利用汽车冷却废热驱动的喷射式空调器及其制冷工质的分析.docx

摘 要汽车空调系统在汽车中的重要性日益突出，国际汽车市场竞争日趋激烈，为获得市场， 生产出价廉、安全、舒适和低排放的汽车是各大汽车生产商的努力目标汽车空调系统 作为影响汽车舒适性的主要因素之一，已成为汽车市场竞争的主要手段之一汽车空调运 行引起的温室气体排放量约占汽车排气管排放量的2％～10％，随着高性能发动机的使 用，这一比例逐渐变大，汽车节能问题也成为各国所关注的焦点由于汽车燃烧效率比 较低，从而大量的能量被排放到大气中，不仅浪费资源，而且还会造成环境污染，因此 利用低品位的汽车废热驱动的喷射式制冷系统是解决这些问题的有效途径为此，本文 对利用冷却废热驱动的喷射式制冷系统的主要研究工作和结论有： (1)由于喷射式制冷系统的性能在很大程度上取决于制冷工质的选择，因此建立了喷 射式制冷系统分析和工质热物性计算的简单模型，比较了六种新的无污染工质对喷射式 制冷系统的影响，通过计算比较本文选用R600a为喷射式制冷系统制冷剂 (2)在一维气体喷射器的热力分析和结构设计模型基础上，研究了气体喷射器的喷射 系数计算的理想模型及结构设计与工作参数之间的关系为制冷量为11．63 kW,载客量 为20～30人的中巴汽车设计了利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统中的气体喷射器 的结构尺寸。

(3)对气体喷射器进行流动动力学分析，建立数值模拟所需要用的控制方程，对湍流 方程进行了推导，并采用控制体积法对二维问题的控制方程进行离散推导，给出本文气 体喷射器的数值计算方法 (4)建立气体喷射器的理想模型，采用大型计算流体动力学软件Fluent对超音速气体喷 射器内流体混合过程进行数值模拟，得出了工作参数与气体喷射器性能的关系及各种特 征几何参数对气体喷射器性能的影响同时对气体喷射器的结构尺寸进行优化，得出其 最优值关键词：汽车空调、汽车冷却废热、喷射式制冷系统、R600a、气体喷射器、FluentAb stractThe automobile air conditioning systems are getting more and more important for the automobile，the international automobile market is becoming increasingly fierce，in order to obtain market to produce cheap，safe，comfortable and low—emission vehicles is the major target for vehicle manufacturers．Motor vehicle air-conditioning systems as a comfort impact of one of the main factors，the auto market has become one of the major means of competition． The operation of greenhouse caused by Automobile air-conditioning gas emission is of 2percent to 10 percent caused by the car exhaust pipe emissions，with the use of lligh—performance engine，the ratio gradually larger,the automobile energy conservation has also become attention focal point in various countries．As the automobile combustion efficiency is lOW,the massive energies are discharged to the atmosphere，It leads to not onlywaste of resources but also environmental pollution，An effective way to solve these problems is the bi·-ej etor refrigeration system which Can be actuated by the low·-grade automobile waste heat．Therefore，The main contributions of the paper about bi—ejetor refrigeration system which is actuated by the automobile cooling waste heat are as follows：(1)As jet refrigeration system performance mainly depends on the choice of refrigerant，asimple model is made to analysis the refi'igeration systemand calculate thermal properties，and compares the six non-polluting refrigerant on the impact of jet—type refrigeration system，at last we choose R600a as refrigerant of the jet-type refrigeration system．(2)Based on the one dimensional themal analysis and structure designing method，a model is made to calculate entrainment ratio，the relationship between the operation parameter and the ejector performance and the designing structure Was studied．design a gas jet for the bi—ejector refrigeration system which is actuated by the automobile cooling waste heat for the Medium bus，whose seating capacity is 20～30 persons and the refrigeration quantity is 1 1．63 kW．(3)Analyse the fluid dynamics，establish a numerical simulation to use control equations， and turbulence of the equation and the volume of two-dimensional problem of the equationis derived．The numerical calculation method is given．(4)The ideal gas jet model is made，use a large computational fluid dynamics software FLUENT to simulate the mixing process of supersonic fluid，and the relationship between theoperational parameter and the ejector performance WaS obtained．Meanwhile．the ejector s仃uctuIe size was optimized to its optimum value．Key Words：automobile air conditioning；automobile cooling waste heat；ejectorrefrigeration system；R600a；gas ej ector；fluent论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。

除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果本声明的法律责任由本人承担论文作者签名：朵秀丽 知孵岁月彩日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：张秀丽 二啼年岁月2厂日导师签名：舐嚏彳 砌参年，月铂长安人学硕士学位论文第一章绪论1．1汽车余热空调的研究现状1．1．1汽车余热空调研究的必要性 与房间空调器相比，汽车空调具有房间空调器所不可能遇到的特殊问题由于汽车在室外行驶，太阳的辐射热通过车体传热至车内，致使车内温度在夏季高达50C"-'60℃加之现代汽车要求有良好的视野，汽车的玻璃窗面积占汽车外表面的比例越来越大， 几乎占到了汽车外维护面积的40％以上，这样不仅使透过玻璃窗进来的辐射热增加，而 且车内隔热面积越来越小，绝热困难，也使传入车内热量增加；车门的频繁开启，会使 车外大量的热空气涌入车内，带来大量新风热量。

此外，通过汽车发动机罩，会使发动 机散发的热量大量传入车内，形成车内显热负荷，再加上车内乘员密度大，人体散发的 热和湿，综合构成了车内热、湿负荷，使得汽车空调负荷比房间空调负荷大得多通常 轿车空调所需制冷量为2．2"-'4．OkW、大型客车空调制冷量为14"-'30kW左右目前应用于汽车空调的制冷方式，仍是电力驱动的蒸气压缩式制冷随着社会经济 的发展，汽车保有量越来越大，汽车的能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高， 汽车节能问题越来越受到人们的关注汽车空调一般要消耗8％,---,12％的汽车发动机动力，这一方面增加了燃料消耗，加大 了废气排放量，加剧了空气的污染；另一方面容易引起水箱过热，影响车辆的动力性能 因此，通过回收和利用汽车发动机冷却废热来驱动制冷系统，是实现汽车空调理想的节 能方案，也是降低汽车能源消耗的一个有效途径1．1．2汽车余热空调的可行性分析汽车发动机的实用效率一般为35％"-'40％左右，约占燃料发热量1／2以上的能量被 发动机循环冷却水及排气所带走回收和利用这部分余热来驱动制冷系统，实现汽车空 调，是理想的最佳节能方案，也是目前世界各国都在研究的课题汽车发动机的余热包括循环冷却水带走的热量和排气余热两部分，其中，冷却水进、 出口水温分别为70。

C"-'75℃和80℃"-'90℃，所带走的热量约占燃料发热量的30％，由于 冷却水的蓄热量大，可以满足汽车停车或怠速时的热量供给水的传热系数大，亦可相 对缩小换热器面积排气余热的特点是温度高，但排气量小，以黄河牌汽车的6120柴油机为例，其排 气量为720kg／h。