《一拖二空调系统在特种越野车上的应用研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一拖二空调系统在特种越野车上的应用研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一拖二空调系统在特种越野车上的应用研究中国三江航天集团特种车辆技术中心李春风摘要随着现代家用一拖二空调和大型中央空调技术的发展应用，基于现代特种越野车都装备了操控舱、设备舱等各种独立舱体，整车系统复杂、使用环境恶劣、舱内舒适性要求较高，发动机对外输出动力源接口紧缺的现状，提出了在特种越野车上使用一拖二空调系统。本文论述了特种越野车一拖二空调系统的工作原理、技术设计和应用情况。主题词特种越野车一拖二空调应用研究1 前言现代特种越野车随着武器系统的发展需要，车辆上装备了发射控制舱、各种仪器设备舱、指挥控制舱、发电机组舱、电子通讯设备舱等各种独立的舱体。由于舱内通讯、计算机、电子仪器等设备对使用环境
2、温度要求高，而特种越野车使用环境恶劣( 最高气温一般要求为5 0 ) ，因此，为保证各种仪器设备的使用精度和操作人员的乘坐舒适性，特种越野车驾驶室和舱体内必须安装制冷空调系统。但是，现代特种越野车要求功能齐全，装备较多，系统复杂，发动机所带的对外提供动力源的接口紧缺，因而一部分特种越野车的空调系统只能使用一个动力源接口，驾驶室和舱体就不能采用各自完全独自的制冷空调系统，需共用一个空调压缩机来分别或共同对驾驶室和舱体制冷。因此，特种越野车有采用一拖二空调系统进行温度调节的需求。2 特种越野车一拖二空调系统的工作原理特种越野车一拖二空调系统与普通汽车空调一样，是利用介质蒸发制冷，即利用沸点很低的制
3、冷剂在汽化过程中吸收空气热量原理，将驾驶室内和舱体内的热量通过制冷剂带到车外。一拖二空调系统，即由一台空调压缩机带两台蒸发器进行制冷的空调系统。其原理如图1 所示，由压缩机1 排出的高温高压制冷蒸气进入冷凝器1 0 ，热交换后变为常温高压液体，储存在储液器7中，通过干燥器8 、电磁阀6 、膨胀阀5 分别送至驾驶室蒸发器4 和舱体蒸发器1 1 内，液态部分制冷剂吸收舱内热量而蒸发成低温低压的气态；回风时，低温低压的制冷剂气体通过储气筒3 、吸人压力调节阀2被压缩机1 吸入，压缩成为高温高压的制冷蒸气，从而实现制冷循环。1田1 3 一拖二空调系统的设计l 圳l2 一蚍女l 节_ 3 一膏4 一l
4、牲l 盅l5 一胙_ 6 一t 州7 一蕾勰一拖二空调系统设计时，首先应根据从最高环8 一千腿9 一雠蠢1 0 一鼍秘1 1 一麓体l 囊l1 2 一l 麦压4 l “境温度降到要求的舒适性温度时的温降指标，按热平衡法计算，分别合理地确定驾驶室和舱体需要的制冷量，再确定空调冷凝器的散热功率和所需的空调压缩机的型号。3 1 热负荷的确定热负荷是指通过导热、对流、辐射等方式传入的各种热量的总和，其中也包括乘员和仪器设备工作散发的热量。可按下列方法分别计算驾驶室和舱体的热负荷。a 通过舱壁传入的热量Q T l = F T K T ( t 一。一i ) ( W )式中：F 广传热计算面积( m 2 )
5、 ；K 广传热系数( W ( I I l 2 ) ) ；t 。一室外最高温度( o C ) ；t j 一室内要求温度( ) 。F T = 俪式中：F H 舱体( 驾驶室) 总的外表面面积( m 2 ) ； F 广舱体( 驾驶室) 总的内表面面积( m 2 ) ；式中：艿i 一舱体各层材料的厚度( m ) ；k 舱体材料( 玻璃钢) 的传热系数( w ( I I l 2 ) ) ；a B 内表面放热系数( W ( I I l 2 ) ) ；0 q 1 一外表面放热系数( W ( - 1 1 2 ) ) 。b 太阳辐射及太阳照射热量Q T 2 7 魄= F P K p ( t 一一) ( W )
6、式中：F P 舱体承受太阳辐射的面积( m 2 ) ；K P 一传热系数( W ( m 2 ) ) ； t m 。一在太阳辐射下F P 表面的平均温度，取k = + 2 0 ( ) 。c 玻璃窗渗入热量Q BQ B = A K ( t 一，一t i ) + C A q b t , ( W ) 式中：A 一玻璃窗面积( m 2 ) ；K - 玻璃窗传热系数( w ( m 2 o C ) ) ； 卜玻璃窗遮阳系数； r 非单居玻璃校正系数；q b 通过单层玻璃的太阳辐射强度，q b = T g I g + T s l s ( W m 2 )。式中：T 卜透过窗玻璃的太阳直射透射率；k 一太阳直射辐
7、射强度；7 I I s 透过窗玻璃的太阳散射透射率；I s 一太阳散热强度( W m 2 ) 。d 人体散发的热量Q m Q m = n q ( W ) 式中：，r 乘坐人数； 旷人体所散发的总热量，( 在2 7 。C 时，取1 4 5 3 W ) 。e 舱外空气漏入热量Q A 主要是从门窗缝隙渗透的热量：Q A = u c r ( t 一一t i ) ( w ) 式中：L 流经每米门窗缝隙所渗入的空气量( r ，1 3 h ) ， 卜门窗缝隙长度( m ) ； r 空气比热1 0 2 ( k J ( k g ) ) ； r 空气密度1 1 2 ( k g m 3 ) 。，f 其它设备散热Q
8、D = N w ( 1 一 7 ) ( W ) 式中：肿电气设备总功率( k J 1 1 ) ；11 2 ( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )1 广一电器平均工作效率。一般认为，上述热负荷占空调系统全部热负荷的9 0 ，因此，热负荷确定如下：Q L = ( Q T , + Q 几+ Q B + Q m + Q 么+ Q D ) 9 0 嚷o ( w ) )( 7 )3 2 冷凝器散热功率的确定根据热负荷计算结果，确定驾驶室和舱体需要的制冷功率，再根据制冷功率总和，即可确定空调冷凝器的散热功率。，3 3 压缩机的选型根据空调系统需要的制冷量，确定需要配置的压缩机的排量和额定转速，进
9、而确定压缩机的型号。压缩机一般由车辆主发动机驱动，而标准规定空调试验时车速一般为6 0 k m h ，因此在压缩机选型时，应保证在此车速时，压缩机的转速能够达到其额定转速的要求。3 4 冷凝器和蒸发器的结构型式的确定空调系统一般有整体式、组合式和分散式三种。由于整体式占用空间较大，特种越野车一般不采用，而是采用组合式或分散式。组合式空调在特种越野车上的应用，最常见的是驾驶室顶置式，其优点是尘土较少，冷凝效果好，不占用室内空间，送风管路短，送风损失J x ；分散式空调在特种越野车上也很常见，其优点是蒸发器内置，只有管路穿过舱壁，密封效果好。为节约空间和简化结构，可采用一个冷凝器带二个或多个蒸发器
10、。3 5 风道设计根据人体舒适性要求，冷风口应在人脸前侧方或偏上的位置，但距乘员的距离不宜过近。风道连接处直径改变时，应圆滑过渡，风道中需向两个方向送风的接口处，应设置T 形分流板。4 应用实例 为某武器系统配套的特种越野车配备了仪器舱，而且仪器舱也需要进行空气调节。但是车辆主发动机只能提供一处动力源，因此，该特种越野车采用了一拖二空调系统。该车要求在环境温度在5 0 的条件下，使车内的温度能保持在2 7 左右。4 1 热负荷的确定根据仪器舱、驾驶室的结构、外形尺寸和壳体材料确定了计算所需的参数，其分别见表1 和表2 。根据以上参数，由3 1 条计算得仪器舱的热负荷为：Q L l = ( Q
11、T , + Q T 2 + Q B + Q 。+ Q A ) 9 0 = ( 2 4 1 4 + 6 3 0 + 1 3 6 + 2 9 1 + 5 6 8 ) 9 0 = 4 0 3 9 9 0 = 4 4 8 8 ( w )驾驶室的热负荷为： Q L 2 = ( Q T I + Q 心+ Q B + Q 。+ Q A ) 9 0 = ( 3 2 7 9 + 8 5 5 + 4 7 9 + 5 8 1 + 1 0 2 3 ) 脚= 6 2 1 7 9 0 = 6 9 0 8 ( W )因此，依据计算结果，将仪器舱和驾驶室的制冷量分别确定为4 5 k W 和7 0 k W 。4 2 冷凝器散热
12、功率的确定依据4 1 条，考虑到设计余量，冷凝器的散热功率按1 2 k W 设计。4 3 压缩机的选型因为该空调系统的制冷功率要求为1 1 5 k W ，因此选用了制冷量可达到1 2 k W 的压缩机。该压缩机的额定转速为2 2 0 0 r r a i n ，而发动机一般工况下转速为1 5 0 0 r r a i n ，因此，加大了发动机端驱动带轮的直径，以使压缩机达到额定转速，满足制冷要求。4 4 冷凝器和蒸发器的结构型式的确定根据驾驶室和仪器舱的结构和布置空间要求，将该空调系统设计成为一个冷凝器、两个蒸发器，驾驶室蒸发器和冷凝器采取组合式结构布置在驾驶室顶部；仪器舱蒸发器采用分体壁挂式布置
13、在仪器舱的前壁上。 4 5 风道设计驾驶室蒸发器采用的是顶置式，在底部送风罩的底面和四周均设有出风口；仪器舱蒸发器采用直接出风，在蒸发器外壳上设有出风口。蒸发器风机的转速和出风口的风量均可调节。】1 3表1名称代号数值备注 外表面面积F n1 9 8 1 ( m 2 ) 内表面面积F B1 7 4 3 ( m 2 ) 传热计算面积F f1 8 5 8 ( m 2 ) 传热系数K r5 6 5 材料的厚度盈0 0 5 ( m ) 材料的传热系数= L i0 5 ( W m 2 )玻璃钢 内表面放热系数a B1 7 4 5外表面放热系数口H5 1 1 5口= 1 1 6 3 ( 4 + 1 2 矿
14、2 ) 舱体承受太阳辐射的面积F P5 5 7 ( m 2 )F P = 0 3 F T 传热系数g e5 6 5K e = K T 玻璃窗面积A0 6 9 ( m 2 ) 玻璃窗传热系数K6 4 ( W m 2 o c ) 玻璃窗遮阳系数CO 0 6非单层玻璃校正系数芦l通过单层玻璃的太阳辐射强度吼8 4 3 2 ( W m 2 )q n = T 。I 。+ T s l s 透过窗玻璃的太阳直射透射率L0 8 4 太阳直射辐射强度l c1 0 0 0 ( 彤I n 2 ) 透过窗玻璃的太阳散射透射率T sO 0 8太阳散热强度I s加( W m 2 ) 乘坐人数儿2人体所散发的总热量q1 4
15、 5 3 ( 矽)2 7 时每米门、窗缝隙所渗入的空气量2 0 0 8 ( m 3 h ) 门窗缝隙长度Z7 6 8 7 8 ( m ) 空气密度rI 1 Z 妇菥J ，。一 空气比热C名称代号数值备注 外表面面积v u2 7 1 ( m 2 ) 内表面面积F B2 3 5 ( m 2 ) 传热计算面积F f2 5 2 3 ( m 2 ) 舱体承受太阳辐射的面积F P7 5 7 ( m 2 )昂= 0 3 F r 玻璃窗面积A2 4 2 ( m 2 ) 乘坐人数n4 11 ，1 1 c 门窗缝隙长度Z4 6 操控方式空调控制开关分别安装在驾驶室和仪器舱的蒸发器上，两者互不影响，可分别进行制冷调
16、节，当两个蒸发器同时关闭时，制冷空调系统自动停机，操作简单方便。4 7 试验验证该特种越野车一拖二空调系统装车后，在2 0 0 1 年夏天在湖北省按进行了装车行驶试验，当时环境温度为4 0 5 ，空调开启1 5 m i n 后，车内温度降至2 6 ；3 0 m i n 后，车内温度降至2 0 。在整个试验过程中空调系统工作正常。试验表明，该特种越野车一拖二空调系统工作稳定、操作简单方便，制冷余量大，满足使用要求。5 结论特种越野车采用一拖二空调系统后，有效地解决了动力源紧张的矛盾。空调系统布置合理，制冷过程中工作稳定、可靠，操作简单，满足使用要求。参考文献l 黄天泽、孙婉娟、何友朗汽车空调系统设计与使用维修北京理工大学出版社，1 9 9 7 52 夏云铧、齐红
