汽車空調(diào)回?zé)峤粨Q器匹配分析

孫強(qiáng)，陳博，陳昌瑞

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車空調(diào)回?zé)峤粨Q器匹配分析

孫強(qiáng)，陳博，陳昌瑞

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章分析了回?zé)崞鞯幕驹?，使用回?zé)崞骺娠@著提升空調(diào)系統(tǒng)性能，近年得到逐步應(yīng)用及推廣。但在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)，使用回?zé)崞骱罂照{(diào)排氣溫度較高，會(huì)對(duì)系統(tǒng)可靠性帶來不利影響。針對(duì)此問題，文章從膨脹閥的開度，回?zé)崞鞯拈L度兩個(gè)重要參數(shù)著手調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)整后，制冷效果良好，排氣溫度降低明顯。對(duì)汽車空調(diào)回?zé)崞魍茝V具有參考意義。

汽車空調(diào)；回?zé)崞?；膨脹閥

引言

汽車空調(diào)回?zé)崞饕卜Q內(nèi)部熱交換器（IHX）,同軸管, 最早被提出應(yīng)用于二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)中，其具有降低冷凝器過冷度，提升散熱量，改善系統(tǒng)效能等優(yōu)點(diǎn)。嚴(yán)詩杰[1]對(duì)裝有回?zé)崞鞯?R134a 系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架和整車環(huán)模試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，系統(tǒng)制冷量平均提高 5%，COP 提高 16%。出風(fēng)溫度降低 1.5℃。錢銳[2]對(duì)帶回?zé)崞鞯恼嚳照{(diào)系統(tǒng)開展性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明帶回?zé)崞鞯钠嚳照{(diào)系統(tǒng)出風(fēng)口溫度降低＞1.5℃，相同制冷性能條件下，壓縮機(jī)功耗下降10%左右。對(duì)帶回?zé)崞鞯钠嚳照{(diào)系統(tǒng)匹配需要關(guān)注的要點(diǎn)如系統(tǒng)沖注量，膨脹閥設(shè)定，壓縮機(jī)出口溫度進(jìn)行了說明性闡述。

原有空調(diào)系統(tǒng)加入回?zé)崞饕院?，帶來的壓縮機(jī)排氣溫度高的問題，本文針對(duì)此問題開展匹配、試驗(yàn)研究，為后續(xù)工程開發(fā)提供參考案例。

1 汽車空調(diào)回?zé)崞髟砑胺治?/h2>

汽車空調(diào)系統(tǒng)中的回?zé)崞?，如圖 1所示，可以使節(jié)流閥前的高溫制冷劑與來自蒸發(fā)器的低溫蒸汽進(jìn)行內(nèi)部熱交換，其結(jié)果是制冷劑液體過冷，低溫蒸汽有效過熱?？梢蕴岣呦到y(tǒng)制冷量和 COP。

圖1 汽車空調(diào)回?zé)崞?/p>

回?zé)嵫h(huán)，如圖2所示，原傳統(tǒng)系統(tǒng)制冷循環(huán)：1-4-5-8，增加回?zé)崞骱笾评溲h(huán)2-3-6-7，過熱度增加1-2，過冷度增加5-6。

圖2 回?zé)嵫h(huán)p-h圖

在單位質(zhì)量下，回?zé)嵫h(huán)單位制冷量增量為：

根據(jù)研究，R134a制冷劑采用回?zé)嵊欣谥评湎禂?shù)提升[3]，當(dāng)Δq /q>Δw/w時(shí)，

采用回?zé)嵫h(huán)會(huì)帶來制冷量及制冷系數(shù)（COP）的增加，但也有可能帶來一些不利因素：

1）采用回?zé)岷?，自蒸發(fā)器出來的氣體流過會(huì)熱器時(shí)壓力有所降低，因而增加了壓縮比，引起壓縮功的增加；

2）壓縮機(jī)制冷量Qe=ηvVhΔhe/Vs。式中Qe---制冷量，W；Δhe---蒸發(fā)器出口比焓與壓縮機(jī)入口焓差，J/kg；Vs ---壓縮機(jī)吸氣比容，m3/kg；ηv ---壓縮機(jī)容積效率；Vh---壓縮機(jī)容積 m3；經(jīng)回?zé)崞骱蟮倪^熱度增加，導(dǎo)致吸氣比容Vs增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)的制冷量降低；

3）壓縮機(jī)吸氣過熱度增加導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度的上升，影響壓縮機(jī)的壽命及可靠性。

以上不利因素，是需要在匹配設(shè)計(jì)時(shí)需要注意及克服的問題。

2 膨脹閥參數(shù)影響分析

某系統(tǒng)增加回?zé)崞骱螅_展降溫性能驗(yàn)證，環(huán)境溫度43℃，光照條件1000 W/ m2，駕駛室溫升至60℃，按照《QC/T 658 汽車空調(diào)整車降溫性能試驗(yàn)方法》工況進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見表1：

表1 增加回?zé)崞飨到y(tǒng)參數(shù)對(duì)比

上表中Pd排氣壓力，Ps吸氣壓力，Td排氣溫度。

從測試數(shù)據(jù)上看，增加回?zé)崞骱?，駕駛室平均溫度降低約2℃，出風(fēng)口平均溫度降低（2~3）℃，但壓縮機(jī)排氣溫度增加＞10℃，特別是100km/h工況，壓縮機(jī)排氣溫度高達(dá)110℃。需要調(diào)整。

增加同軸管后，通過膨脹閥開度調(diào)整，增加膨脹閥開度，通過降低吸氣管過熱度來降低壓縮機(jī)排氣溫度。帶回?zé)崞飨到y(tǒng)原膨脹閥參數(shù) 1.5T/1.4K，分別調(diào)整膨脹閥 1.5T/1.6K，1.5T/1.8K開展驗(yàn)證（1.5T/1.4K數(shù)據(jù)見表1）。

表2 帶回?zé)崞飨到y(tǒng)膨脹閥參數(shù)調(diào)整對(duì)比

從壓縮機(jī)排氣溫度角度，膨脹閥開度增加，排氣溫度呈下降趨勢，從制冷量（駕駛室平均溫度）角度膨脹閥 1.4K與1.6K系統(tǒng)性能相當(dāng)，1.8K系統(tǒng)制冷性能略差，排氣壓力明顯升高。綜合以上因素，系統(tǒng)選擇膨脹閥參數(shù)1.5T/1.6K。

匹配回?zé)釟馄飨到y(tǒng)，膨脹閥參數(shù)相對(duì)原系統(tǒng)要增加，具體參數(shù)選擇需根據(jù)壓縮機(jī)排氣溫度，系統(tǒng)制冷量，系統(tǒng)壓力等因素判斷選擇。

3 回?zé)崞鏖L度影響分析

回?zé)崞鏖L度對(duì)系統(tǒng)過熱度，過冷度有影響，理論上回?zé)崞鞴苈芳s長過冷度越大，同事壓縮機(jī)的過熱度也約大，對(duì)壓縮機(jī)的排氣溫度影響約大，因此，有必要對(duì)回?zé)崞鏖L度開展匹配，測試。

某系統(tǒng)匹配回?zé)崞?，回?zé)崞鏖L度 450mm，膨脹閥參數(shù)1.5T/1.6K，降溫性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 某帶回?zé)崞飨到y(tǒng)降溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表中看出，壓縮機(jī)排氣溫度存在較高的問題。因此，從回?zé)崞鏖L度的角度對(duì)系統(tǒng)開展匹配，調(diào)整。

建立仿真模型，對(duì)不同長度同軸管開展仿真分析。仿真見表4。

表4 回?zé)崞鏖L度參數(shù)調(diào)整仿真對(duì)比

表5 回?zé)崞鏖L度參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)對(duì)比

從仿真數(shù)據(jù)上看，COP在回?zé)崞?00mm時(shí)達(dá)最大值，隨管路長度增加吸氣溫度，排氣溫度有增加的趨勢。

分別對(duì)回?zé)崞鏖L度400mm，350mm的管路系統(tǒng)開展對(duì)比驗(yàn)證，測試數(shù)據(jù)見表5。

從表壓回?zé)崞鏖L度在400mm時(shí)，縮機(jī)排氣溫度，出風(fēng)口溫度，駕駛室平均溫度均是最優(yōu)。

4 總結(jié)

本文對(duì)帶回?zé)崞鞯钠嚳照{(diào)系統(tǒng)開展匹配分析析：

（1）普通系統(tǒng)增加回?zé)崞骱蟊M管會(huì)提升制冷性能，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度高的問題，需要開展系統(tǒng)匹配；

（2）從膨脹閥的角度，可以適當(dāng)提升膨脹閥的開度，增加系統(tǒng)制冷劑流量，降低吸氣過熱度，達(dá)到降低排氣溫度的目的；

（3）原則上回?zé)崞鏖L度越長越好，但也會(huì)帶來壓縮機(jī)過熱度增加的問題，回?zé)崞鏖L度需要與膨脹閥開度匹配調(diào)整，在開度不變的條件下，可以縮短回?zé)崞鞯拈L度來降低壓縮機(jī)排氣溫度。

[1] 嚴(yán)詩杰.利用回?zé)崞魈岣逪FC134a汽車空調(diào)系統(tǒng)性能的試驗(yàn)研究[J].汽車技術(shù) 2010,第 11 期 （44-47）.

[2] 錢銳.帶回?zé)崞鞯恼嚳照{(diào)系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)研究及系統(tǒng)匹配法則.[J]制冷技術(shù).2014年12月第34卷第6期（9-12）.

[3] 鄭賢德.制冷原理與裝置.[M]機(jī)械工業(yè)出版社.

Matching analysis Automotive air conditioning Internal Heat Exchanger

Sun Qiang, Chen Bo, Chen Changrui
( Technical Center, Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, the basic principle of the Internal heat exchanger is analyzed. The performance of the air conditioning system can be significantly improved by using the regenerator, and it has been gradually applied and popularized in recent years. But in the test process, it is also found that the high exhaust temperature of the air conditioner after the use of the Internal heat exchanger will adversely affect the reliability of the system. To solve this problem, this paper starts from the opening of the expansion valve, the length of the Internal heat exchanger two important parameters to adjust, the test results show that, after adjustment, the cooling effect is good, the exhaust temperature is reduced significantly. It has reference significance for the promotion of automobile air conditioner Internal heat exchanger.

Air-conditioning system; Internal heat exchanger; expansion valve

U467.1

A

1671-7988 (2017)21-163-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.056

CLC NO.: U467.1

A

1671-7988 (2017)21-163-03

孫強(qiáng)，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。