毕业设计-汽车自动空调系统设计

兰州工业学院毕业设计（论文）错误！未找到引用源。-1计算得：K车顶=1.942W/(m2.k)I=IG+IS=992+162.82=1154.82W/m2tm=0.4×1154.82/(51.15+1.942)+35=43.7℃QT1=1.942×(43.7-27)×2.35092=76.24W(2)通过车侧面的传热量QT2车侧面的面积：F侧面=3.7341m2车侧面的传热系数：K侧面=2.074W/(m2.k)I=(IS+IG)/2=(992+162.82)/2=577.41W/m2tm=0.4×577.41/(51.15+2.074)+35=39.34℃QT2=2.074×(39.34-27)×3.7341=95.57W(3)通过车地板的传热量QT3车地板由于未受太阳辐射的影响，但由于地面的反射热和发动机热量的影响，使地板的温度比大气温度要高，一般取2～3℃,本计算取t03=35+3=38℃车地板的面积：F地板=5.2552m2地板的传热系数：K地板=2.34W/(m2.k)QT3=KF(t03-ti)=2.34×5.2552×(38-27)=135.27W通过车身壁面的传热量QT为：QT=QT1+QT2+QT3=76.24+95.57+135.27=307.08W玻璃窗渗入的热量QBQB=A.K×(tb-ti)+C.A.qb.μ(W)式中：A—玻璃窗面积，m2。A=4.043431m2K—玻璃的传热系数，K=6.2w/(m2.k)。tb—玻璃的温度，取车室外温度。tb=35℃。ti—车厢内的温度，tI=27℃。C—玻璃窗的遮阳系数,C=0.6。μ—非单层玻璃校正系数，μ=1。qb—通过单层玻璃的太阳辐射强度，qb=τG.IG+τS.ISW/m2式中：τG—透过窗玻璃的太阳直射透射率，τG=0.84。τS—透过窗玻璃的太阳散射透射率，τS=0.08。qb=τG.IG+τS.IS=0.84×992+0.08×162.82=846.31W/m2QB=A.K×(tb-ti)+C.A.qbμ=4.043431×6.2×(35-27)+0.6×4.043431×846.31=2253.75W室外空气带入的热量QA(1)新风量负荷QXQX=l0.n.ρ.(h0-hi)式中：n—乘员人数，n=7。l0—每人每小时所需要的新鲜空气量，l0=20m3/h。ρ—空气的密度，ρ=1.146Kg/m3。h0—室外空气的焓，h0=95.3KJ/Kg。hi—室内空气的焓，hi=55.5KJ/Kg。QX=7×20/3600×1.146×(95.3-55.5)=1.774Kw(2)从门窗缝隙渗入的热流量比较小，故计算门窗缝渗入的热流量归到新风量负荷中。发动机室传入车室内的热量QEQE=KE.FE.(tE-ti)式中:KE—传热系数，KE=2.074w/(m2.k)。FE—发动机室散热与车室内壁面可传热的壁面积，m2。FE=0.983856m2。tE—发动机室的温度，一般比室外空气温度高20℃取tE=55℃QE=KE.FE.(tE-ti)=2.074×0.983856×(55-27)=57.13W人体散发的热量QPQP=Qs+n.n0.q(w)式中：n—乘员人数,n=4。n0—群集系数，取0.89q—人体所散发的热量，司机人体散热量q=175W，乘员人体散热量q=116WQP=1×175+6×0.89×116=794.44W车厢内其他热源的热流量Qq车厢内其他热源主要包括仪器、设备、照明等，这类设备可依据热源的额定功率、机器设备的效率、使用周期、负荷系数等因素确定。假如白天不需要开灯照明，可不计算照明灯的热流量。驱动风机的电动机的热流量QmQm=1000×(1-η)Wm×T2/24式中：η—电动机的效率，直联η=1。Wm—电动机的功率。T2-每昼夜风机工作的时间。Qm较小,由于无电机功率,故该项没有计算。总的冷负荷Qg为：Qg=QT+QB+QA+QE+QP+Qm=307.08+2253.75+1774+57.13+794.44+0=5186.4W空调冷负荷的确定为了安全起见，取修正系数K=1.05，从而实际冷负荷为：Qs=k.Qg=1.05×5186.4=5445.72W故可取机组制冷量为5446W。2.1.9空调系统其他零部件的设计选配1)热力膨胀阀的设计选型计算该设计中，空调系统采用R134a作制冷剂，蒸发器采用多流程供液，蒸发温度te=5℃，蒸发压力Pe=349.63kPa，冷凝温度tc=60.5℃，冷凝压力Pc=1700kPa，阀前制冷剂液体温度t1=55.5℃，液体过冷度Δtsc=5℃，蒸发器负荷为Qe,s=5.991Kw.根据t0=te=5℃，查制冷剂的热力性质表，可得在该温度下制冷剂饱和蒸汽比焓ho=401.5KJ/kg,以及在该温度下制冷剂饱和液体的比焓h6=206.72KJ/kg,根据t0=5℃，t1=to+Δtsh=10℃，查制冷剂的热力性质图和表，可得蒸发器出口制冷剂过热蒸汽比焓h1=405.97KJ/kg。根据t4/=tc-Δtsc=60.5-5=55.5℃,查制冷剂的热力性质图和表，可得蒸发器进口制冷剂湿蒸汽的比焓h5/=h4/=280.67KJ/kg。在该额定空调工况下，系统的单位质量制冷量qe,s为 系统中，制冷剂的单位质量流量qm,s为在同一工况下，流过热力膨胀阀的制冷剂质量流量，应当等于或稍大于系统中中冷机的质量流量，即qr,TXV=qm,s=0.04781kg/s。由于阀前制冷剂液体温度t4/=55.5℃,蒸发温度te=5℃，与热力膨胀阀的标准额定条件相同，则取K=1.0故热力膨胀阀总的额定容量Qe,TXV为根据容量Qe,TXV查热力膨胀阀的技术手册，选择型号为QKF-L的热力膨胀阀，其主要参数为容量Qe,TXV=3.0USRT，平衡方式为外平衡式，接管密封形式O型圈，外形尺寸(mm)50×65×392)贮液干燥器的设计选型计算贮液干燥器的设计选配原则如下：贮液干燥器容积应和整个空调系统内容积相匹配。空调系统内容积大，贮液干燥器内容积也要大些，而系统内容积是由系统制冷量及系统装配需要确定的。贮液干燥器内容积和干燥剂体积协调，不允许干燥剂体积占满贮液干燥器内容积，一般所存空间应大于干燥剂体积2倍。干燥剂确定也和系统内容积及制冷剂加注量有关。贮液干燥器应考虑空调系统停止时，大部分制冷剂贮存到贮液干燥器内。这样考虑能保证在空调系统不同工况下，都能将多余制冷剂存贮到贮液干燥器中。贮液干燥器中干燥剂应和空调系统使用的制冷剂相容。贮液干燥器结构设计应考虑安装方便，同时应考虑其可靠性(如耐振动、耐压、耐高低温等)应和空调高压系统相适应。这里我们需要先算出空调系统制冷剂的充注量，充注量过少，蒸发器只有部分得到润湿，蒸发器面积不能得到充分利用，蒸发量下降，吸气压力降低，蒸发温度降低，蒸发器出口制冷剂过热度增加，这不仅使循环的制冷量下降，而且还会使压缩机的排气温度升高，影响压缩机的使用寿命。充注量过多，不仅蒸发器内积液过多，致使蒸发器压力升高，传热温差减小，严重时甚至会产生压缩机的液击现象，而且会使冷凝器内冷凝后的冷凝液体不能及时排出，使冷凝器的有效面积减小，导致冷凝压力升高，压缩机耗功增加。但是由于精确的制冷剂充注量计算较困难，在这里我们选用粗略估算的方法来进行计算，估算公式如下：制冷剂充注量(Kg)=制冷量(Kw)÷3.512×0.8因此该空调系统制冷剂充注量可有上式估算得：Mr=5.991÷3.512×0.8=1.3647Kg换算成冷凝器出口处过冷制冷剂的体积为：V=Mr/ρ=1.3647÷1077=1.267×10-3m3=1267cm3贮液干燥剂的容量可近视等于(1/2-1/3)V即：Vz=1267÷3=422cm3依据贮液干燥器所需要的容积选取GYF0.5-DZH型贮液干燥器，其具体参数为：容积500cm3，接口密封方式为O型圈，材质为钢，工作压力3.0Mpa,外形尺寸ϕ75×177(mm)。3)空调系统中各风机的选型在这里风机的选型主要依据其所提供的风量及静压来选择。有冷凝器的计算可知通过冷凝器的空气风量为2000m3/h，其压力损失为110.4Pa，故选择风机的型号为VA18－BP1-41MA的意大利SPAL风机，其各项参数为：型号额定电压/V电流/A直径/(mm)静压/Pa风量/(m3/h)VA18-BP1-41MADC2410.716717520004）蒸发器用风机的选型通过蒸发器空气的压力损失为278.263Pa、风量为500m3/h，故选择风机的型号为ZFF－6480B，其各项参数为：型号额定电压/V电流/A转速/(r/min)静压/Pa风量/(m3/h)Z－6480BDC24≤122700323≥5005）通风用风机的选型空调汽车行驶过程中基本不开窗。因为开窗不仅会带入大量的尘土，更重要的是引起能量损失，而且不能有效控制车内的温度。所以空调汽车为了改善空调效果，节约能源，除了不开窗行驶外，尤其注意车室的密封性能。这样一来，车厢空间就小，再加上车厢内空气混浊不流通，特别是人体的新陈代谢，更使得车厢内空气品质急剧下降。就是在这样的情况下，为了车内乘员的身体健康，必须在车厢内设置改善车内空气品质的通风系统，这就是空调中的新风系统。在这里我们应用在车厢侧壁上部或车顶装置换气风机的方式进行强制通风来解决，按20m3/(人·h)计算，车内能容纳7人，则总共需要140m3/h,对于轴流式风机其实际风量要比风机的标称风量小的多，故选型时需要考虑，选取型号为QH-300-24V,其参数为：型号额定电压/V功率/W风机直径/(mm)循环风量/(m3/min)QH-300-24VDC24＜382700＞62.2空调系统的布置2.2.1系统布置图不同类型空调系统的布置方式有所不同。目前轿车广泛采用的是冷暖一体式空调系统。其布置型式是将蒸发器、暖风散热器、离心式鼓风机、操纵机构等组装在一起，称为空调器总成。汽车空调系统的组成现代空调系统由制冷系统、供暖系统、通风和空气净化装置及控制系统组成。汽车空调控制器，属于一种汽车空调设备的控制装置。调节汽车空调系统,具有制冷通风换气、除霜功能.所有设备安装牢固，控制装置和操纵机构转动灵活，操作自如，性能安全可靠。2.2.2空调的结构示意图3.1汽车自动放空调安装示意图2.3.1传感器的安装位置2.3.2阀体的示意图2.3.3空调导气管的安装示意图4.1自动空调系统线路图2.4.1空调系统电路内容简述空调控制器：由空调控制器电路图可知，空调控制器一共有18个接脚。空调控制器13号脚接12V电源，经6号脚搭铁。1号脚控制前空调电磁阀，但由于实际需要，已取消了该脚的连线；10号脚为反馈给发动机ECU的ACT信号，在此也未连接；14号脚为怠速提升真空开关阀，在电路连接中用二极管代替。在空调控制器中，一共利用了14个脚，1号、8号、10号、18号没有使用。电磁离合器继电器控制电路：由电路图可知，空调控制器的15号脚为低电平时，电磁离合器电磁阀工作。空调离合器工作需要满足以下几个条件：（1）空调双压力开关接通，只有空调制冷管路压力正常（0.21～2.62MPa）时，双压力开关才接通；（2）前后蒸发器热敏电阻所处温度高于4℃；（3）空调放大器11号脚经前空调开关和前鼓风机开关接地或空调控制器2号脚经后空调开关接地；（4）空调放大器5号脚输入点火信号。后电磁阀控制电路：空调控制器在2、11号脚都接地时，连接空调控制器9号脚的后电磁阀工作。冷凝器风扇电路控制原理：冷凝器风扇控制原理电路如图4中左侧所示。它由冷凝器主继电器、冷凝器风扇1号继电器、冷凝器风扇2号继电器、风扇转速控制继电器、左右风扇电动机和高压开关（高压开关装于高压管路中，在压力上升至高于1.77MPa时，开关断开；压力下降至低于1.37MPa时重新接通。）等组成。电路工作过程如下：点火开关不接通时，主继电器、2号继电器、转速控制继电器的常闭触电接通，左右风扇电动机两个端子都搭铁，电动机处于动力阻尼状态，使风扇扇叶不会因外力而转动。点火开关接通，但未接通空调开关时，主继电器工作，常开触点吸合，高压开关接通转速控制继电器线圈通电，常闭触点断开；2号继电器线圈通电，常开触点吸合。左右风扇电动机经1号继电器常开触点而串联，但由于此常开触点处于断开状态，电动机都不运转。点火开关接通，接通前空调鼓风机开关和前空调开关或接通后空调开关时，电磁离合器继电器线圈通电，触点吸合，1号继电器线圈通电，常开触点接通，左、右电动机串联通电，电动机低速运转。当鼓风机开关放在高速时，制冷量增加，高压管路压力由低上升到1.77MPa时，高压开关断开，转速控制继电器和2号继电器的线圈断电，它们的常闭触点接通，左、右电动机并联通电，电动机高速运转。如果制冷量不断减小，高压开关接通，转速控制继电器和2号继电器的线圈通电。常闭触点断开，常开触点接通，两个电动机又串联通电，以低速运转。2.4.2空调系统外电路图如图4.2.1图.3空调系统内电路图如图4.3.1如图4.3.12.4.4空调电路连接步骤及注意事项：1）按照电路图连接冷凝器风扇及压缩机电磁离合器电路2）连接前鼓风机控制电路及后鼓风机控制电路3）用一个12脚的外接插接头按上图图……连接空调控制器的各个脚接线4）连接空调控制器各脚5）连接启动开关电路6）将个电源线分别经过熔断丝连接到电源接线柱7）将电路中个处搭铁连接到电源搭铁接线柱8）连接好电路后，用万用表测量电源正负极连线端是否有短路，然后分别打开电路个开关查看电路各部分是否正常9）按照压缩机电磁离合器工作条件，检查压缩机电磁离合器是否正常注意：电路连接过程中要注意继电器的各脚作用，不能接错；各熔断丝不同（前鼓风机15A、后鼓风机分别7.5A、冷凝器风扇分别10A、电源15A）；空调总AC开关中有一个二极管，不能接反。在连接电路过程中，要根据电路的电流大小选择不同的电线（主要看电线铁心的大小），以下为导线允许载流量对照表：横截积（mm2）4.06.01013允许载流（A）11142022253550602.5自动空调系统控制电路图2.5.1空调控制电路图如图5.1.1图.2空调电路图如图5.2.1图5.2.1致谢经过近过七周时间的努力，终于完成了汽车自动空调系统设计试，完成了对学业和今后的学习来说都非常有意义的事情，但另一方面我也感到自己尽管已完成专科学业，但在制作过程中深切地感受到自己知识的缺乏和思想