汽车空调原理及维修课件第02章

《汽车空调原理及维修课件第02章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车空调原理及维修课件第02章（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第2章 汽车空调的制冷原理,2.1 制冷循环的形成及原理 2.2 热力学基础知识 2.3 汽车空调的制冷循环 2.4 制冷剂与润滑油,学习目标,(1) 了解制冷循环的形成及原理。 (2) 了解热力学基础知识。 (3) 掌握汽车空调的制冷循环原理。 (4) 了解制冷剂与润滑油的基本知识。,2.1 制冷循环的形成及原理,2.1.1 制冷循环的形成 提及家用空调，大家一点也不陌生。夏季，它使室内空气保持适宜的温度且低于环境温度。汽车空调与家用空调工作原理和工作过程是类似的。家用空调、汽车空调共同的特点是提供了一个持续的低温环境。,单级蒸汽压缩式制冷循环的原理图 1压缩机；2冷凝器；3膨胀阀；4蒸发器

2、,2.1 制冷循环的形成及原理,2.1.2 单级蒸汽压缩式制冷循环 利用液体在低温低压下连续地汽化吸热能够产生一个持续的低温环境，如下图所示。这种制冷循环只进行了一次压缩，且压缩的是蒸汽，称为单级蒸汽压缩式制冷循环。,汽车空调制冷系统 1高压表；2仪表座；3连接软管；4压缩机；5冷凝器； 6电磁离合器；7膨胀管；8蒸发器；9集液器；10低压表,2.2 热力学基础知识,2.2.1 状态及状态参数 1. 状态 (1) 饱和状态：前面已经提及该状态，即密闭容器内，同一时间内液体表面飞出的水分子数等于飞回的水分子数，此时物质的状态称为饱和状态。液面上的蒸汽称为饱和蒸汽，液体称为饱和液体。饱和蒸汽和饱和

3、液体的混合状态称为湿蒸汽状态。 制冷剂在蒸发器内处于湿蒸汽状态。 (2) 过冷液体状态：液体在一定压力下，温度低于该压力对应的饱和温度，称为过冷液体。 (3) 过热蒸汽状态：蒸汽在一定压力下，温度高于该压力对应的饱和温度，称为过热蒸汽。,2.2 热力学基础知识,2. 状态参数 (1) 温度：表示物体冷热程度的物理量。通常采用的表示方法有热力学温标T，单位为K；摄氏温标t，单位为。且T(K)=()+273.15。 (2) 压力：表示均质的液体或气体对其容器壁的单位面积上的垂直作用力的物理量。用符号p表示，单位为Pa。 (3) 比体积与密度：比体积表示单位质量的工质所占的体积。用符号表示，单位为m

4、3/kg。 (4) 比焓：表示单位质量物质所具有的总能量。用符号表示，单位为kJ/kg。 (5) 熵：表示工质状态变化时热量传递的程度。单位工质的熵又称比熵，用符号表示，单位为kJ/kg。,2.2 热力学基础知识,2.2.2 热力学基本定律 1. 热力学第一定律 在封闭系统中，外界加给工质的热量等于工质的内能变化和对外界做功的总和。 即热能和机械能在一定条件下互相转换，但转换前后系统的总能量不变。制冷循环中，通常将制冷循环视为一封闭系统，因此，输入机械能把 热量 从被冷却对象传递到环境介质(空气或水)，环境介质得到热量 ，遵循热力学第一定律，即,2.2 热力学基础知识,2. 热力学第二定律 热

5、量不可能自发地从低温物体传向高温物体，除非有补偿过程伴随。 制冷循环中，热量从低温物体(被冷却对象)传向高温物体(环境介质)，因此，需要有补偿能量伴随 。,2.2 热力学基础知识,2.2.3 热力过程 (1) 定压过程：保持系统中工质压力不变的状态变化过程。 (2) 定温过程：保持系统中工质温度不变的状态变化过程(3) 绝热过程：系统中工质与外界没有热交换的状态变化过程。制冷循环中膨胀阀的节流过程为绝热过程。 (4) 汽化和冷凝：汽化分为蒸发和沸腾。,2.2 热力学基础知识,2.2.4 热力性质图压-焓图 制冷原理中，需要借助制冷剂的热力性质图：压-焓图 ( 图)来分析、计算制冷循环。,压-焓

6、图( 图),2.3 汽车空调的制冷循环,2.3.1 制冷剂状态变化 理论制冷循环中各过程的热、功变化及制冷剂状态变化，可以根据下图对理论制冷循环的每一过程以及热、功变化进行分析。,单级蒸汽压缩式制冷理论循环及其lg p-h图 1压缩机；2冷凝器；3膨胀阀；4蒸发器,2.3 汽车空调的制冷循环,1. 压缩过程 压缩机的压缩过程是一个等熵过程。 理论比功(kJ/kg)：表示压缩机每压缩输送1kg制冷剂蒸汽所消耗的功，即 理论功率(kW)：表示压缩机因压缩循环的制冷剂蒸汽所消耗的功率，即 式中， 是质量流量(kg/s)，表示单位时间内循环的制冷剂的质量。,2.3 汽车空调的制冷循环,2. 冷凝过程

7、冷凝过程是一个定压放热过程，向外界放出热量 ，但与外界没有功率交换。 单位冷凝热负荷(kJ/kg)：表示1kg制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。 冷凝热负荷(kW)，表示单位时间内循环的制冷剂在冷凝器中放出的热量，即 (负号可省略) 式中， 的物理意义同上。,2.3 汽车空调的制冷循环,3. 膨胀过程 膨胀过程是一个绝热过程，与外界没有热交换，也不做功，即 (节流前、后焓值不变) 4. 蒸发过程 蒸发过程是一个定压吸热过程，从外界吸收热量 ，与外界没有功率交换。 单位质量制冷量(kJ/kg)：表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却对象中吸取的热量。 制冷量(kW)：表示单位时间内循环的制冷剂在蒸发器

8、中从被冷却对象吸取的热量。,2.3 汽车空调的制冷循环,2.3.2 制冷循环正常工作状态 冷凝压力的确定：根据饱和压力与温度一一对应的原理，由冷凝温度来确定冷凝压力。冷凝器内制冷剂蒸汽由车外空气来冷凝，故 冷凝温度=环境空气温度+15左右 当时环境空气温度确定后，随之确定，通过查阅相应制冷剂的 图或热力性质表，即可确定对应的冷凝压力。 蒸发压力的确定：蒸发温度=5左右。同理，通过查阅相应制冷剂的 图或热力性质表，即可确定对应的蒸发压力。,2.3 汽车空调的制冷循环,2.3.3 制冷循环效率的影响因素 1. 液体过冷对实际制冷循环效率的影响 冷凝器出口、膨胀阀入口处制冷剂通常处于过冷状态。主要原

9、因：设计过程中，人为设计一些过冷度，如通常单级蒸汽压缩式制冷循环中设35的过冷度；冷凝器冷凝面积的选择往往大于设计所需的冷凝面积。 2. 吸气过热对实际制冷循环效率的影响 蒸发器出口、压缩机入口处制冷剂蒸汽通常处于过热蒸汽状态。主要原因：为了保护压缩机不走“湿行程”(压缩机吸进了制冷剂液体)，设计时人为地增加了过热过程；蒸发器蒸发面积的选择大于设计所需的蒸发面积，属有效过热。,2.3 汽车空调的制冷循环,3. 蒸发温度对制冷循环效率的影响 蒸发温度降低，制冷循环效率将较大地降低，对制冷循环无益。反之，制冷循环效率增大。 在实际汽车空调的制冷循环中，蒸发器表面脏堵、结霜、风扇运转不正常、制冷剂不

10、足、膨胀阀开启过小或冰堵、低压管道堵塞等均会使蒸发温度降低，制冷效果变差。在维修保养时请注意这些方面。 4. 冷凝温度对制冷循环效率的影响 冷凝温度升高，制冷循环效率降低，对制冷循环无益。反之，制冷循环效率增大。 在实际汽车空调的制冷循环中，冷凝器表面的脏堵、风扇运转不正常、制冷剂过量、膨胀阀开启过大、高压管道堵塞、系统中有不凝性气体(空气)等均会使冷凝温度升高，制冷效果变差。在维修保养时请注意这些方面。,2.4 制冷剂与润滑油,2.4.1 制冷剂的作用 制冷剂在制冷循环中担负起了在被冷却对象和环境介质之间传递热量的任务，最终把热量从低温的被冷却对象传递给环境介质。即将车内热量通过制冷循环装置

11、传给了车外空气。 制冷剂是制冷循环中的工作流体。在制冷系统运转时，它在其中循环流动，通过自身热力状态的循环变化，不断与外界发生能量交换，以达到制冷的目的，又称其为制冷工作介质，或制冷工质。,2.4 制冷剂与润滑油,2.4.2 制冷剂的分类 1. 无机化合物类制冷剂 较早采用的天然制冷剂，如水R718、空气R729、氨R717、二氧化碳等。 2. 氟利昂类制冷剂(卤代烃) 氟利昂是饱和碳氢化合物中的氢元素全部或部分地用卤素(主要是氟、氯、溴)取代，就形成了通常所称的氟利昂类制冷剂。氟利昂是一个种类繁多的大家族，常用的有：二氟二氯甲烷R12(CF2Cl2)、二氟一氯甲烷R22(CHF2Cl)、四氟

12、乙烷R134a(CH2CF4)、二氟乙烷R152a(CH3CHF2)等。,2.4 制冷剂与润滑油,3. 烷烃类制冷剂 碳氢化合物类(如甲烷、丙烷、异丁烷、丙烯等)，是完全由C、H元素组成的物质。也是早期就开始使用的制冷剂。 4. 混合制冷剂 鉴于纯制冷剂的局限性，为调制制冷剂的性质、扩大制冷剂的选择范围，将各种纯质制冷剂在优势互补的基础上按一定比例进行混合，开发研制了混合制冷剂R501、R502、R509、R407A、R407B、R407C等。,2.4 制冷剂与润滑油,2.4.3 制冷剂对环境的影响 1. 对大气臭氧层的影响 一直被广泛应用的氟利昂，在20世纪70年代被发现是破坏大气臭氧层的主

13、要因素。 2. 温室效应 除氨、水等物质外，不少制冷剂都不同程度地会使气候变暖的趋势加速，助长地球的温室效应。 3. 国际环保行动的日程安排 国际上签署了关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书及其以后的修正案和调整案，正式规定了逐步消减乃至停止消耗大气臭氧层物质的生产与消费的日程表。,2.4 制冷剂与润滑油,2.4.4 常用制冷剂 1. R12 属于CFCS类制冷剂，对大气臭氧层有严重的破坏作用，并产生较大的温室效应。 2. R22 属于HCFC类制冷剂，在大气中的寿命短，ODP值小，对臭氧的破坏能力较小。 3. R134a R134a的ODP值为零，但GWP值不小，仍有一定的温室效应。 4.

14、 R290(丙烷) 纯天然制冷剂。标准沸点为42.17，凝固点为187.1。 5. R744(CO2) 纯天然制冷剂。标准沸点为78.4。热力性质好。适合用于汽车空调系统。,2.4 制冷剂与润滑油,2.4.5 润滑油 1. 润滑油的作用 (1) 润滑作用：润滑压缩机的摩擦表面，减少摩擦，防止磨损。 (2) 冷却作用：带走摩擦表面的摩擦热，帮助散热。 (3) 密封作用：作为压缩机汽缸壁与活塞(或转子)之间以及轴封处的油封，减少制冷剂泄露。 (4) 降低压缩机噪声。 2. 对润滑油的性能要求 (1) 与制冷剂有较好的互溶性。 (2) 与系统材料(金属、合成橡胶、塑料)相容性好。 (3) 凝固点低，

15、在低温下具有良好的流动性。 (4) 有合适的黏度，受温度影响小。 (5) 要有高的油膜强度。 (6) 闪火点高，无毒。,2.4 制冷剂与润滑油,3. 润滑油的使用 (1) 按原车空调压缩机所规定的润滑油牌号补充或更换润滑油。如果要更换其他牌号的润滑油，必须换用具有同等性能的润滑油。 (2) 不能使用变质润滑油，也不能将不同牌号的润滑油混合使用。 (3) 润滑油具有较强的吸湿能力，注意密封储存。在实际加注或更换润滑油时，做好前期准备工作，加注过程中操作需迅速，完毕立即盖紧油箱的盖子。 (4) 按原车规定的用量加注或更换润滑油。过量使用会降低汽车空调的制冷效果；过低会降低压缩机寿命。 (5) 在排

16、放制冷剂时要缓慢进行，以免润滑油与制冷剂一同喷出。,本 章 小 结,(1) 只进行一次压缩的制冷循环，且压缩的是蒸汽，称为单级蒸汽压缩式制冷循环。单级蒸汽压缩式制冷循环由制冷四大件组成，即压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。 (2) 热力学基础知识涉及状态及状态参数、热力学基本定律、热力过程以及压-焓图。 (3) 汽车空调的制冷循环包括压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程。 (4) 制冷剂在制冷循环中担负起在被冷却对象和环境介质之间传递热量的任务，利 用液态制冷剂在低温低压下连续地汽化吸热能够产生一个持续的低温环境。制冷剂的类型：有机化合物类、氟利昂类、烷烃类、混合类。汽车空调最常用的制冷剂是R134a。 (5) 汽车空调制冷系统中压缩机工作需要润滑油，也称冷冻机油