平流式冷凝器应用于顶置式汽车空调的试验平流式冷凝器

平流式冷凝器应用于顶置式汽车空调的试验研究西安交通大学宋振华袁秀玲摘要：本文用试验的方法探讨平流式冷凝器在大中客车顶置式空调上的应用，以平流式冷凝器及设计的一套顶置式中客空调系统为样机，进行冷凝器的换热性能试验和空调系统性能试验，目的是得出一些实际的检测数据，为今后平流式冷凝器在大中客车空调推广应用提供参考。Abstract:Theusageofparallelflowcondenserinlarge&mediumsizedbusairconditioningsystemisdiscussedinthisthesisbytestmethod.Acondenserheatexchangeraswellasanairconditioningsystemperformanceexperimentsaredoneonasampleunitwithparallelflowcondenser.Thetestdatasuppliesareferencetothepopularizationofparallelflowcondenserinlarge&mediumsizedbusair-conditioner.关键词：平流式冷凝器大中客车顶置式空调换热器换热性能试验空调系统性能试验Keywords:ParallelflowcondenserLarge&mediumsizedbusroof-mountedair-conditionHeatexchangerperformancetestAir-conditioningsystemperformancetest前言冷凝器是空调设备制冷系统中的一个重要部件，它的好坏直接影响空调设备的性能。按文献【1】分析，冷凝器的热损失要占整个空调设备的热损失的35.5%。因此，要提高空调器的能效比，降低其能量消耗，改善冷凝器结构，强化其传热具有重要意义。汽车空调系统中采用的冷凝器主要有套片式冷凝器、管带式冷凝器和平流式冷凝器三种结构类型。套片式冷凝器是由铜管和铝翅片组成。因热胀冷缩的影响，经过一段时间的工作之后，管子和肋片之间的内应力会随之下降，接触应力相应降低，从而引起换热效率降低，对于汽车空调尤其如此，因汽车的颠簸和震动，其内应力在这样条件下更容易疲劳，引起管子和肋片之间的微观松动，而且，肋片上的孔也会在强烈的震动下，因管子和肋片的振动频率不同，相互之间产生相对运动而被扩大，更加加剧了换热效率降低，同时还会带来工作噪音的加大和使用寿命的缩短。管带式冷凝器采用椭圆扁管，椭圆扁管内与制冷剂的接触周长比圆管大得多，因此，管内的换热量有较大的提高，扁管的迎风面积小，具有有利的流型，气体动力性能好，背风面涡流区小，因此，在相同的风速下，管外侧的放热系数高于圆管，而流动阻力却低于圆管。而且，其结构紧凑，在相同数目的管簇情况下，扁管肋片所占面积小，这样，在相同的外形尺寸时，扁管可以显著增加换热面积。同时，管子和肋片均为铝材，重量轻，成本低，且加工工艺简化，焊接处减少，可靠性提高。据文献【2】介绍，在同样温差和空气流量条件下进行试验，用椭圆扁管代替圆管可增加换热量20~40%，冷凝器尺寸和重量可减少18~40%。平流式冷凝器同样采用扁管，制冷剂由管接头进入圆柱形集管，然后分流进入椭圆扁管，平行的流到对面的集管，最后通过跨接管回到管接头座。扁管之间嵌有散热片。这种冷凝器具有空气侧和制冷剂侧的压力损失小，传热系数高，重量轻，结构紧凑和制冷剂充灌量少，更适合于R134a工质。据文献【2】介绍，与管带式冷凝器相比，在制冷剂相同的情况下，平流式的制冷剂侧压力降只是管带式的20%，而换热性能提高约70%。近年来，我国汽车空调设备正在日新月异的发展，纵观汽车空调用冷凝器，在轿车和中巴车上，套片式冷凝器已基本被管带式冷凝器所替代，平流式冷凝器也在逐步发展。但对于大中客车空调，冷凝器却一直以套片式冷凝器占主导地位，管带式冷凝器应用很少，更不用谈平流式冷凝器。所以，研究和开发平流式冷凝器在大中客车空调上的应用尤显必要。本文就是用试验的方法探讨在大中客车顶置式空调上应用平流式冷凝器的可能性，以平流式冷凝器及设计的一套顶置式中客空调系统为样机，进行冷凝器的换热性能试验和空调系统性能试验，目的是得出一些实际的检测数据，为今后平流式冷凝器在大中客车空调推广应用提供参考。试验装置、测试方法雷2.1样偿机选择删平流式冷凝眉器为功3岩×绣36眠（mm）的赞铝质口琴管织镶嵌开百页徐窗V形带状灾铝质翅片，岔外表面积3嘴.405甘m驻2乱，内表面积估4.171星m库2缺，迎风面积细0.51独m充2妻，翅片高度催32mm阅，翅片宽度往8mm，廉翅片间距1麦.5mm匪。其结构见赤图热1递。雕3*36走9孔口琴房管溜图扩1断平流式冷凝棋器结构图呀系统设计为胶顶置式汽车棋空调系统，尚其结构见图而2，痕冷凝器采用俩一个脏平流式冷凝折器，迎车行乎方向安装，叠平行布置2量个冷凝风机惩，冷凝风量忘设计400辅0m启3杆/h，蒸发夸器采用两个套套片式蒸发间器对称两侧舍安装，每侧新布置2个蒸递发风机，蒸伐发风量设计奖3500燕m琴3辆/h。压缩里机采用排量丹465cc扑的4FY汽孕车空调专用逗压缩机。系笔统设计制冷脱量18k挂w。涝胖制冷工质为睁R-134涂a。冈A:句冷凝器紧B：蒸发镜器C：味储液器稳D：干购燥过滤器吗E：视液镜保F：膨监胀阀抽G：冷凝越风机H皮：蒸发风机竟图2顶畅置式汽车空剥调系统结构繁图赏2.2试量验装置及测垫试仪表阳冷凝器的换扰热性能试验质是在汽车空棒调换热器及谁系统性能试雷验装置上进絮行的，该检耳测装置采用醋电热焓差法思，利用空气萌焓差法和制指冷剂质量流寿量计法两种获方法计算换精热器换热量粉，可控制冷怖凝器的进风瓦干球温度、丙迎面风速（续风量）、入丸口制冷剂压衬力、温度、图流量、出口抢液体温度及击冷凝器入口酸制冷剂过热龄度和出口过展冷度，可测深试冷凝器换章热量、冷凝鄙风量、制冷伸剂流程阻力匪和空气阻力搜，完全满足兽冷凝器试验斥研究的需要备。改系统性能试嘉验是在顶置鹊式汽车空调蜓系统痰试验装置上承进行的，该堆检测装置同曲样采用电热桃焓差法，利籍用空气焓差切法计算慈系统制冷量招，模拟顶置晴在汽车上的颈安装方式安斜装，掀可控制汽车悉内侧和汽车演外侧的环境附条件、冷凝喜风量和蒸发史风量及压缩恭机转速，可脖测试系统制烘冷量、冷凝马负荷、压缩质机功耗、冷华凝风量、蒸滋发风量、空车气流程阻力约和风机功率秧等，完全满渣足空调系统融试验研究的弄需要。伤两套试验装传置都由国外液公司专业制躲造，均遣逼长锤口拢僚疫且份却莫引鼠砌对震执2.3测泰试方法里冷凝器换热趣性能试验：价控制冷凝器绵进风干球温锻度35亚℃视，冷凝器进唯口制冷剂过巧热度25味℃曲，冷凝器出钻口制冷剂过羞冷度5丑℃抗。在一定的朱迎面风速下富，变冷凝压间力测试冷凝吧器的换热量工。在一定的脾冷凝压力下倍，变迎面风椒速测试冷凝饲器的换热量振。馆空调系统性齐能试验：压享缩机转速1脾500rp惠m，风机端伪电压27V四，调节测试两风洞引风机痛使蒸发器出伐口处的静压卷保持为零，嘱而冷凝器分卵别控制出口种处的静压为廉零和翻风量服5000内m订3脑/h的状态解下，在以下暂三种工况条叮件进行试验锋。外工况1（J远ISD1鱼618标准咸）：蒸发器弊进风干球温己度27的℃慌，进风湿球材温度19.锁5收℃毒，冷凝器进兽风干球温度挤35捧℃测。嚷工况2：蒸能发器进风干基球温度30层℃但，进风湿球驱温度23.让8申℃涉，冷凝器进甜风干球温度涝35谅℃灯。肿工况3（I真MACE珍250标准佣）：蒸发器失进风干球温量度32.2樱℃良，进风湿球缺温度23.樱8咐℃巴，冷凝器进滨风干球温度性37.8该℃延。测试结果遣冷凝器换热强性能试验结制果归纳如下还：抗冷凝器进风晴风量m型3柜/h君4500鸦6800冰8毅1孟00壮对应的迎面闯风速m/s控2.5懒3.供8省4.5布使斯啦1.47泳1.5消7许1.6谁7景1.47豆1.5煎7推1.朽6垂7继1.47最1.5妄7改1.剩6保7公冷凝器换热丢量符KW绝20.42球22.99结25.68自26.63疏30.64购32.59核30.09父34.76蜘35.89鉴制冷剂流程酬阻力埋k熟Pa勉5恐.腿88耀7呀.课8已5诊8务.书8抱3金12亏.保7间5谋15描.络6兴9俯16.92瓜16不.独6抱7舒21围.57馋23.83瑞冷凝器空气技阻力Pa纺53.4券53.8怒53.5傍101.0锅101.4怀101.3抓137.3辫137.6恋137.晴7丢空调系统性晃能试验结果巧归纳如下：竖检测工况休检测项目船工况1俗工况2莲工况3锡系统制冷量你KW斩17.48凯18.17约19.49塘19.65灿19岸.39焦20.38误冷凝器负荷呆KW宜2屋6舍.65询2强7喜.59惧2哄8棉.70耐2断9票.98伙2崇8萝.44分2趁9如.79及冷凝风量晌m厘3判/h按3950尊5000败3898显5000歪3913口5000蔬冷凝器空气蹲阻力Pa台0损180.0族8作0课180.0缠7埋0确179.9专7惭蒸发风量吹m例3风/h锡3277亲3287宗3324烫3316涉3380仆3390顾蒸发器空气涨阻力Pa否0活0棒0撒0和0兰0法压缩机功耗校KW使6.66蝶6.57葛7.11蚁6.93蛙7.30恶7.11腹冷凝风机功寸率KW帽0练.50段0.46爱0.50淋0.46估0.50李0.46肯蒸发风机功仙率KW佣1.02素1.02纲1.02增1.02傅1.02毯1.02枪吸气压力M膛Pa（A）昆0.34蛾0.34红0.38紫0.38环0.39恢0.39霞排气压力M泰Pa（A）倾1.74定1.62他1.84轿1.70搜1.96鞋1.81死——哈换热量成捉——茶流程阻力旦耍——添空气阻力卷图3刃在一定的蚊风速条件下踏，冷凝器换绢热量、制冷求剂流程阻力再和空气流程胖阻力兵随冷凝压力巨的变化曲线腹从试验分析钩得出：投平流式冷凝棍器在一定的舱迎面风速下婚，随着冷凝不压力的提高踪，汽冷凝器的换策热量增加，剩随着迎面风削速的提高，征冷凝器的换嫁热量更显著凝地增加，但珍提高到一定剥的迎面风速役和冷凝压力绒后（如迎面裹风速4.5践m/s和冷裤凝压力1.膏67王MPa颗时）再进一姜步提高迎面畜风速和冷凝狐压力，冷凝般器搞换热量变化袋不大。巩平流式冷凝居器在一定的真迎面风速下馒，随着冷凝萌压力的提高丝，际冷凝器制冷英剂的流程阻袜力增加，约随着迎面风研速的提高，贡冷凝器制冷公剂的流程阻锋力更显著地掘增加。和以割往毁套片式冷凝帮器和管带式唱冷凝器试验恐比较，倡制冷剂的流筋程阻力大大艘降低。资对于同规格斜的顶置系统舱，以平流式俯冷凝器设计铅的系统比以斩套片式冷凝我器设计的系若统，冷凝器务数量由两个宋变成了一个桌，虽然压缩棍机排气压力普较高，但只缓要适当地选旺择好冷凝风亦机就可以解犬决。（遵冷凝风量从蜓4000列m滥3筹/h升到5凯000m