模型的開發(fā)基于逐管計(jì)算的有限單元法，并且考慮了中間換熱器及連接管路的影響因素。通過與