整車空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷計算書

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)B項目空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計計算報告編制：批準(zhǔn)：日期：06.12.30目錄汽車空調(diào)熱負(fù)荷計算………………….………..…..2空調(diào)系統(tǒng)原理圖………………….………….…2汽車空調(diào)熱負(fù)荷………………….………….…32.1邊界條件的確定……………….………….….…32.2熱平衡關(guān)系的建立………….…..42.3空調(diào)熱負(fù)荷計算…………….…..52.4空調(diào)系統(tǒng)制冷量的確定………...………………11制冷劑循環(huán)流量……………..….…..11壓焓圖狀態(tài)點的確定……….….11制冷劑循環(huán)流量…………….….12所選壓縮機與汽車動力匹配計算……………....….12冷凝器能力計算…………………….14蒸發(fā)器能力計算…………………….14送風(fēng)量的計算………………….……15B22空調(diào)計算報告汽車空調(diào)熱負(fù)荷計算1．空調(diào)系統(tǒng)原理圖汽車空調(diào)系統(tǒng)采用蒸汽壓縮式制冷原理。B22空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器、高低壓管組成，其原理為：低溫低壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，在一定壓力下吸熱氣化，變成低溫低壓氣態(tài)制冷劑，然后被壓縮機抽吸壓縮，成為高溫高壓氣態(tài)制冷劑，再經(jīng)過冷凝器放熱，冷凝成低溫高壓液態(tài)制冷劑，然后經(jīng)過熱力膨脹閥，制冷劑恢復(fù)到低溫低壓狀態(tài)，重新流入蒸發(fā)器吸熱氣化，從而完成一個制冷循環(huán)。制冷循環(huán)示意圖如下：圖1制冷循環(huán)示意圖根據(jù)奇瑞企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SQR.04.072-2005《整車空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境實驗及其評估方法》，對汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境模擬試驗，試驗結(jié)果應(yīng)滿足以下要求：1)怠速工況：環(huán)境溫度40℃±1℃、相對濕度50%±2RH、日照1KW/m2、迎面風(fēng)速10km/h、空檔位/P檔、鼓風(fēng)機最大檔、全冷（LO）、吹面方向、內(nèi)循環(huán)、測試時間45min、車內(nèi)無人，滿足條件后開始試驗，車內(nèi)平均溫度（室內(nèi)頭部溫度點）2)40km/h工況：環(huán)境溫度40℃±1℃、相對濕度50%±2RH、日照1KW/m2、迎面風(fēng)速40km/h、4檔位/D檔、鼓風(fēng)機最大檔、全冷（LO）、吹面方向、內(nèi)循環(huán)、測試時間45min、車內(nèi)1人，滿足條件后開始試驗，3)90km/h工況：環(huán)境溫度40℃±1℃、相對濕度50%±2RH、日照1KW/m2、迎面風(fēng)速90km/h、5檔位/D檔、鼓風(fēng)機最大檔、全冷（LO）、吹面方向、內(nèi)循環(huán)、測試時間45min、車內(nèi)駕駛員位置乘坐1人，滿足條件后開始試驗，4)120km/h工況：環(huán)境溫度40℃±1℃、相對濕度50%±2RH、日照1KW/m2、迎面風(fēng)速120km/h、5檔位/D檔、鼓風(fēng)機最大檔、全冷（LO）、吹面方向、內(nèi)循環(huán)、測試時間45min、車內(nèi)車內(nèi)駕駛員位置乘坐1人，滿足條件后開始試驗，車內(nèi)平均溫度（室內(nèi)頭部溫度點2．汽車空調(diào)熱負(fù)荷B22空調(diào)熱負(fù)荷計算設(shè)定條件為：所有傳熱件面積B22M0數(shù)據(jù)為參照；所有傳熱件厚度以B22初版斷面厚度為參照；在汽車行駛速度時，對應(yīng)的壓縮機轉(zhuǎn)速以B22發(fā)動機3.0L款為參照。汽車空調(diào)熱負(fù)荷主要包括新風(fēng)（或漏風(fēng)）熱、車廂壁傳熱、乘員散熱、設(shè)備照明放熱、發(fā)動機傳熱等形成的負(fù)荷。2.1邊界條件的確定2.1.1車內(nèi)條件的確定由試驗分析可知，夏季人體感到舒適的溫度是24～26℃，由舒適轉(zhuǎn)為不太舒適的分界線是28℃左右；故定義室內(nèi)空氣溫度:；車內(nèi)相對濕度小于30%或大于70%都將使人感到不舒服，在45～60%之間比較適宜；故定義車室內(nèi)相對濕度：；根據(jù)人體衛(wèi)生要求，每人應(yīng)有的新鮮空氣量?？紤]到汽車經(jīng)常會停車開門，新鮮空氣得到補充，在此定義換氣量：(按計)。2.1.2車外條件的確定綜合考慮夏季的高溫酷暑和車用冷氣系統(tǒng)經(jīng)常使用的環(huán)境，結(jié)合有關(guān)資料，將該車的車外邊界條件確定為:日照強度:；；；環(huán)境溫度：；相對濕度：。2.1.3汽車行駛速度及壓縮機轉(zhuǎn)速的確定行駛速度：壓縮機皮帶輪直徑：發(fā)動機皮帶輪直徑：發(fā)動機/壓縮機傳動比：變速箱主減速比變速箱3檔減速比輪胎滾動半徑對應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速壓縮機轉(zhuǎn)速變速箱4檔減速比對應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速壓縮機轉(zhuǎn)速壓縮機平均轉(zhuǎn)速發(fā)動機在1140rpm時的輸出功率：20Kw（待定）2.2熱平衡關(guān)系的建立傳入車廂內(nèi)的各種熱負(fù)荷的總和即構(gòu)成了該車的熱負(fù)荷，為簡化計算，采用了穩(wěn)定傳熱的近似計算法，由熱平衡關(guān)系可得:式中：——空調(diào)熱負(fù)荷；——通過車頂和車門等車身外構(gòu)件傳入車廂內(nèi)的熱負(fù)荷；——通過發(fā)動機艙傳入車廂的熱負(fù)荷；——通過地板傳入車廂的熱負(fù)荷；——通過擋風(fēng)玻璃及各門窗玻璃傳入車廂的熱負(fù)荷；——換氣新風(fēng)帶入車廂的熱負(fù)荷；——車內(nèi)電機及照明燈的熱負(fù)荷；——乘員人體散發(fā)的熱負(fù)荷及車內(nèi)零件散熱量；圖2B22空調(diào)熱負(fù)荷示意圖2.3空調(diào)熱負(fù)荷計算2.3.1通過車頂和車門等車身外構(gòu)件傳入車廂的熱負(fù)荷由于太陽輻射的影響，車身外構(gòu)件的表面溫度會比環(huán)境溫度高出許多，為了簡化這一部分熱負(fù)荷的計算，需要引入日照表面溫度概念。日照表面溫度是指由于太陽輻射造成的車身表面實際溫度。由于車頂和車側(cè)的日照強度和傳熱系數(shù)并不一樣，和也不相同。其中:；式中：——車身外表面吸收系數(shù)，取0.9；（汽車長期使用后的經(jīng)驗值）——車頂太陽輻射強度，——車側(cè)太陽輻射強度，——車外空氣與車外表面的對流放熱系數(shù)——車頂傳熱系數(shù)——車側(cè)傳熱系數(shù)——環(huán)境溫度——行駛速度壁面?zhèn)鳠岬幕竟綖椋菏街校骸獋鳠嵯禂?shù)；——傳熱面積；——傳熱溫差；顯然有：式中：——車頂散熱面積，測量得出約1.96m——車側(cè)散熱面積，測量得出約8.94（5.42）m2——車內(nèi)溫度；為簡化計算，車身各部分均按照多層均勻平壁傳熱考慮，根據(jù)有關(guān)傳熱理論，有：式中：——內(nèi)表面放熱系數(shù)，車內(nèi)空氣按自然循環(huán)考慮，其值取為15；——各層絕熱材料的厚度；——各層絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)；車頂部分，由外板（鋼板）0.8mm、空氣間隙80mm、內(nèi)飾板6mm組成，導(dǎo)熱系數(shù)分別為51.63，5.5，0.028，單位為。車側(cè)部分，其結(jié)構(gòu)是由鋼板0.8mm、空氣間隙47mm和內(nèi)飾板6mm組成，導(dǎo)熱系數(shù)分別為51.63，5.5，0.05，單位為。在確定了各部分的傳熱系數(shù)后，就可以計算出各部分的日照表面綜合溫度：所以：2.3.2通過發(fā)動機艙傳入車廂的熱負(fù)荷發(fā)動機艙溫度在規(guī)定的外部條件下約為90℃，發(fā)動機艙壁面積約為0.6m2，由鋼板0.8mm、隔熱墊3mm及成型地毯6mm組成，導(dǎo)熱系數(shù)分別為51.63，0.055，0.055，單位為所以其傳熱系數(shù)為：所以：2.3.3通過地板傳入車廂的熱負(fù)荷地板的面積約為4.24m2，其外側(cè)溫度推薦取38℃，外側(cè)放熱系數(shù)取，地板由地毯、鋼板及一層瀝青板構(gòu)成，其厚度分別為5mm，1.2mm，5mm，地毯和瀝青板的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.05和0.04其中地板傳熱系數(shù)為：所以：2.3.4通過擋風(fēng)玻璃及各門窗玻璃傳入車廂的熱負(fù)荷經(jīng)測量，前風(fēng)擋玻璃厚度5mm，面積1.249㎡；其它玻璃厚度4.0mm，面積1.632㎡。其導(dǎo)熱系數(shù)取0.65。該部分的熱負(fù)荷包括兩部分，一部分是車內(nèi)外的溫差而傳入的熱量，另一部分是太陽輻射熱。式中：——太陽輻射通過玻璃的透入系數(shù)，??；——太陽輻射熱量，由于擋風(fēng)玻璃不是垂直安裝，前風(fēng)擋面積約為1.249m2，與水平夾角約29.482度。經(jīng)計算，垂直方向的投影面積約為0.6㎡，水平方向的投影約為1.1㎡，門窗玻璃垂直面積約為——玻璃對太陽輻射的吸收系數(shù)，取0.08；——遮陽修正系數(shù)，取1；所以：2.3.5換氣新風(fēng)帶入車廂的熱負(fù)荷式中：——換氣量；——空氣密度，在40℃時為1.128kg/m——40℃時車外新風(fēng)狀態(tài)比焓100.5KJ/Kg；——25℃時車內(nèi)空氣狀態(tài)比焓55.5KJ/Kg；2.3.6車內(nèi)電機及照明燈的熱負(fù)荷主要考慮風(fēng)機電機傳熱（約300W）、音響傳熱（按高音或中音25W/個、低音50W/個計）及頂燈傳熱（約40W）等。B22揚聲器布置：前門4個（2個高音，2個低音），后門2個（低音），IP上2個（中音）。據(jù)經(jīng)驗，此熱負(fù)荷值按總功耗的15%計算：故：2.3.7乘員人體散發(fā)的熱負(fù)荷及車內(nèi)零件散熱量2.3.7.1乘員人體散發(fā)熱量根據(jù)一般人體散熱資料，司機人體散熱按148W計，乘員（男性）人體散熱按118.4W計。根據(jù)經(jīng)驗公式：式中，---司機人體散熱量；---男性成人乘員散熱量；---車室內(nèi)乘員數(shù)；所以：2.3.7.2車內(nèi)零件散熱量考慮車內(nèi)零件散熱量，可按以下公式計算：式中：--車內(nèi)零件熱傳導(dǎo)率；--車內(nèi)零件表面積；--車內(nèi)零件表面溫度。這里取；--車內(nèi)空氣溫度。這里取。由于車內(nèi)零件表面積不易求得，可用試驗測得的值。日本豐田公司測得轎車。這里取此經(jīng)驗數(shù)據(jù)。則計算車身熱負(fù)荷時，取上述兩組數(shù)值中較大的一組列入熱負(fù)荷范疇。這里取209W。綜上所述：2.3.8汽車空調(diào)熱負(fù)荷2.3.9各部分熱負(fù)荷所占比重序號分熱負(fù)荷名稱分負(fù)荷值總熱負(fù)荷值所占比例1--車頂、車門等車身外構(gòu)件傳入車廂內(nèi)的熱負(fù)荷867W19.2%2--通過發(fā)動機艙傳入車廂的熱負(fù)荷159W3.5%3--通過地板傳入車廂的熱負(fù)荷189W4.2%4--通過擋風(fēng)玻璃及各門窗玻璃傳入車廂的熱負(fù)荷1604.3W35.5%5--換氣新風(fēng)帶入車廂的熱負(fù)荷775.5W17.2%6--車內(nèi)電機及照明燈的熱負(fù)荷96W2.1%7--乘員人體散發(fā)的熱負(fù)荷及車內(nèi)零件散熱量830.6W18.4%表1熱負(fù)荷分布表由上表可知，熱負(fù)荷分布以換氣新風(fēng)（約15%）、車身圍護結(jié)構(gòu)（約20%）及風(fēng)擋玻璃（約35%）為主，故若減少熱負(fù)荷應(yīng)以改善車身隔熱及車窗玻璃材料為主。2.4空調(diào)系統(tǒng)制冷量的確定制冷量與熱負(fù)荷的關(guān)系一般為：式中，----儲備系數(shù)，可取1～1.2；隨著新車使用時期的加長，車身表面光亮程度降低，表面粗糙度增大，塵土污垢附著量增加，車身外表面對太陽輻射量的吸收系數(shù)增大，再加上新車長期使用后，冷凝器外表面會積灰也會使換熱能力下降。綜合考慮以上因素，對儲備系數(shù)加以修正。取值為1.02。所以：即：在40km/h車速時系統(tǒng)制冷量應(yīng)達(dá)到4611.8W左右。二、制冷劑循環(huán)流量1.壓焓圖狀態(tài)點的確定圖3空調(diào)系統(tǒng)工作壓焓圖設(shè)計狀態(tài)參數(shù)的選定為等比熵壓縮過程；為等壓冷凝過程；為等比焓節(jié)流過程；為等壓蒸發(fā)過程；冷凝壓力；蒸發(fā)壓力；吸氣溫度；排氣溫度；蒸發(fā)器過熱度；冷凝器過冷度；1.2各狀態(tài)點參數(shù)的確定第1點（壓縮機吸氣點）：蒸發(fā)壓力；焓值；比容第2點（壓縮機排氣點）：冷凝壓力；焓值第3點：；焓值第4點：；焓值2.制冷劑循環(huán)流量質(zhì)量流量式中：--系統(tǒng)制冷量--單位質(zhì)量制冷量，所以體積流量:三、壓縮機排量計算1.所需壓縮機排量---體積流量，如上計算，?。?---壓縮機轉(zhuǎn)速，取；---壓縮機容積效率；渦旋式壓縮機取0.98，旋葉式壓縮機取0.8，活塞式壓縮機取0.6；故2.所選壓縮機與汽車的動力匹配計算通過汽車空調(diào)熱負(fù)荷計算，了解所選的壓縮機制冷能力是否與系統(tǒng)匹配、壓縮機傳動比是否合適、所需消耗功率是否與發(fā)動機功率相匹配。以下為B23車DKS17壓縮機性能曲線圖，在此選用此款壓縮機進(jìn)行匹配計算：圖4所選壓縮機性能曲線項目單位數(shù)值壓縮機皮帶輪直徑mm120發(fā)動機皮帶輪直徑mm137.4發(fā)動機/壓縮機傳動比1.145汽車行駛速度Km/h40主減速比3.978車輪滾動半徑m0.319三檔變速器速比1.0發(fā)動機轉(zhuǎn)速（三檔）rpm1324壓縮機轉(zhuǎn)速rpm1516四檔變速器速比0.72發(fā)動機轉(zhuǎn)速（四檔）rpm952壓縮機轉(zhuǎn)速rpm/r/