汽車空調系統蒸發器性能分析

汽車空調系統蒸發器性能分析

汽車空調系統主要由4部分組成：壓縮機、冷凝器、制冷劑控制器和蒸發器。蒸發器中的制冷劑流可分為兩個區域：蒸發區域和過熱區域。在蒸發區域中的制冷劑是兩相流制冷劑，而在過熱區域中制冷劑處于過熱蒸氣的狀態。流經蒸發器內部的空氣也可以被分為兩個區域：非飽和區和飽和區。水蒸氣在飽和區凝結，而在非飽和區沒有水凝結。因為制冷劑的流動與氣流彼此是垂直的，所以制冷劑在蒸發區域和過熱區域中的分布與空氣在非飽和區和飽和區的分布是不重合的。建立了汽車空調系統的理論模型，并對蒸發器進行模擬來評估運轉條件、環境條件及設計參數對蒸發器性能的影響。

研究了不同的設計參數、環境條件和操作參數對空調系統冷卻能力和過熱的影響。設計參數包括制冷劑流路的長度、空氣通道的長度和翅片的厚度。環境條件包括空氣入口溫度和絕對濕度。操作條件包括制冷劑入口焓、入口空氣流率和制冷劑質量流量。模擬結果表明，①用50μm寬度的翅片在相同外部尺寸情況下具有最大冷卻能力；②更厚或更薄翅片僅降低冷卻能力；③不同的外部尺寸、更長的制冷劑管和空氣通道能夠產生更大的冷卻能力。然而，如果制冷劑的流動固定，而氣態制冷劑的傳熱能力又有限，則使得空調系統冷卻能力的變得越來越低。

研究表明，隨著制冷劑流路長度的增加，冷卻能力增加了19%；空氣通道的長度增加可使冷卻能力增加22%。研究還發現，在制冷劑入口焓的減小，進氣流動速度、空氣入口溫度、入口絕對濕度或制冷劑質量流率的增加，將延伸過熱區域和減少制冷劑過熱。空調系統的冷卻能力對制冷劑質量流率和入口焓變化極為敏感，空調系統的冷卻能力在50%內變化。然而，對于入口溫度、絕對濕度和入口空氣流量的變化，空調機的冷卻能力僅在10%～20%之間變化。研究獲得的變量與冷卻能力之間的相關性能夠很容易地評估不同的環境條件和工作參數對汽車空調系統性能的影響。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2014年第1期

作者：C.C.Shen et al

編譯：王瑩