汽車空調(diào)換熱器特點(diǎn)及應(yīng)用發(fā)展研究

熊承樂

摘 要：汽車空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分就是汽車空調(diào)熱交換器（冷凝器、蒸發(fā)器），優(yōu)化換熱器的性能直接影響空調(diào)系統(tǒng)的性能，進(jìn)而影響車輛的緊湊性。針對(duì)蒸氣壓縮式汽車空調(diào)系統(tǒng)，總結(jié)了熱交換器的發(fā)展分類和各結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，回顧了國內(nèi)外對(duì)汽車空調(diào)熱交換器性能的研究進(jìn)展，并發(fā)展了更好的傳熱技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)輔助仿真技術(shù)有效，更緊湊、更可靠的換熱器是汽車空調(diào)換熱器的研究和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào);換熱器特點(diǎn);應(yīng)用發(fā)展

1927年，開發(fā)了世界上第一臺(tái)空調(diào)汽車，到目前為止，空調(diào)系統(tǒng)已被更換了四次，并且有可能開發(fā)出一種獨(dú)特的空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)只能向當(dāng)今的計(jì)算機(jī)控制的空調(diào)系統(tǒng)供熱。在汽車空調(diào)熱交換器的工作中，熱交換和阻力性能會(huì)導(dǎo)致汽車空調(diào)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，這兩個(gè)空間所占的空間也決定了車輛中汽車空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)量。根據(jù)這種情況，用于汽車的空調(diào)熱交換器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)可以有效地改善空調(diào)系統(tǒng)的性能。

1 汽車空調(diào)換熱器的發(fā)展及特點(diǎn)

1.1 汽車空調(diào)換熱器發(fā)展

汽車空調(diào)換熱器根據(jù)汽車性能的不同而不同，但主要主題分為四類：管片式換熱器、管帶式換熱器、平行流換熱器、疊層式換熱器。啟動(dòng)后，立即將空調(diào)安裝在管片式換熱器中。但是，隨著時(shí)間的流逝，傳統(tǒng)的管片式換熱器不再滿足人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的需求，并且汽車制造商已經(jīng)開發(fā)了管板式換熱器。與傳統(tǒng)的相比，它具有更高的熱交換能力，并大大提高了熱轉(zhuǎn)換能力。社會(huì)在不斷發(fā)展，人們在獲取經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)更加重視環(huán)境保護(hù)。原始的汽車空調(diào)系統(tǒng)包含氟利昂，它可以破壞大氣中的臭氧層。汽車制造商在研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)臭氧層無害的物質(zhì)可用作空調(diào)操作的替代方法。傳統(tǒng)的氟利昂替代工藝會(huì)直接降低傳統(tǒng)的管帶式換熱器的性能，使其無法滿足人們的正常需求。為了解決這種現(xiàn)象，汽車公司有兩種主要的解決方法。汽車空調(diào)換熱器的改造或研究與設(shè)計(jì)。由于相關(guān)科學(xué)技術(shù)人員的不斷努力，這兩種技術(shù)收到了更好的實(shí)際效果，其工作性能也在不斷提高。在目前的平行流結(jié)構(gòu)和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的情況下，這兩種結(jié)構(gòu)具有較高的工作性能，始終可以替代原有的空調(diào)系統(tǒng)，并且得到了更廣泛的應(yīng)用。

1.2 汽車空調(diào)換熱器工作特點(diǎn)

首先在設(shè)計(jì)階段，車廂內(nèi)部相對(duì)較低，而且人數(shù)越多，能夠滿足車內(nèi)熱量和濕度的換熱器就越多。其次由于整車體積小，在這種情況下，有必要減小空調(diào)系統(tǒng)的安裝面積，重量不要太大，必須將其保持在一定范圍內(nèi)。在用于汽車空調(diào)的換熱器的研究中，在確保換熱器的運(yùn)行性能的同時(shí)，控制其體積和重量。第三由于行駛車輛的路面狀況可能不同，所以換熱器必須具有高的耐沖擊性和氣密性，以確保空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境。最后由于運(yùn)轉(zhuǎn)中的車輛內(nèi)部的壓力可能不同，所以用于空調(diào)的換熱器需要高耐壓性，并且在這種狀態(tài)下可以穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 汽車空調(diào)換熱器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

2.1 管片式換熱器

管片結(jié)構(gòu)是將鋁翅片和銅管結(jié)合在一起的常規(guī)結(jié)構(gòu)，并且在擴(kuò)管過程中鋁翅片和銅管相互粘附。優(yōu)點(diǎn)是加工簡單、技術(shù)成熟、成本低。缺點(diǎn)是由轎廂的運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)導(dǎo)致管片之間的松動(dòng)。同時(shí)，交替的溫度變化導(dǎo)致管和散熱片的熱膨脹和收縮程度不同，導(dǎo)致管片之間的接觸不良，從而提高了熱阻和可靠性、性能和壽命降低。同時(shí)，當(dāng)應(yīng)用于蒸發(fā)器時(shí)，如果管壁溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度，則通過蒸發(fā)器管表面的空氣將凝結(jié)在該表面上，冷凝水的出現(xiàn)也會(huì)增加熱阻。排水效果不足也限制了它們在汽車空調(diào)中的使用。當(dāng)前，這種結(jié)構(gòu)的換熱器不用于汽車空調(diào)系統(tǒng)中，并且一些大型的客運(yùn)和工程車輛使用蒸發(fā)器。

2.2 管帶式換熱器

管帶結(jié)構(gòu)是在原始管切片結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，使用機(jī)械方法將鋁合金材料加工成管狀結(jié)構(gòu)，將其轉(zhuǎn)變成等距的曲折管，使用加工方法將管板結(jié)構(gòu)連接起來，最后形成永久性連接泡沫。這種類型的換熱器連接方法保證了汽車成型過程中的需求，比管片類型具有更長的工作時(shí)間，并且進(jìn)一步提高了換熱器性能。但是，該結(jié)構(gòu)在使用中的換熱器性能差，并且制造多通道管的過程更復(fù)雜。因此，管帶式換熱器很少在實(shí)際的汽車空調(diào)中使用。

2.3 平行流式換熱器

平行流換熱器的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成基于管帶式冷凝器在一個(gè)方向或兩個(gè)方向上串聯(lián)地改變制冷劑，或者在平行于兩個(gè)方向上平行地改變制冷劑以進(jìn)行多次流入和流出。還使用扁管擠出技術(shù)，百葉窗翅片成型技術(shù)和真空焊接技術(shù)。平行流冷凝器由分流管、扁管和歧管組成。每個(gè)過程的制冷劑流經(jīng)歧管，進(jìn)入多個(gè)扁平管進(jìn)行熱交換（每個(gè)扁平管具有多個(gè)通道），在扁平管的末端進(jìn)入歧管，然后重新分配給下一個(gè)流程將會(huì)完成。由于緩慢的冷卻，制冷劑的體積流量減小，因此每排扁平管的數(shù)量逐漸減少。扁管流動(dòng)通道的橫截面為矩形、三角形或圓形，內(nèi)壁為光滑管或內(nèi)翅片。扁平管之間有帶有擋板的波紋狀散熱片。作為第三代汽車空調(diào)熱交換器，汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展是顯著的。

2.4 層疊式換熱器

層疊式換熱器保留了管翅片式換熱器和管式換熱器的工作特性，在此基礎(chǔ)上，U型板式換熱器被設(shè)計(jì)為形成新型的空調(diào)換熱器系統(tǒng)。在加工過程中，這種類型的熱交換器在板上呈波紋狀。這確保了空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能，并允許其在運(yùn)行期間與車輛內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱交換。在汽車公司正在進(jìn)行的設(shè)計(jì)中，還設(shè)計(jì)了各種形狀的鋁翅片，例如波紋狀翅片和多孔翅片。

3 國內(nèi)外對(duì)汽車換熱器的主要研究

在汽車熱交換器技術(shù)的不斷發(fā)展中，世界各地的專家研究了許多汽車公司的參考文件，這些文件可歸納為首先是氣流傳熱。其次是冷凍管中的流動(dòng)熱交換。最后是新的工藝性能和新的熱交換器結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)汽車空調(diào)換熱器進(jìn)行了全面描述，分析了各種換熱器的運(yùn)行性能和特性，并總結(jié)了世界不同國家對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)的研究重點(diǎn)，希望我們能夠繼續(xù)研究和創(chuàng)造中國的汽車系統(tǒng)引領(lǐng)未來市場。

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