第二章汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ)

1、 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié) 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識第二節(jié) 制冷劑第三節(jié) 冷凍機油第四節(jié) 制冷系統(tǒng)的分類第五節(jié) 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理實訓(xùn)項目 制冷系統(tǒng)組成與分類 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識熱力學(xué)基礎(chǔ)知識 一、溫度一、溫度 溫度是用來衡量物體冷熱程度的物理量，測量溫度的標尺稱為溫標。工程上常用的溫標有： (1) 攝氏溫標：用符號t表示，單位為。它將標準大氣壓下冰的融點定為0，水的沸點定為100，兩者之間平均分為100分度，每單位分度為攝氏1度，表示為1。 (2) 華氏溫標：用符號F表示，單位為 。它將標準大氣壓下冰的融點定為32

2、 ，水的沸點定為212 ，兩者之間均分為180分度，每單位分度為華氏1度，表示為1 。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ)表表2-1 三種溫標的比較和換算方法三種溫標的比較和換算方法 溫度標定名稱 代號 單位 換算方法 攝氏溫度 t t5(32)9F 華氏溫度 F F9 325t 熱力學(xué)溫度 T K T(K)t273 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) 熱力學(xué)溫標：熱力學(xué)溫標又稱為絕對溫標或開氏溫標，用符號T表示，單位為K。這個溫標所定義的熱力學(xué)溫度以絕對零度(273.16)為基準。 三種溫標的比較和換算方法如表2-1所示。 用于測量溫度的儀表稱為溫度計。測試汽車空調(diào)性能常用的溫度計有：壓力表式溫

3、度計、熱電偶式溫度計和熱敏電阻式溫度計(數(shù)字式)，它們是利用蒸汽的飽和壓力和飽和溫度的對應(yīng)關(guān)系(壓力表式溫度計)或某些材料的熱電效應(yīng)進行溫度測量的。 下面介紹干球溫度、濕球溫度、干濕球溫差、露點溫度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度的相關(guān)知識。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1. 干球溫度和濕球溫度干球溫度和濕球溫度 (1) 干球溫度是指用干球溫度計測量空氣溫度時，干球溫度計所指示的溫度。它就是我們通常使用的溫度計所測量的空氣溫度。 (2) 濕球溫度是指在穩(wěn)定條件下，濕球溫度計所指示的溫度。如圖2-1所示，在感溫球上包上紗布，并把紗布的一端放在水槽中，靠毛細管現(xiàn)象把水吸上去，使感溫球濕潤。由于濕紗布上的水分

4、蒸發(fā)需要吸收相應(yīng)的汽化潛熱，因此濕球溫度計上的讀數(shù)將要比干球溫度計上的讀數(shù)低一些，此時濕球溫度計所指示的溫度叫濕球溫度。 標準濕球溫度計應(yīng)在感溫球周圍有35 m/s的風(fēng)速。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 圖2-1 濕球溫度的測定 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2. 干濕球溫差干濕球溫差 用干、濕球溫度計分別測量未飽和空氣時，干、濕球溫度計所顯示的溫度不同。濕球溫度低于干球溫度，二者形成的溫差叫干濕球溫差。這個溫差越大，表明空氣越干燥，反之，空氣越潮濕。 3. 露點溫度露點溫度 將我們周圍一定量的空氣冷卻后，空氣的絕對濕度便降低，當相對濕度達到100%時，即干球溫度和濕球溫度相同時，空氣中所含有

5、的水蒸汽便成為飽和狀態(tài)，再進一步冷卻，水蒸汽便不能以其原來的狀態(tài)存在下去，其中一部分凝結(jié)成露水。于是，我們把濕度為100%時的溫度叫做凝結(jié)成露水的溫度露點溫度。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 4. 冷凝溫度冷凝溫度 在空調(diào)系統(tǒng)中，冷凝器中的制冷劑在一定高壓下由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為冷凝 溫度。 5. 蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度 在空調(diào)系統(tǒng)中，蒸發(fā)器中的制冷劑低壓汽化時的溫度稱為蒸發(fā)溫度。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 二、濕度二、濕度 濕度用來表示空氣的干濕程度。1 m3濕空氣中所含水蒸汽的重量，叫空氣的絕對濕度。由于濕空氣是空氣和水蒸汽的均勻混合物，因此絕對濕度在數(shù)值上等于水蒸汽的含量，用rw表示。

6、 絕對濕度只能說明濕空氣在某一溫度下實際所含水蒸汽的重量，但不能說明濕空氣的吸濕能力。因此，采用濕空氣的相對濕度來說明空氣的潮濕程度，或說明空氣接近飽和的程度。相對濕度就是濕空氣中實際所含的水蒸汽量與同溫度下飽和濕空氣所含的水蒸汽量的比值。用公式表示，即 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) %100swswPPrr式中：rw空氣的絕對濕度； rs飽和濕空氣的密度； pw空氣中水蒸汽的分壓力； ps飽和濕空氣中的水蒸汽分壓力(簡稱飽和水蒸汽壓力)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) F F值越小，表示濕空氣離飽和狀態(tài)越遠，空氣越干燥，還能再吸收水分；反之，若F F值越大，則表示空氣越潮濕，吸收水分的能力越

7、差。當F F0時，則為干空氣；當F F100%時，則為飽和空氣，再也不能吸收水分了。 濕空氣在狀態(tài)變化過程中，由于水分蒸發(fā)，水蒸汽凝結(jié)，其體積重量會發(fā)生變化。即使?jié)窨諝庵械乃羝坎蛔?，由于溫度變化，其體積也跟著變化，因此絕對濕度也將發(fā)生變化。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 三、壓力與真空度三、壓力與真空度 壓力就是固體、液體或氣體垂直作用于物體表面上的力。在實際應(yīng)用中是以作用于物體單位面積上的力來表示的，常用P表示，其單位為帕斯卡，簡稱帕(Pa)。 地球表面包圍著一層很厚的空氣層，我們稱它為大氣層，大氣的重量對地球表面物體單位面積上所產(chǎn)生的壓力稱為大氣壓力(簡稱大氣壓)。我們把在地球緯度4

8、5，溫度為0時，大氣對海平面的壓力稱為標準大氣壓，它相當于101.325 kPa。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 表示壓力常用的方式有絕對壓力、表壓力和真空度。 (1) 絕對壓力：它表示實際的壓力值，是把完全真空狀態(tài)作為零值。 (2) 表壓力：通過壓力表指示讀出的壓力值，稱為表壓力值。它是將標準大氣壓作為零值，在此基礎(chǔ)上進行壓力計量的結(jié)果。 (3) 真空度：低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度。 上述三種壓力在制冷技術(shù)領(lǐng)域中經(jīng)常應(yīng)用，絕對壓力在設(shè)計及查閱制冷劑、特性表時使用；表壓力在觀察系統(tǒng)運行狀況時使用；真空度則在維修系統(tǒng)抽真空時使用。它們之間的關(guān)系如圖2-2所示，用公式表示如下： 表壓力 P表 絕

9、對壓力P絕大氣壓力B 真空度 P真 大氣壓力B絕對壓力P絕 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 圖2-2 壓力與真空度的關(guān)系 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 四、汽化與冷凝四、汽化與冷凝 1. 汽化汽化 物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為汽化。1 kg液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w需要的熱量(單位為J或kJ)，叫做該物質(zhì)的汽化熱。汽化過程有兩種形式，即蒸發(fā)和沸騰。 蒸發(fā)是指在任何溫度下液體表面上所發(fā)生的汽化過程，蒸發(fā)過程一般為吸熱過程。沸騰是一種在液體表面和內(nèi)部同時進行的汽化現(xiàn)象。任何一種液體只有在一定的溫度下才能沸騰，沸騰時的溫度稱為沸點。在一定壓力下，蒸發(fā)可以在任何溫度下進行，而沸騰只能在一定溫度下發(fā)生。制冷劑在蒸發(fā)器

10、內(nèi)吸收了熱量后，由液態(tài)汽化為蒸汽，這個過程就是沸騰。在制冷技術(shù)中，對蒸發(fā)一詞通常理解為液體的沸騰過程。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，主要是利用制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的低壓下，不斷吸收周圍空氣的熱量進行汽化的過程來制冷的。這種過程通常是在蒸發(fā)器中以沸騰的方式進行，但習(xí)慣上稱它為蒸發(fā)過程，并把沸騰時的溫度稱為蒸發(fā)溫度，沸騰時所保持的壓力稱為蒸發(fā)壓力。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2. 冷凝冷凝 冷凝是指氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過冷卻(通過空氣或水等熱交換方式)使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的過程。冷凝過程一般為放熱過程。在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中，制冷劑在冷凝器中由氣態(tài)凝結(jié)為液態(tài)的過程就是一個冷凝過程，同時放出熱量，

11、放出的熱量由冷卻空氣帶走。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 五、飽和溫度和飽和壓力五、飽和溫度和飽和壓力 如果對制冷劑加熱，則其中的一部分液體就會變成蒸汽；反之，如果制冷劑放出熱量，則其中的一部分蒸汽又會變成液體(溫度不變)。在這種制冷劑液體和蒸汽處于共存的狀態(tài)下，液體和蒸汽是可以彼此轉(zhuǎn)換的。處于這種狀態(tài)的制冷劑蒸汽叫飽和蒸汽，這種狀態(tài)下的制冷劑液體叫做飽和液體。飽和蒸汽的溫度叫做飽和溫度；飽和蒸汽的壓力叫做飽和壓力。汽化過程中，由飽和液體和飽和蒸汽組成的混合物稱為濕飽和蒸汽，簡稱濕蒸汽。干飽和蒸汽是指在容器中的液體全部蒸發(fā)成蒸汽的狀態(tài)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 通常所說的沸點都是指液體在

12、一個大氣壓下的飽和溫度。對于不同的液體，在同一大氣壓下，它的飽和溫度也是不同的，如表2-2所示。表表2-2 幾種液體在一個標準大氣壓下的正常沸點幾種液體在一個標準大氣壓下的正常沸點 液體名稱 沸點/ 液體名稱 沸點/ 水 100 R22 40.8 酒精 78 R134a 26.15 R12 29.8 R142b 9.25 氨 33.4 R405a 27.3 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 六、熱量與熱容六、熱量與熱容 1. 熱量熱量 有熱出入，溫度就有變化，溫度變化的大小和出入的熱量成比例，這種熱的量叫做熱量。熱量的單位為焦耳(J)。 溫度不同的物體接觸時，熱量從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體

13、，或從同一物體內(nèi)溫度較高的部分傳到溫度較低的部分，直到溫度趨于一致為止。熱的傳遞有傳導(dǎo)、對流和輻射三種形式。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (1) 傳導(dǎo)。在物體(固體)兩點之間有溫差時，熱量將通過物體內(nèi)部從高溫點向低溫點移動，這種現(xiàn)象就是熱的傳導(dǎo)。一般來說，金屬是熱的良導(dǎo)體；而一些非金屬，如木頭、石棉等導(dǎo)熱能力極差，稱為絕熱材料。 (2) 對流。氣體和液體依它本身的流動使熱量轉(zhuǎn)移，這種熱的傳遞方式稱為熱的對流。冷凝器就是利用空氣對流進行冷卻的。 (3) 輻射。它是指發(fā)熱源直接向其周圍的空間散發(fā)熱量，通過輻射波將熱量傳遞給其他物體的過程。熱輻射和電波的傳播很類似，其特點是熱量由熱源表面以光(電磁

14、波)的形式連續(xù)發(fā)射，以光速傳播，可以不依靠其他物質(zhì)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2. 熱容熱容 把單位質(zhì)量的物質(zhì)的溫度升高1K所需要的熱量稱為熱容。熱容大的物體有不易熱和不易冷的性質(zhì)。熱容的單位為J/K。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 七、顯熱與潛熱七、顯熱與潛熱 物體受熱，溫度就會上升，溫度上升到一定程度物體狀態(tài)就會發(fā)生變化。冰加熱后融化成水(固體液體)；水加熱，溫度上升到100開始沸騰汽化(液體氣體)，這時即使繼續(xù)加熱，溫度也不再升高。在水未達到100之前，所加的熱能使溫度上升，這種熱能感覺出來，我們稱之為顯熱，能用溫度計測出。達到100以后，繼續(xù)加的熱，用于使液體變成氣體，這種熱叫做

15、潛熱，是不能用溫度計測出的，如圖2-3所示。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 圖2-3 顯熱與潛熱 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 潛熱按物體狀態(tài)變化不同，可分為以下幾種： (1) 液化潛熱：從氣體變成液體時放出的熱叫做液化潛熱； (2) 凝固潛熱：從液體變成固體時放出的熱叫做凝固潛熱； (3) 熔解潛熱：從固體變成液體時吸收的熱叫做熔解潛熱； (4) 蒸發(fā)潛熱：從液體變成氣體時吸收的熱叫做蒸發(fā)潛熱； (5) 升華潛熱：從固體變成氣體時吸收的熱叫做升華潛熱。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 八、節(jié)流八、節(jié)流 在流體通路中，通道截面積突然縮小，流體壓力便下降，如果此時產(chǎn)生氣體，則總體積還要增大。這種變

16、化只是狀態(tài)的變化，與外界沒有熱和功的交換，因此流體的熱量不變。這種狀態(tài)變化稱為節(jié)流，如圖2-4所示。 在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，制冷劑在膨脹閥中的狀態(tài)變化就是節(jié)流過程。制冷劑被膨脹閥節(jié)流后，如果壓力下降得比飽和壓力還低，部分液體將變成飽和蒸汽，體積急劇增大。這時的蒸汽發(fā)熱是由液體本身供給的，所以液體溫度下降較大。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 圖2-4 節(jié)流示意圖 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 九、制冷能力與制冷負荷九、制冷能力與制冷負荷 1. 制冷能力制冷能力 制冷機就是把熱量不斷地從低溫物體轉(zhuǎn)移給高溫物體的裝置。制冷能力的大小是以單位時間內(nèi)所能轉(zhuǎn)移的熱量來表示的，單位為J/h。 2. 制冷負荷制冷

17、負荷 為了把汽車內(nèi)部的溫度和濕度保持在一定的范圍內(nèi)，必須將來自車外太陽的輻射熱和車內(nèi)人體散發(fā)出的熱量排除到大氣中去。這兩種熱量的總和就叫做制冷負荷。 由于汽車制冷負荷受到車身形狀及外界大氣溫度、濕度、車速等客觀條件和乘員數(shù)量的影響，因此汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷負荷較大。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 制制 冷冷 劑劑 一、制冷劑的概念一、制冷劑的概念 在制冷系統(tǒng)中用于轉(zhuǎn)換熱量并且循環(huán)流動的物質(zhì)稱為制冷劑。 汽車空調(diào)是利用制冷劑蒸汽被壓縮，壓縮機驅(qū)動其循環(huán)流動實現(xiàn)制冷的。液體制冷劑在蒸發(fā)器低溫下吸取被冷卻對象的熱量而汽化，使被冷卻對象降溫。然后，又在高溫下把熱量傳給周圍介質(zhì)而冷凝成液體。

18、如此不斷循環(huán)，借助于制冷劑的狀態(tài)變化，達到制冷的目的。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 目前汽車空調(diào)系統(tǒng)使用的制冷劑通常有R12、R134a，英文字母R表示Refrigerant(制冷劑)，其數(shù)字代號使用的是美國制冷工程師協(xié)會(ASRE)編制的代號系統(tǒng)。 制冷劑的種類很多，理論上只要能進行氣、液兩相轉(zhuǎn)換的物質(zhì)，均可作為蒸發(fā)制冷系統(tǒng)的制冷劑。但尋找制冷效率高，且對環(huán)境沒有污染的制冷劑卻很困難，目前使用的R134a只是R12的替代品，其排放物產(chǎn)生的溫室效應(yīng)仍然對環(huán)境有較大的危害。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 二、二、R12制冷劑的特性制冷劑的特性 車用空調(diào)中曾廣泛使用的制冷劑R12，分子式為CF2

19、Cl2，化學(xué)名稱為二氟二氯甲烷，是一種較為理想的制冷劑，主要特性如下： (1) R12無色、無刺激性臭味；一般情況下不具有毒性，對人體沒有直接危害；不燃燒，無爆炸危險；熱穩(wěn)定性好。 (2) R12是一種中壓制冷劑，正常蒸發(fā)溫度小于0，冷凝器壓力小于1.52.0 MPa，由于壓力不是很高，降低了對冷凝器結(jié)構(gòu)強度的要求。在大氣壓下R12的沸點為29.8，凝固溫度為158，能在低溫下正常工作。節(jié)流后損失小，有較大的制冷系數(shù)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) R12對一般金屬沒有腐蝕作用，但對鎂和鎂含量超過2%以上的鋁合金除外。R12在6070時若遇氧化鐵、氧化銅，可促使其分解。 (4) R12

20、制冷系統(tǒng)對密封件有特殊要求： 制冷系統(tǒng)的密封件不能使用天然橡膠制品，因為R12會導(dǎo)致橡膠變軟、膨脹、起泡。 對氯丁乙烯和氯丁膠制品破壞作用較小。 對尼龍和塑料制品破壞作用不明顯。 (5) R12有良好的絕緣性能，它對制冷系統(tǒng)電器繞組的絕緣性能無影響。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (6) R12液態(tài)時對潤滑油的溶解度無限制，可以任何比例溶解。但氣態(tài)時R12對潤滑油的溶解度有限并隨壓力增高或溫度降低而增大。R12與潤滑油的這種互溶特性對制冷系統(tǒng)是有益的，因為R12液態(tài)時潤滑油已溶解在其中并隨R12一起流動，所以在這段管路中不會積存潤滑油。在氣態(tài)管路(特別是蒸發(fā)器)中，如果有足夠的氣體流速，則不會

21、在蒸發(fā)器壁上產(chǎn)生油膜而影響傳熱效率，潤滑油也能被帶回到壓縮機中去。但是，當壓縮機曲軸箱中存在有互溶的R12氣體和潤滑油時，由于曲軸箱內(nèi)的壓力和溫度是變化的，而一定壓力和溫度下的R12氣體溶油量是一定的，當曲軸箱內(nèi)壓力突然降低時，因溶解量要減小，于是原來溶解的R12就以沸騰形式從油中跑出，從而使曲軸箱中的一部分潤滑油將隨著R12蒸汽被帶到壓縮機氣缸和系統(tǒng)中去，對制冷系統(tǒng)的工作帶來不利影響。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (7) R12對水的溶解度很小，而且在氣態(tài)與液態(tài)時，對水的溶解度也不同，氣態(tài)高于液態(tài)。在制冷系統(tǒng)中，R12的含水量不得超過0.0025%。當有過量的水分隨制冷劑運行，在通過膨脹閥

22、時，低溫低壓下水分中的熱量在被吸收前形成冰塞，堵塞制冷系統(tǒng)的循環(huán)通道，從而使空調(diào)的制冷系統(tǒng)失效。 水與R12能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成鹽酸一氫氟酸，對系統(tǒng)有腐蝕作用。水與制冷系統(tǒng)中的酸、氧發(fā)生反應(yīng)，會在壓縮機的機件表面(壓縮機的軸套、系統(tǒng)管路)生成三氧化二鐵和二氧化銅。這些物質(zhì)的形成，反過來又分解R12，使制冷系統(tǒng)的效率下降。水的侵入是系統(tǒng)開始被腐蝕的信號。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 水還能與系統(tǒng)中的酸、氧化物和其他雜質(zhì)反應(yīng)，形成金屬鹽，隨著制冷劑和潤滑油一起循環(huán)，加大運動機件的磨損及破壞電器的絕緣性能。 水能使冷凍機油老化。它在氧的作用下，會生成一種油酸性質(zhì)的絮狀酸性物質(zhì)，腐蝕金屬表面，降低潤

23、滑效能。 水與R12作用還能生成三氧化碳氣體。這種氣體在冷凝器中冷卻后并不液化，成為一種不凝性氣體，引起壓縮機排氣壓力增高，制冷功耗增大，制冷效果下降。 雖然在制冷系統(tǒng)中為了防止因水分的侵入影響制冷循環(huán)的正常運行而設(shè)有干燥器(干燥罐)，但是干燥器的吸水功能極其有限(只能吸收約半滴水)，對于含量大于0.0025%的水分是無能為力的。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 在制冷系統(tǒng)中水的存在是有百害而無一利的，必須采取嚴格的防水措施，才能保證系統(tǒng)正常工作。防水措施主要有： 使用純度高的制冷劑。 在裝配或維修制冷系統(tǒng)后，一定要嚴格地抽真空。 選含水量小于0.002%的冷凍機油，而且要防止加注冷凍機油時侵入

24、水。 綜上可以看出，R12是一種易于制造，原料來源豐富，價格相對低廉且可以回收重復(fù)使用的制冷劑。只是它對大氣同溫層的臭氧層有很強的破壞作用，因此，目前已經(jīng)被新的制冷劑所替代。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 三、三、R134a制冷劑的特性制冷劑的特性 長期以來，汽車空調(diào)系統(tǒng)大多采用R12作為制冷劑。眾所周知，R12因泄漏而進入大氣會破壞地球的臭氧保護層，危害人類的健康和生存環(huán)境，引起地球的溫室效應(yīng)。據(jù)資料統(tǒng)計表明，現(xiàn)在大氣層中CFC(即Cl、F、C三種元素)物質(zhì)的75來自汽車空調(diào)系統(tǒng)泄漏的R12，這不能不引起人類的廣泛關(guān)注。1987年國際上制定了控制破壞大氣層的蒙特利爾議定書。我國于1991年加

25、入該協(xié)議，并決定從1996年起，汽車空調(diào)的制冷劑開始使用R134a，到2000年全部使用R134a。因此，作為汽車維修人員，必須掌握使用新型制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)的使用和維修方法。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) R134a制冷劑的分子式為CH2FCF3，是鹵代烴類制冷劑中的一種，R134a制冷劑與R12制冷劑相比，其熱物理性能如表2-3所示。 從表中可以看出R134a的主要特性： (1) R134a的熱力學(xué)性能，包括分子量、沸點、臨界參數(shù)、飽和蒸汽壓和汽化潛熱等，均與R12相近，具有無色、無臭、不燃燒、不爆炸、基本無毒的特性。 (2) R134a制冷劑的傳熱性能優(yōu)于R12，當冷凝溫度為4060、質(zhì)量

26、流量為 45200 kg/s時，R134a蒸發(fā)和冷凝傳熱系數(shù)比R12高出25%以上。因此，在換熱器表面積不變的條件下，可減少傳熱溫差，降低傳熱損失；當制冷量或放熱量相等時，可減少換熱器表面積。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ)表表2-3 R12與與R134a的熱物理性能比較的熱物理性能比較 項 目 R134a R12 分子式 CH2FCF3 CF2Cl2 分子量 102.031 120.92 沸點/ 26.18 29.80 臨界溫度/ 101.14 111.8 臨界壓力/MPa 4.065 4.125 臨界密度/(kg/m3) 1206 1311 0時的飽和氣壓/kPa 293.14 308.57

27、 0時的汽化潛熱/(kJ/kg) 197.89 154.87 60時的飽和蒸汽壓/kPa 1680.47 1518.17 ODP 值(臭氧破壞潛能值) 0 1.0 GWP 值(全球變暖潛能值) 0.11 1.0 與礦物油的溶合性 不溶 互溶 溶態(tài)熱導(dǎo)率 大 小 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) 用R134a替代R12后，原有的壓縮機潤滑油(簡稱壓縮機油)必須更換，這是因為R134a本身與礦物油是非相溶的，必須使用合成潤滑油來取代，如PAG類潤滑油等。否則，系統(tǒng)將會損壞。 (4) 分子直徑比R12略小，易通過橡膠向外泄露，也較易被分子篩吸收。 (5) R134a的吸水性和水溶解性高。 第二章

28、 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 四、四、R134a系統(tǒng)與系統(tǒng)與R12系統(tǒng)的區(qū)別系統(tǒng)的區(qū)別 R134a與R12具有不同的性質(zhì)。表2-4列出了使用制冷劑R134a的系統(tǒng)相較于使用R12系統(tǒng)的變動情況。 五、制冷劑使用注意事項五、制冷劑使用注意事項 (1) 裝制冷劑的鋼瓶，應(yīng)儲存在陰涼、干燥、通風(fēng)的庫房中，防止受潮而腐蝕鋼瓶，在運輸過程中要嚴防振動和撞擊。 (2) 要遠離熱源，不要把它存放在日光直射的場所或爐子附近。在充灌制冷劑時，對裝制冷劑的容器加熱，應(yīng)在40以下的溫水中進行，而不可將其直接放在火上烘烤。否則，會引起內(nèi)儲的制冷劑壓力增大，導(dǎo)致容器發(fā)生爆炸。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ)表表2-4 使用使用

29、R134a時系統(tǒng)需要進行的改變時系統(tǒng)需要進行的改變 項 目 改 變 情 況 制冷劑 R12R134a 冷凍機油 礦物油合成油 管道 O 型密封材料 NBRRBR，改變管道接頭形狀 壓縮機 封口材料 NBRRBR 維修閥 改變螺孔尺寸，使用快速接頭 軟管 內(nèi)襯加尼龍層，軟管由 NBRCLHR 冷凝器 提高散熱性能，調(diào)整冷凝器的高度和厚度，改進結(jié)構(gòu) 干燥劑 硅膠沸石 熔化螺栓 停止使用熔化螺栓 安全閥 由 3.14 MPa3.43 MPa 壓力開關(guān) 由 2.65 MPa3.14 MPa 膨脹閥 改變膨脹閥的流動特性 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) 避免接觸皮膚。因制冷劑在大氣環(huán)境下會急劇蒸發(fā)

30、，當其液體落到皮膚上時，會從皮膚上大量吸熱而汽化，造成局部凍傷。尤其危險的是，當其進入眼球時，會凍結(jié)眼球中的水分，這就有可能造成失明的重大事故。因此，在處理制冷劑時，應(yīng)戴上眼鏡和防護手套。若制冷劑觸及眼睛，應(yīng)盡快用冷水沖洗，不要用手或手帕揉眼，如有痛感時，可用稀硼酸溶液或2%以下的食鹽水沖洗；如觸及皮膚，應(yīng)立即用大量清水沖洗，并馬上涂敷凡士林，面積大時應(yīng)立即到醫(yī)院治療。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (4) 要避開明火。制冷劑不會燃燒和爆炸，但與明火接觸時，會分解出對人體有害的氣體(光氣)。 (5) 要注意通風(fēng)良好。當制冷劑排到大氣中的含量超過一定量時，會使大氣中的氧氣濃度下降，從而使人窒息。

31、因此，在檢查和添加制冷劑，或打開制冷系統(tǒng)管路時，要在通風(fēng)良好的地方進行操作。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第三節(jié)第三節(jié) 冷冷 凍凍 機機 油油 一、冷凍機油的作用一、冷凍機油的作用 冷凍機油是制冷壓縮機的專用潤滑油，它保證壓縮機正常運轉(zhuǎn)，可靠工作和延長使用壽命。在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的作用如下： (1) 潤滑作用。壓縮機是高速運動的機器，軸承、活塞、活塞環(huán)、曲軸、連桿等機件表面需要潤滑，以減少阻力和磨損，延長使用壽命，降低功耗，提高制冷系數(shù)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (2) 密封作用。汽車使用的壓縮機傳動軸需要油封來密封，防止制冷劑泄漏。有潤滑油，油封才起密封作用。同時，活塞環(huán)上的潤滑油，不

32、僅起減小摩擦的作用，而且起密封壓縮機蒸汽的作用。 (3) 冷卻作用。運動的摩擦表面會產(chǎn)生高溫，需要用冷凍機油來冷卻。冷凍機油冷卻不足，會引起壓縮機溫度過熱，排氣壓力過高，降低制冷系數(shù)，甚至燒壞壓縮機。 (4) 降低壓縮機噪聲。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 二、冷凍機油的性能要求二、冷凍機油的性能要求 冷凍機油在空調(diào)制冷系統(tǒng)中完全溶于制冷劑中，并隨制冷劑一起在制冷系統(tǒng)中循環(huán)。因此，冷凍機油的溫度有時會超過120，而制冷劑的蒸發(fā)溫度范圍為3010，使冷凍機油工作在高溫與低溫交替的條件下。為保證其工作正常，對冷凍機油提出以下性能要求： 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (1) 冷凍機油的凝固點要低，在

33、低溫下具有良好的流動性。若低溫流動性差，則冷凍機油會沉積在蒸發(fā)器內(nèi)影響制冷能力，或凝結(jié)在壓縮機底部，失去潤滑作用而損壞運動部件。 (2) 冷凍機油應(yīng)具有一定的粘度，且受溫度的影響要小。溫度升高或降低時，其粘度隨之變小或增大。與冷凍機油完全互溶的制冷劑會使冷凍機油變稀，因此應(yīng)選用粘度較高的冷凍機油；但粘度也不宜過高，否則，需要的啟動轉(zhuǎn)矩增大，壓縮機啟動困難。所以，冷凍機油的粘度要選擇適當。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) 冷凍機油與制冷劑的溶解性能要好。在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中，制冷劑與潤滑油是混合在一起的。當制冷劑流動時，潤滑油也隨之流動，這就要求制冷劑與潤滑油能夠互溶。若二者不互溶，潤滑油

34、就會聚集在冷凝器和蒸發(fā)器的底部，阻礙制冷劑流動，降低換熱能力。由于潤滑油不能隨制冷劑返回壓縮機，壓縮機將會因缺油而加劇磨損。 (4) 冷凍機油的閃點溫度要高，具有較高的熱穩(wěn)定性，即在高溫下不氧化、不分解、不結(jié)膠、不積炭。 (5) 冷凍機油應(yīng)無水分。若潤滑油中的水分過多，則會在膨脹閥節(jié)流口處結(jié)冰，造成冰堵，影響系統(tǒng)制冷劑的流動。同時，油中的水分會使冷凍機油變質(zhì)分解，腐蝕壓縮機材料。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 三、冷凍機油的性能特點三、冷凍機油的性能特點 空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷凍機油(即冷動機油)在不同的空調(diào)系統(tǒng)中(如R134a、R12)不能混用。對于R12空調(diào)系統(tǒng)使用的冷凍機油一般用國產(chǎn)冷凍機

35、油18號或25號，進口冷凍機油一般使用日本SUNIS035GS。目前R134a空調(diào)系統(tǒng)中使用的是代號為PAG及ESTER的冷凍機油，下面對其性能特點進行重點介紹。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1. PAG(聚烴乙二醇聚烴乙二醇) PAG是一種人工合成油，它由C、H及聚合物鏈所組成，有兩種基本型，雖已進入實用階段，但存在如下問題： (1) 具有高吸濕力，易使制冷系統(tǒng)的節(jié)流元件(毛細管或膨脹閥)發(fā)生“冰堵”，因此要加大系統(tǒng)中干燥劑的裝入量或提高干燥劑的吸濕能力。一般空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)溫度均在0以上，不會出現(xiàn)“冰堵”，而汽車空調(diào)的蒸發(fā)溫度設(shè)計在0左右，就可能受其影響。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (2

36、) 高溫下，它與R134a的互溶性降低，甚至不可溶，因此要特別注意改善系統(tǒng)的冷凝條件，勿使其冷凝溫度(或壓力)過高，這對汽車空調(diào)尤為重要。 (3) 潤滑性比礦物油稍差。 (4) 對制冷系統(tǒng)現(xiàn)用的檬膠密封件及制冷劑輸送軟管有滲透作用。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2. ESTER(聚酯類潤滑油聚酯類潤滑油) 聚酯類潤滑油是一種全成多元醇脂，由多元醇脂基油和添加劑配制而成。主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各種直鏈或支鏈型酯酸。 聚酯油與R134a互溶性好，與R11、R12等制冷劑也互溶，不會出現(xiàn)低溫沉積現(xiàn)象。其吸水性比礦物油高，但水分與油是牢固結(jié)合的，在膨脹閥處不會結(jié)冰。原系統(tǒng)內(nèi)殘留的礦物油等物

37、質(zhì)對其性能影響不明顯。由于在聚酯油中加了添加劑，因此其耐磨性能良好。它與聚丁腈橡膠、氧丁橡膠等彈性材料相溶性較好，與絕緣材料也有比較好的相溶性。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 表2-5為PAG油與ESTER油、礦物油的性能比較。從表中可以看出，ESTER油與R134a的互溶性比PAG油與R134a的互溶性好。表表2-5 PAG油與油與ESTER油、礦物油性能比較油、礦物油性能比較性 能 冷凍機油 PAG 油 ESTER 油 礦物油 與 R134a 較好 很好 不溶 與 R12 不溶 很好 很好 互溶性 與礦物油 不相溶 少量相溶 很好 熱穩(wěn)定性 差 好 好 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 四、冷

38、凍機油使用注意事項四、冷凍機油使用注意事項 (1) 必須嚴格使用原車空調(diào)壓縮機所規(guī)定的冷凍機油牌號，或換用具有同等性能的冷凍機油，不得使用其他油來代替，否則，會損壞壓縮機。 (2) 冷凍機油吸收潮氣能力極強，所以，在加注或更換冷凍機油時，操作必須迅速。如沒有準備好，不能立刻加油時，不得打開油罐。在加注完后應(yīng)立即將油罐的蓋子封緊儲存，不得有滲透現(xiàn)象。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (3) 不能使用變質(zhì)的冷凍機油。冷凍機油變質(zhì)的原因是多方面的，歸納起來有如下幾 方面： 混入水分后，在氧氣作用下會生成一種油酸性質(zhì)的酸性物質(zhì)，腐蝕金屬零部件。這種油酸物質(zhì)是絮狀物質(zhì)。 高溫氧化，當壓縮溫度過高時，油被氧

39、化分解而碳化變黑。 不同牌號的油混合使用時，由于不同牌號的冷凍機油所加的氧化劑不同而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引起變質(zhì)，破壞了各自的冷凍機油。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) (4) 冷凍機油是不制冷的，同時還會妨礙熱交換器的換熱效果，因此只允許加到規(guī)定的用量，絕不允許過量使用，以免降低制冷量。 (5) 在排放制冷劑時要緩慢進行，以免冷凍機油和制冷劑一起噴出。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第四節(jié)第四節(jié) 制冷系統(tǒng)的分類制冷系統(tǒng)的分類 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)基本上可分為兩類：一類是壓縮機的開、關(guān)由壓力開關(guān)或溫度開關(guān)控制，即循環(huán)離合器系統(tǒng)；另一類是壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)，即蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)。這兩類系統(tǒng)還可以進一步劃分。汽車

40、空調(diào)系統(tǒng)既要保證蒸發(fā)器不結(jié)冰，又要保證達到最高的制冷效率。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1. 循環(huán)離合器系統(tǒng) 1) 使用孔管的循環(huán)離合器系統(tǒng)(CCOT) 此類系統(tǒng)常用恒溫開關(guān)控制，如圖2-5所示。蒸發(fā)器溫度上升(當毛細管溫度上升到7時)，恒溫開關(guān)3觸點閉合，從而接通壓縮機電磁離合器至蓄電池電路，壓縮機運轉(zhuǎn)，開始制冷。蒸發(fā)器6溫度下降(當毛細管溫度降至0時)，恒溫開關(guān)3觸點斷開，切斷壓縮機電磁離合器電路，壓縮機停轉(zhuǎn)，停止制冷，如此往復(fù)循環(huán)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1壓縮機電磁離合器 2冷凝器 3恒溫開關(guān) 4孔管 5回油管 6蒸發(fā)器7接蓄電池 8積累器 9干燥劑 10壓縮機高壓側(cè)低壓開關(guān)

41、，壓力降至175 kPa時斷開圖2-5 安裝恒溫開關(guān)的CCOT系統(tǒng) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1壓縮機電磁離合器 2冷凝器 3孔管 4回油管 5蒸發(fā)器6積累器 7壓力開關(guān) 8接蓄電池 9干燥劑圖2-6 用壓力開關(guān)控制的CCOT系統(tǒng) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) CCOT系統(tǒng)也可以用壓力開關(guān)控制。壓力開關(guān)裝在積累器上，如圖2-6所示。利用此開關(guān)控制壓縮機開或停，達到控制制冷系統(tǒng)工作的目的。 壓力開關(guān)7內(nèi)有一膜片和觸點相連。作用于膜片上的壓力低到一定水平時(當壓力在138193 kPa時)，觸點斷開，切斷至壓縮機電磁離合器的電路，壓縮機停轉(zhuǎn)。作用于膜片上的壓力高到一定水平時(當壓力在28335

42、1 kPa時)，觸點閉合，接通蓄電池至壓縮機電磁離合器的電路，壓縮機運行。部分奧迪轎車空調(diào)就屬于這一類循環(huán)離合器孔管系統(tǒng)(CCOT)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1壓縮機 2恒溫開關(guān) 3毛細管 4膨脹閥 5儲液干燥器 6液窗 7冷凝器 8蒸發(fā)器圖2-7 使用膨脹閥的循環(huán)離合器系統(tǒng) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2) 使用熱力膨脹閥的循環(huán)離合器系統(tǒng) 循環(huán)離合器膨脹閥系統(tǒng)用膨脹閥作為節(jié)流膨脹裝置。但膨脹閥只能控制過熱，不能保證蒸發(fā)器不結(jié)冰。為此，要裝恒溫開關(guān)，如圖2-7所示。恒溫開關(guān)2裝在蒸發(fā)器8上或風(fēng)箱內(nèi)，用以控制壓縮機開或停。 北京切諾基的空調(diào)就屬于裝有膨脹閥和恒溫開關(guān)的循環(huán)離合器系統(tǒng)，但

43、選用的是H形膨脹閥。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 2. 蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng) 只要選定空調(diào)功能，此類系統(tǒng)就連續(xù)運行。用吸氣節(jié)流閥(STV)或先導(dǎo)閥操作的絕對壓力閥(POA)或閥罐(VIR)控制蒸發(fā)器溫度(在第三章中講述)，以防止其結(jié)冰，并能保持系統(tǒng)的最高效率。 1) STV和POA系統(tǒng) 此類系統(tǒng)用膨脹閥作為節(jié)流降壓裝置，儲液干燥器裝在高壓側(cè)，STV或POA閥裝在低壓側(cè)，如圖2-8所示。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1壓縮機 2冷凝器 3儲液干燥器 4熱力膨脹閥 5液窗 6回油管 7蒸發(fā)器8回液閥(3583 kPa) 9吸氣節(jié)流閥(STV) 10排氣壓力表接口 11發(fā)動機歧管

44、真空12STV壓力檢測接口 13外平衡管 14毛細管 15感溫包圖2-8 使用STV的蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 由此可見，蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)和循環(huán)離合器系統(tǒng)這兩類汽車空調(diào)系統(tǒng)都可能裝有熱力膨脹閥，那么如何識別呢? 如果低壓側(cè)裝有STV或POA閥，就是前者；如果低壓側(cè)裝有積累器，又用恒溫開關(guān)或壓力開關(guān)控制蒸發(fā)器溫度，那就是后者。 2) VIR系統(tǒng) 所謂閥罐(VIR)，就是把膨脹閥和POA閥都集中裝在儲液干燥器的上部，三者構(gòu)成一個部件，既節(jié)省管路，又節(jié)省空間，而且性能可靠，如圖2-9所示。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 1壓縮機 2高壓高溫排氣管 3冷凝器 4液態(tài)制冷劑管路

45、 5VIR閥罐 6液態(tài)制冷劑管路 7蒸發(fā)器 8回氣管 9回油管 10低壓低溫回氣管圖2-9 使用VIR的蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng) 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 從圖2-9可見，共有4根外接軟管。一從冷凝器來，傳送高壓液態(tài)制冷劑；二至蒸發(fā)器，輸送低壓液態(tài)制冷劑；三從蒸發(fā)器來，為氣態(tài)制冷劑管路；四至壓縮機進口，也是氣態(tài)制冷劑管路。 部分奧迪轎車的空調(diào)，就屬于裝用VIR的蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)。 第二章 汽車空調(diào)制冷技術(shù)基礎(chǔ) 第五節(jié)第五節(jié) 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理 蒸汽壓縮式制冷裝置是由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器這四大部件加上一些輔助設(shè)備，用管道依次連接組成的。同樣，汽車制冷系統(tǒng)也是由制冷四大部件以及輔助設(shè)備和耐