淺談汽車(chē)空調(diào)冷凝器試驗(yàn)分析

王耀

摘 要：汽車(chē)空調(diào)冷凝器的布置和結(jié)構(gòu)導(dǎo)致行車(chē)時(shí)空氣流通受阻，影響制冷效率。本為主要以空調(diào)冷凝器熱換性能為研究對(duì)象，從試驗(yàn)方法的確定、分析及結(jié)果評(píng)價(jià)方面進(jìn)行總結(jié)和敘述。

關(guān)鍵詞：空調(diào);冷凝器;試驗(yàn)

0 概述

隨著汽車(chē)保有量的增加，大家更加關(guān)注汽車(chē)空調(diào)的能效比，空調(diào)換熱器是空調(diào)制冷系統(tǒng)中重要部分.在通常情況下冷凝器設(shè)計(jì)為迎風(fēng)式，借助車(chē)輛行駛時(shí)的速度將空氣氣流導(dǎo)入冷凝器散熱翅片中，增加冷凝器的散熱效果。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析與評(píng)價(jià)的方法，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 室內(nèi)試驗(yàn)策劃與實(shí)施

（1）試驗(yàn)臺(tái)搭建。為驗(yàn)證實(shí)際使用狀態(tài)下空調(diào)換熱器性能的研究，需建立空調(diào)換熱器綜合試驗(yàn)臺(tái)，除了可以完成蒸發(fā)器和冷凝器的試驗(yàn)外，還可以進(jìn)行節(jié)流元件的性能測(cè)試與評(píng)價(jià)試驗(yàn)以及空調(diào)整機(jī)的性能測(cè)試與評(píng)價(jià)。試驗(yàn)臺(tái)通常由環(huán)境室、制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、環(huán)境室工況系統(tǒng)、空氣測(cè)量裝置、恒溫水系統(tǒng)、電氣控制及參數(shù)控制、測(cè)量系統(tǒng)等組成。

1）環(huán)境室通過(guò)控制室內(nèi)側(cè)環(huán)境室的溫濕度來(lái)控制換熱器進(jìn)口空氣的溫濕度，室內(nèi)側(cè)環(huán)境室內(nèi)的測(cè)試本體可以測(cè)試換熱器和空調(diào)器的空氣側(cè)換熱量，溫度設(shè)定-15～60℃，相對(duì)濕度設(shè)定30～95%。

2）制冷劑循環(huán)系統(tǒng)為空調(diào)換熱器提供一定質(zhì)量流量、進(jìn)口溫度和壓力的制冷劑，還可以控制制冷劑的過(guò)熱度或過(guò)冷度，換熱量：1000～12000W，制冷劑流量：0～200kg/h。

3）環(huán)境室工況系統(tǒng)包括制冷系統(tǒng)、空氣處理箱和加濕器等，對(duì)環(huán)境內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、加熱、加濕等處理，溫度設(shè)定-15～60℃，相對(duì)濕度設(shè)定30～95%。

4）空氣測(cè)量裝置包括焓差測(cè)試本體和取樣裝置，測(cè)量空氣的流量計(jì)進(jìn)出口溫濕度，風(fēng)量200～3500m?/h。

5）恒溫水系統(tǒng)為制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提供恒溫水源，冷負(fù)荷：15000W，出水溫度：20～40℃，進(jìn)出水溫度差5℃。

6）電氣控制系統(tǒng)包括配電柜、觸摸屏、可編程控制器、PID控制儀表以及相應(yīng)的接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)、按鈕等電氣設(shè)備，負(fù)責(zé)試驗(yàn)臺(tái)所有設(shè)備的配電和控制。

7）參數(shù)控制系統(tǒng)采用PID算法，控制所有試驗(yàn)中需要控制的參數(shù)。

8）參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集儀、溫濕度、壓力傳感器、質(zhì)量流量計(jì)等組成，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的測(cè)量和信號(hào)傳遞。

（2）空調(diào)換熱器綜合試驗(yàn)臺(tái)采用空氣焊焓值法對(duì)冷凝器的換熱量進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行冷凝器試驗(yàn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制制冷劑側(cè)進(jìn)、出口溫度、進(jìn)口壓力和空氣側(cè)的進(jìn)口溫濕度、風(fēng)量等參數(shù)，測(cè)量制冷劑出口壓力、制冷劑質(zhì)量流量、空氣出口溫濕度等參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)數(shù)據(jù)自動(dòng)核算出換熱器的換熱量、熱平衡誤差、傳熱系數(shù)等性能參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后且熱平衡誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)布置如圖1所示。

（3）試驗(yàn)測(cè)試分析。以不同漲頭尺寸的管翅式波紋片進(jìn)行換熱器試驗(yàn)，研究迎面風(fēng)速對(duì)空氣測(cè)換熱量和空氣側(cè)阻力的影響、冷凝溫度對(duì)空氣側(cè)換熱量的影響以及接觸熱阻對(duì)換熱量的影響。

1）迎面風(fēng)速對(duì)換熱量的影響。保持冷凝溫度和出口過(guò)冷度不變，改變冷凝器的迎面風(fēng)速，從而得出風(fēng)速與空氣側(cè)換熱量的關(guān)系。在冷凝溫度不變的條件下，隨著迎面風(fēng)速的增加，對(duì)單個(gè)換熱器而言，換熱量顯著增加，但是增加的幅度會(huì)越來(lái)越小。

2）迎面風(fēng)速對(duì)空氣側(cè)阻力的影響。保持冷凝溫度和出口過(guò)冷度不變，改變冷凝器的迎面風(fēng)速，可得到迎面風(fēng)速與空氣側(cè)阻力的關(guān)系。隨著迎面風(fēng)速的增加，空氣側(cè)的阻力快速增加，而且增加的幅度越來(lái)越大。

3）冷凝溫度對(duì)換熱量的影響。保持迎面風(fēng)速和冷凝出口過(guò)冷度不變，改變冷凝器的溫度，可得到冷凝溫度與換熱量的關(guān)系。在一定的迎面風(fēng)速下，隨著冷凝溫度的提高換熱量顯著增高。但隨著冷凝溫度的提高，冷凝力會(huì)升高，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的排氣壓力上升，而壓縮機(jī)的排氣壓力上升會(huì)增加壓縮機(jī)的耗功，排氣溫度上升到一定搞都還可能導(dǎo)致壓縮機(jī)燒毀，所以不能任意提高冷凝溫度來(lái)增加換熱量。

4）接觸熱阻對(duì)換熱量的影響。在相同的冷凝器溫度和相同的迎風(fēng)風(fēng)速條件下，觀察各型號(hào)換熱器的換熱量，從工藝和成本角度考慮擇優(yōu)選擇最佳漲頭尺寸。

2 室外試驗(yàn)試驗(yàn)策劃與實(shí)施

為了驗(yàn)證同一臺(tái)空調(diào)機(jī)在行駛和靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的效果差別，一般通過(guò)對(duì)比降溫能力測(cè)試的方法實(shí)施，以便優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)。

（1）靜止時(shí)降溫測(cè)試，將車(chē)輛至于外部溫度35℃的室外，打開(kāi)車(chē)窗讓車(chē)室內(nèi)外溫度平衡，然后關(guān)閉車(chē)窗，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)啟空調(diào)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1800r/min和2100r/min時(shí)，間隔5分鐘分別測(cè)試3個(gè)以上測(cè)試點(diǎn)的平均溫度值并記錄。

（2）行駛時(shí)降溫測(cè)試。靜止降溫測(cè)試完成后，重新回到試驗(yàn)起始狀態(tài)，分別進(jìn)行壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1800r/min和2100r/min時(shí)，間隔5分鐘分別測(cè)試3個(gè)以上測(cè)試點(diǎn)的平均溫度值并記錄。

（3）通過(guò)對(duì)比相同轉(zhuǎn)速下的溫度，確定冷卻氣流動(dòng)態(tài)優(yōu)化。通常改進(jìn)措施如下：①改進(jìn)冷凝器蓋板設(shè)計(jì)，將原進(jìn)風(fēng)區(qū)域的平面形通風(fēng)孔增加45°的翻邊導(dǎo)風(fēng)葉，朝向前進(jìn)的方向。②改進(jìn)冷凝機(jī)排風(fēng)保護(hù)罩。通風(fēng)的冷凝機(jī)排風(fēng)保護(hù)罩由網(wǎng)狀的鋼絲圈焊接而成，變?yōu)樾滦退蠈?dǎo)風(fēng)罩，設(shè)計(jì)向中心傾斜的氣流通道，使排風(fēng)向風(fēng)機(jī)垂直上空排出，而不會(huì)擴(kuò)散又流入冷凝器芯體。

3 結(jié)束語(yǔ)

空調(diào)冷凝器的試驗(yàn)分析是為設(shè)計(jì)驗(yàn)證的方式，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，同時(shí)也為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供支持，進(jìn)而提升空調(diào)系統(tǒng)的性能。

參考文獻(xiàn)：

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