《汽车空调制冷量计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车空调制冷量计算（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要：在设计汽车空调系统前我们都会首先计算整车需要的制冷量，并以此作为汽车空调系统的设计依据。由于微型车的特点，在空调系统的计算参数选择上与轿车等车型不一样，按常规计算过程通常比较繁琐，计算工作量大，下面介绍一种按照经验公式进行计算的方法，它能够大大简化计算过程，节省计算时间，实践证明按此方法计算出的制冷量和整车实际需要的制冷量差别并不大，有一定的实用价值。 主题词：微型汽车 空调系统 制冷量简化计算 引言 随着我国汽车工业的快速发展以及人民生活水平的不断提高，汽车空调已经越来越普及，在欧美普及率甚至达到 90%以上，近年来我国的汽车空调配装率也在不断稳步提高。 现代汽车设计由于采用了先进的设
2、计手段，开发周期越来越短，汽车空调系统作为汽车一个比较大而复杂的部件，与汽车的动力、底盘、车身结构、内饰、电控等都有关系，一般在基本确定汽车外形尺寸时就可以开始进行设计，这时就需要先计算其制冷量，因为制冷量的大小直接与空调系统的结构布置方式、空调两器总成的体积等有关，如果计算偏差过大，会造成空调系统与整车不匹配，需要进行多次试验改进，从而可能会影响到整车的开发进度，并增加开发成本。 微型汽车由于与其它车型相比一般动力富余功率都较少，而乘员空间又相对较大，车厢的隔热保温性能也相对差一些，整车价格也比较低廉，故从经济性、客户群等各方面考虑在空调系统计算参数的选择上与其它车型不一样。我们一般常用的制
3、冷量计算方法是通过分别计算影响整车的各热负荷之和，即整车的得热量，来求得整车所需要的制冷量，这个计算过程比较繁琐和复杂，也容易出错，而采用经验公式进行简化计算，就使得整个计算过程变得非常的简单了，计算结果与常规方法也差不多，它是结合我们的实际经验，通过分析计算和试验对乘员数、车内空间、车窗玻璃面积等之间的关系及主要所需（所得）制冷量（热负荷）应占整车制冷量的百分比，通过经验公式来求得整车制冷量，用此方法得出的制冷量与实际需求制冷量差别并不大。 下面分别用两种方法计算一下五菱之光的空调制冷量并作一下对比。 1. 汽车空调的计算温度选择： 我们按表 1 数值作为微型汽车空调系统的计算温度。 表 1
4、 微车空调计算温度 温度 车型 干球温度 太阳辐射强度（W/m2 ） 车内设计温度 (空调压缩机 1800r/min,车速约 40Km/h) 相对湿度(%) 新风量 微型车 35 843 29 5060 1020 或无 轿车 38 1000 2427 60 2030 从上表我们可以看到，微型车的计算温度（车内平均温度）定为 29，而轿车一般定为 2427，一般大型客车定为 2728，微型车都比它们要高一些，这其实是综合了多种因素并经过很多次试验得出的较经济合理的车内平均温度，因为对微型车来说，如果计算温度定得过高了，乘员就会明显感觉制冷不足；而如果定得过低，势必需要加大压缩机排量才能满足，这样
5、功耗必然增加，并影响到整车的动力性，否则又可能无法实现。 2 计算方法： 2.1 微型车车内与外界热交换示意图： 为便于分析，绘制图 1 的微型车热交换示意图。 2.2 计算公式: 2.2.1 常规的计算方法： 考虑到汽车空调工作条件都很恶劣，其热负荷与行车时间、地点、速度、行使方向、环境状况以及乘员的数量随时发生变化，以及要求在短时间内降温等特殊性，按照常规方法来计算制冷量的计算公式为： Q0 = kQT =k(QB + QG + QF +QP + QA +QE + QS) 式中：Q0-汽车空调设计制冷量，单位为 W； k-修正系数，可取 k=1.051.15，这里取 k=1.15； QT
6、-总得热量, 单位为 W； QB -通过车体围护结构传入的热量, 单位为 W； QG -通过各玻璃表面以对流方式传入的热量, 单位为 W； QF -通过各玻璃表面以辐射方式直接传入的热量, 单位为 W； QP -乘员散发的热量, 单位为 W； QA -由通风和密封性泄露进入车内的热量, 单位为 W； QE -发动机室传入的热量, 单位为 W； QS-车内电器散发的热量, 单位为 W； 从公式中我们也可以看出它是通过分别计算各部分得热量求得总需求制冷量的。 2.2.2 简化的计算方法： 简化计算公式是根据经验得出的，它是在实践工作中总结出来的，是一种较简单实用的汽车空调制冷量计算方法。 Q0=（
7、A1NK1 + A2V1K2 + A3SK3 ）A4A5 式中：Q0-微型车空调计算制冷量，单位为 W； N-额定乘员数； A1-乘员制冷因素值，按额定乘员数 N 乘以 580610 W/人，按车辆规划的豪华程度取上限或下限值；A2-车内空间制冷因素值, 取 450W/ m3； V1-车内空间体积(内容积),单位 m3 ; A3-太阳热辐射制冷因素值, 对 4 米以下车型900W/ m2，这里取 900 W/ m2； S-所有窗、门玻璃面积总和，单位为 m2 ; A4-车型密封保温效果因素值，数值见表 2，比照整车预计能够达到的保温效果取值； A5-气候条件因素值，对湿热区、极热区、常热区取
8、1.04； K1 、K2 、 K3 -车内热负荷配比，经验得出的重要系数，分别取 0.82、0.1、0.08； 表 2 车型密封保温效果因素值 A4 车型密封情况 保温效果因数值 玻璃钢车顶，填充厚度大于 20 的隔热材料，地板及侧围保温良好，玻璃、车门密封良好 1 薄钢板外蒙皮，但车顶与侧围隔热采用整车发泡，厚度大于 20，地板隔热良好，玻璃、车门密封好 1 薄钢板外蒙皮，填充厚度大于 20 的隔热材料，地板隔热一般，活动窗玻璃，车门密封一般 1.03 内外蒙皮隔热层小于 20，地板隔热差，活动窗玻璃，车门密封一般 1.08 内外蒙皮无隔热层，密封情况差 1.20 3计算示例： 我们以五菱之
9、光微型客车空调系统的制冷量计算为例来看看两种方法的计算结果是否一致，设计条件和工况见表 3： .整车乘员 7 人，各部分参数见下表： 表 3 位置 面积（m2） 材料 与水平面夹角 前窗 Sg,q 0.78 夹层玻璃 45 后窗 Sg,h 0.56 钢化玻璃 90 侧窗 Sg,c 0.95 钢化玻璃 90 车顶 S 顶 3.9 钢板+内饰 0 左（右）侧 S 侧 3.21 钢板+内饰 90 前（后）侧 Sq 1.22 钢板+内饰 90 地板 S 底 3.84 钢板+内饰 0 发动机罩盖 Sf 1.3 隔热垫+钢板+内饰 .查文献【2】 ，取水平面和垂直面的太阳直射辐射强度分别为 Js,z=84
10、3W/ m2 和 Jc,z=138 W/ m2；水平面和垂直面的天空散射辐射强度分别为 Jp,s=46W/ m2 和 Jc,s=23 W/ m2； .环境温度 tw =35，相对湿度 75%；车内设计温度 tn =29，相对湿度 50%； .假设汽车向正南方以 V=40km/h 的速度行驶； .车内空气平均流速3m/s; .车内容积 V12.9x1.2x1.3=4.2 m3，玻璃窗总面积 S=3.24 m2。 3.1 按公式的常规计算: 3.1.1 计算通过车体围护结构传入的热量 QB: QB=Q 顶 + Q 侧 + Q 地 Q 顶=K 顶S 顶（tZ 顶-tn） Q 侧=K 侧S 侧（tZ
11、侧-tn） Q 地=K 地S 地（tZ 地-tn） 式中：K 顶、K 侧、K 地-分别为车顶、车身侧面、车地板的传热系数，单位为 W/（K） ； S 顶、S 侧、S 地-分别为车顶、车身侧面、车地板的传热面积，单位为； tZ 顶、tZ 侧、tZ 地-分别为车顶、车身侧面、车地板的室外综合空气温度，单位为； tn-车内空气温度，单位为； 3.1.1.1 求车体各部分的传热系数: 式中： aw -车身外表面与车外空气的对流换热系数，W/（K） ； an -车内表面与车内空气的对流换热系数，一般车内的对流换热系数都比较小,在车内空气流速低于 3m/s 时, an=29 W/（K） ； i/i- 构成
12、车身壁厚各层的导热热阻之和（i 为车体隔热层的厚度，i 为车体隔热层的导热系数） 其中：aw=1.163(4+12 ) V 为汽车行使速度,单位为 m/s,这里 V=40Km/h=11.1m/s,故 aw=1.163(4+12 )=51.2 W/（K） 设车顶、车底和侧围分别由 1mm 的钢板和 8、3、6mm 的内装饰板构成,钢板和内装饰板的传热系数分别为48.15 W/（K）和 0.04 W/（K） 故 车顶的i/i=0.001/51.2+0.008/0.04=0.2 车底的i/i=0.001/51.2+0.003/0.04=0.075 侧面的i/i=0.001/51.2+0.006/0.
13、04=0.15 故 W/（K） W/（K） W/（K） 3.1.1.2 求车外综合空气温度 tZ: 式中：tw -车外环境温度，取 35； -车体外表面吸收系数，与箱体颜色及新旧程度有关，这里取 0.92; I-太阳辐射强度,为太阳直射辐射和天空散射辐射之和; aw -车身外表面与车外空气的对流换热系数，W/（K） ； -车身外表面的长波辐射系数;R-车身外表面向外界发射的长波辐射和由天空及周围物体向车身表面的长波辐射之差; 夏季时,水平面 R/w=3.54,这里取 3.8.垂直面 R=0； 水平面上，IS= Js,z+ Jp,s=843+46=889W/ m2； 垂直面上，IC= Jc,z+
14、 Jc,s=138+23=161 W/ m2； 故 3.1.1.3 结果 Q 顶=K 顶S 顶（tZ 顶-tn）=3.93.9（47-29）=274W Q 侧=K 侧S 侧（tZ 侧-tn）=4.893.212(38-29)=282.5W Q 地=K 地S 地（tZ 地-tn）=7.73.84(37-29)=236.5W QB=Q 顶 + Q 侧 + Q 地=274+282.5+236.5=793W 3.1.2 计算通过各玻璃表面以对流方式传入的热量 QG； QG= QG 前+ QG 侧+ QG 后 已知玻璃的传热系数 G=0.754 W/（K）,厚度 =5mm,玻璃对太阳辐射的吸收系数 G=
15、0.08，车内空气平均流速 Va =2.5m/s； 玻璃内表面换热系数为： 前窗：an =5.6782(0.9+1.03Va )=19.7 W/（K） 侧窗：an =5.6782(1.1+1.03Va )=20.9 W/（K） 后窗: an =5.6782(0.9+1.03Va )= 19.7 W/（K） V=40km/h=11.1m/s 运行时, 玻璃外表面换热系数为： 前窗：aw =3.79V0.8 =3.79X11.10.8 =26 W/（K） 侧窗：aw =7.21V0.8 =7.21X11.10.8 =49 W/（K） 后窗：aw =4.65V0.8 =4.65X11.10.8 =32 W/（K） 故各处玻璃的 K 值分别为: 前窗： W/（K） 侧窗： W/（K） 后窗： W/（K） 各处玻璃表面的综合温度分别为: 前窗： 侧窗： 后窗： 从计算结果可以看出，由于玻璃对太阳辐射的吸收率很小,故太阳辐射对玻璃的温升影响较小，其表面温升温度与环境温度相差不多。 最后得到： 7QG 前=KG 前Sg,q（tGZ-tn）=10x0.78x(
