汽车空调系统蒸发器性能分析

汽车空调系统蒸发器性能分析

汽车空调系统主要由4部分组成：压缩机、冷凝器、制冷剂控制器和蒸发器。蒸发器中的制冷剂流可分为两个区域：蒸发区域和过热区域。在蒸发区域中的制冷剂是两相流制冷剂，而在过热区域中制冷剂处于过热蒸气的状态。流经蒸发器内部的空气也可以被分为两个区域：非饱和区和饱和区。水蒸气在饱和区凝结，而在非饱和区没有水凝结。因为制冷剂的流动与气流彼此是垂直的，所以制冷剂在蒸发区域和过热区域中的分布与空气在非饱和区和饱和区的分布是不重合的。建立了汽车空调系统的理论模型，并对蒸发器进行模拟来评估运转条件、环境条件及设计参数对蒸发器性能的影响。

研究了不同的设计参数、环境条件和操作参数对空调系统冷却能力和过热的影响。设计参数包括制冷剂流路的长度、空气通道的长度和翅片的厚度。环境条件包括空气入口温度和绝对湿度。操作条件包括制冷剂入口焓、入口空气流率和制冷剂质量流量。模拟结果表明，①用50μm宽度的翅片在相同外部尺寸情况下具有最大冷却能力；②更厚或更薄翅片仅降低冷却能力；③不同的外部尺寸、更长的制冷剂管和空气通道能够产生更大的冷却能力。然而，如果制冷剂的流动固定，而气态制冷剂的传热能力又有限，则使得空调系统冷却能力的变得越来越低。

研究表明，随着制冷剂流路长度的增加，冷却能力增加了19%；空气通道的长度增加可使冷却能力增加22%。研究还发现，在制冷剂入口焓的减小，进气流动速度、空气入口温度、入口绝对湿度或制冷剂质量流率的增加，将延伸过热区域和减少制冷剂过热。空调系统的冷却能力对制冷剂质量流率和入口焓变化极为敏感，空调系统的冷却能力在50%内变化。然而，对于入口温度、绝对湿度和入口空气流量的变化，空调机的冷却能力仅在10%～20%之间变化。研究获得的变量与冷却能力之间的相关性能够很容易地评估不同的环境条件和工作参数对汽车空调系统性能的影响。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2014年第1期

作者：C.C.Shen et al

编译：王莹