汽车空调绪论、第一章

1、2018/12/7,1,汽车空调,2018/12/7,2,课程简介：,本课程介绍有关汽车空调的基本理论， 包括： 空调和蒸汽压缩制冷循环的基本原理； 压缩机、蒸发器、冷凝器等的结构、工作原理； 空调系统的检修。 课程安排及考核： 总学时16课时，讲课14学时，实验2学时； 考核： 随堂考试；,2018/12/7,3,本课程主要学习内容,空气调节的发展历史 汽车空调的制冷原理 汽车空调制冷系统类型和结构组成 汽车空调装置分类和布置 汽车空调采暖与通风 汽车空调控制系统 汽车空调的检修 汽车空调技术的发展,2018/12/7,4,空调的应用：,2018/12/7,5,绪 论,重点： 1 空调的定义 2 汽车空调的功用,2018/12/7,6,一、 空调（空气调节）的定义 通常讲的空调是？ -指其制冷功能。 所谓空调，既是按照人们的使用目的，用人为的方法把一定空间范围内的空气温度、湿度、洁净度和气流速度调节控制在要求的范围内的过程。,2018/12/7,7,二、 汽车空调的功用,主要有四个方面： 1）对车室内空气的更换和净化； 2）制冷：即我们常说的冷风，夏季气温较高降低车内温度,同时用于雨

2、天去除汽车门窗玻璃上的雾； 3）加热：即我们常说的暖风，在低温时开启，用于取暖，同时去除汽车门窗玻璃上的霜； 4）控制车内空气的湿度：通过冷热空气的混合，从而良好地控制车室内的空气湿度，提高舒适度。 （夏天开空调运行停车后，地面有水）,2018/12/7,8,三、 空气调节及汽车空调的发展历史,15世纪末，意大利达芬奇制造了第一台通风机，为空调工程准备了基本条件； 1872年美国波义耳设计制成了第一台氨制冷压缩机，为空调工程的发展奠定了坚实的基础。 19世纪后半叶，克勒谋（Stuart W.Cramer）设计并在纺织厂安装了空气调节系统，获得了60多项专利权。1906年，克勒谋正式定名了Air Conditioning的英语名称。 1901年，开利尔（Willis H.Carrier）创建了世界上第一所暖通实验室，为空调发展史建立了一个重要的里程碑，美国人尊称他为“空气调节之父Father of Air Conditioning”。,2018/12/7,9,1927年，第一台暖风汽车空调在美国出现。 1940年，美国通用开始生产制冷空调。 1954年，生产出冷暖一体化空调。 1973年

3、，美国通用和日本五十铃公司联合开发了微机控制的汽车空调。 从此，功能完备的汽车空调便在全球得到普及应用。,2018/12/7,10,第一章 汽车空调制冷原理,本章重点： 制冷的基本原理 制冷剂的特性 使用制冷剂应注意的事项 制冷剂压焓图 理论制冷循环的四个过程 本章难点： 理论制冷循环的四个过程,2018/12/7,11,第一节 热力学基础 一、 与空调有关的常用名词,温度：用来衡量物质冷热程度的物理量。 常用温度单位,摄氏度,标准大气压下，冰水混合物的温度定为0 ，水沸腾的温度定为100 ，中间平分为100份。,华氏度,0 -32 ， 100 -212 ，中间平均分成180份。 t2 =32+1.8 t1,t2,热力学温度-绝对温度,以0 -273K，100 -373K。 t3 = t1 +273,K-开尔文,t3,t1,2018/12/7,12,2.冷和热,当触摸的物体温度低于体温时，人们的感觉-冷； 当触摸的物体温度高于体温时，人们的感觉-热。 3.显热和潜热 显热：能使物质温度发生变化的那部分热； 潜热：能使物质状态发生变化而温度不变的那部分热。,T,Q,50 ,冰,水+冰,水

4、,蒸气+水,蒸气,单相区吸收的热量使物质温度上升属于显热,给冰加热,两相区吸收的热量没有使物质温度发生变化属于潜热,solid,2 phase,liquid,2 phase,vapour,2018/12/7,13,4.热量：当物质有热出入而使温度发生变化时，温度变化的大小与出入热的量有关，这种热的量叫热量。单位：焦耳（J）,热量 高温物体 低温物体 热的传递方式：传导 对流 辐射 5.湿度：一定体积和温度的空气中所含水蒸气的多少叫湿度。,需要传热介质,不需要传热介质,2018/12/7,14,6. 压力,相对压力：以大气压力为基准而测得的压力（表压） ； 绝对压力：以绝对真空为基准而测得的压力；,绝对压力,相对压力,相对压力 (真空度）,绝对压力,大气压力,绝对真空,2018/12/7,15,压力的计算及单位,单位面积上所承受的法向作用力。,1Mpa=1*106pa 1bar=1*105pa,7.送风压力： 送风机进、出口之间的压差。 8.制冷能力：单位工作时间内制冷机所能转移的热 量的多少。（单位：J/h) 9.制冷负荷：制冷机需要转移的总热量。,2018/12/7,16,二 有关制

5、冷剂状态的术语 1 饱和蒸气：制冷剂液体和蒸气共存，二者可相互转换而处于动态平衡的状态，叫饱和蒸气。 2 饱和温度：饱和蒸气的温度叫饱和温度。 3 饱和压力：饱和蒸气的压力叫饱和压力。 饱和温度和饱和压力之间有一定关系：饱和压力越高，饱和温度越高。 如：氨-饱和温度为30时，饱和压力为11.69bar; 饱和温度为40时，饱和压力为15.85bar。 不同种类的制冷剂温度和压力的变化关系不同。,2018/12/7,17,4 湿蒸气：含有饱和液的饱和蒸气称为湿饱和蒸气，简称湿蒸气。 5 干度：X=湿蒸气中的蒸气量/湿蒸气总量 干饱和蒸气 X=1 饱和液 X=0,2018/12/7,18,6 焓与压焓图,焓（h）：指制冷剂在各种状态下保有的能量。 包括,内能：分子热运动的总能量（平、转、振）-U,外能：为保持一定的比容与外压相对抗而具有的能量-pv,h=U+pV (KJ/Kg),制冷剂压焓图：用来描述制冷循环中，制冷剂状态变化的曲线。,2018/12/7,19,Cm-饱和液线；Cn-干蒸气线；红色-等温线,一个临界点 两条饱和线 三个状态区 一条等温线,制冷剂压焓图：,2018/12/7,

6、20,第二节 制冷的基本原理及制冷循环,水变成蒸汽-吸热,蒸发可以制冷,于水吸热 于环境散失热，温度降低,我们曾经有过的体验？,2018/12/7,21,一 、制冷的基本原理 当液体蒸发成气体时，从周围环境中吸收热量而使周围环境温度降低。 二 、简单的制冷装置,2018/12/7,22,我们需要连续的制冷，如何实现？ 将蒸发的制冷剂回收-液化-再蒸发-,2018/12/7,23,连续循环的条件 热力学第一定律：能量守衡定律； 热力学第二定律：热量只能自发的从高温物体传向低温物体，从低温物体汲取能量必须付出代价（做功、耗能）。,2018/12/7,24,三 蒸气压缩式制冷循环,车室内,制冷循环,2018/12/7,25,以压缩机和膨胀阀为界： 低压侧：制冷剂呈低温低压状态，相应的管道称为低压管-L； 高压侧：制冷剂呈高温高压状态，相应的管道称为高压管-H；,高压侧,低压侧,2018/12/7,26,重点问题回顾：,空调的定义 汽车空调的功用 显热和潜热 制冷的基本原理 我们需要连续的制冷，如何实现？ 将蒸发的制冷剂回收-液化-再蒸发- 制冷机能在动力机的驱动下连续地将热量从低温热源转移到

7、高温热源。,制冷机,2018/12/7,27,蒸气压缩式制冷循环,车室内,制冷循环,蒸,2018/12/7,28,蒸发器,膨胀阀,冷凝器,压缩机,吸热,散热,2018/12/7,29,第三节 制冷剂及冷冻润滑油,一 制冷剂（Refrigerant ) 概念 制冷剂：制冷系统中，完成热量传递的工作介质。又称为制冷工质、冷媒。 制冷剂在制冷系统的各个部件间循环流动，以实现能量的转换和传递。使制冷机从低温热源吸热，向高温热源放热，实现连续的制冷。,2018/12/7,30,2 制冷剂的应用历史,最古老的制冷剂：冰、深井水等天然冷源。 第一代制冷剂：空气、CO2、乙醚等作为压缩式制冷剂。 CO2：由于臭氧层破坏和温室效应对环境的影响、使用人工合成制冷剂不可预知的危险等原因 ,汽车空调制冷剂替代的研究在 20 世纪 90 年代转向CO2 。其具有环保、单位容积制冷量大、安全价廉、不必回收、冷暖两供空调系统效率高等优点 ,因而在汽车空调领域具有良好的应用前景。 陈江平.自然工质二氧化碳汽车空调性能的实验研究.上 海 交 通 大 学.,2018/12/7,31,第二代制冷剂代表：1872年英藉美国人

8、波义耳-氨。 属于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如氨R717。 氨是中温制冷剂之一，蒸发温度为-33.4，使用范围是+5到-70，汽化潜热大，单位容积制冷量也大，用于大型冷库的制冷剂。 纯氨对钢铁无腐蚀作用，含水会腐蚀铜和铜合金，故氨制冷系统中不采用铜和铜合金。 氨的蒸气无色，有强烈的刺激气味。分解为氮和氢气，高温下泄漏有爆炸危险。,2018/12/7,32,第三代制冷剂：20世纪30年代，美杜邦公司-氟利昂 氟里昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素被氯（CL）、氟（F）和溴（Br）代替后的衍生物的总称- -卤代烃。 国际规定用“R”作为这类制冷剂的代号，如R12、R22.等。,2018/12/7,33,氟利昂在高空受紫外线照射催化分离出的氯原子与臭氧发生反应，破坏大气中的臭氧层。,文献资料,2018/12/7,34,第四代制冷剂：以R134a为代表的氟利昂的替代工质。 其蒸发温度为-26.5。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是比较理想的R12替代制冷剂。 主要存在效率降低、加剧温室效应的问题。,2

9、018/12/7,35,以清华大学朱明善教授为首的科研小组，研制成功了CFC的理想绿色替代产品-东岳清华系列制冷剂 。 技术特点：热工性能好，比CFC和R134a节能效果明显，COP值（综合能效比）提高10以上，制冷速度快，制冷量大；是对保护大气臭氧层、减少温室效应的一个重要贡献，具有国际领先水平，堪称为第五代制冷剂。 在2002年获得的国际统一编号分别是R415A、R415、R418A 。,2018/12/7,36,3.制冷剂的特性,1）物质的状态发生变化时，物质本身的化学性质不发生变化； 2）蒸发温度和蒸发压力低- -易于蒸发，可以制取较低的温度； R12的标准蒸发温度为-29； R134a的标准蒸发温度为-26.5； 3）冷凝压力低- -以免制冷设备的强度要求过高。降低制冷剂向外渗漏的可能、降低压缩功； 4）凝固点很低- - 低温下仍能正常流动； 5）无毒，不易燃，对金属无腐蚀作用。,2018/12/7,37,4.汽车空调用制冷剂,1）氟利昂R12（CFC-12）-分子式CCl2F2 氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性质稳定的制冷剂。 氟利昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 优点：作为制冷剂，热力性能好。 缺点：过多的进入大气会破坏臭氧层。 早期的汽车空调制冷剂都是用R12。,2018/12/7,38,2）R134a（HFC-134a)-分子式CH2F-CF3,热力学性能与R12相近，但不含Cl，所以使用R134a作为制冷剂的冰箱、空调被称为是绿色的、环保的- - 无氟冰箱。 沸点-26.5 ，冰点：-101.6 ,2018/12/7,39,制冷剂在汽车空调 系统中的分布,2018/12/7,40,5.使用制冷剂的注意事项：,1）盛有制冷剂的钢瓶，应放置在阴凉、干燥、通风的库房中；（ 标准大气压下制冷剂的蒸发温度在零下几十度,p52。） 2）如有泄漏，应避免明火和高热金属； 3）避免直接接触人体； 若不慎将制冷剂

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