整车空调系统冷负荷计算书

B项目空调系统设计计算报告编制：批准：日期：06.12.30１目录一、汽车空调热负荷计算………………………………………………….………..…..21.空调系统原理图………………………………………………….………….…22.汽车空调热负荷………………………………………………….………….…32.1边界条件的确定……………………………………………….………….….…32.2热平衡关系的建立………………………………………………………….…..42.3空调热负荷计算…………………………………………………………….…..52.4空调系统制冷量的确定………………………………………...………………11二、制冷剂循环流量……………………………………………………………..….…..111.压焓图状态点的确定……………………………………………………….….112.制冷剂循环流量…………………………………………………………….….12三、所选压缩机与汽车动力匹配计算……………………………………………....….12四、冷凝器能力计算…………………………………………………………………….14五、蒸发器能力计算…………………………………………………………………….14六、送风量的计算………………………………………………………………….……15２B22空调计算报告一、汽车空调热负荷计算1．空调系统原理图汽车空调系统采用蒸汽压缩式制冷原理。B22空调系统主要由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、热力膨胀阀、蒸发器、高低压管组成，其原理为：低温低压液态制冷剂进入蒸发器，在一定压力下吸热气化，变成低温低压气态制冷剂，然后被压缩机抽吸压缩，成为高温高压气态制冷剂，再经过冷凝器放热，冷凝成低温高压液态制冷剂，然后经过热力膨胀阀，制冷剂恢复到低温低压状态，重新流入蒸发器吸热气化，从而完成一个制冷循环。制冷循环示意图如下：高压管路高压管路低压管路冷凝器蒸发器热力膨胀阀贮液干燥器压缩机图1制冷循环示意图根据奇瑞企业标准Q/SQR.04.072-2005《整车空调系统环境实验及其评估方法》，对汽车空调系统进行环境模拟试验，试验结果应满足以下要求：1)怠速工况：环境温度40℃±1℃、相对湿度50%±2RH、日照1KW/m²、迎面风速10km/h、空档位/P档、鼓风机最大档、全冷（LO）、吹面方向、内循环、测试时间45min、车内无人，满足条件后开始试验，车内平均温度（室内头部温度点）不高于38℃；2)40km/h工况：环境温度40℃±1℃、相对湿度50%±2RH、日照1KW/m²、迎面风速40km/h、4档位/D档、鼓风机最大档、全冷（LO）、吹面方向、内循环、测试时间45min、车内1人，满足条件后开始试验，车内平均温度（室内头部温度点）不高于28℃；3)90km/h工况：环境温度40℃±1℃、相对湿度50%±2RH、日照1KW/m²、迎面风速90km/h、5档位/D档、鼓风机最大档、全冷（LO）、吹面方向、内循环、测试时间45min、车内驾驶员位置乘坐1人，满足条件后开始试验，车内平均温度（室内头部温度点）不高于25℃；３4)120km/h工况：环境温度40℃±1℃、相对湿度50%±2RH、日照1KW/m²、迎面风速120km/h、5档位/D档、鼓风机最大档、全冷（LO）、吹面方向、内循环、测试时间45min、车内车内驾驶员位置乘坐1人，满足条件后开始试验，车内平均温度（室内头部温度点）不高于25℃。2．汽车空调热负荷B22空调热负荷计算设定条件为：所有传热件面积B22M0数据为参照；所有传热件厚度以B22初版断面厚度为参照；在汽车行驶速度hkmV/40时，对应的压缩机转速以B22发动机3.0L款为参照。汽车空调热负荷主要包括新风（或漏风）热、车厢壁传热、乘员散热、设备照明放热、发动机传热等形成的负荷。2.1边界条件的确定2.1.1车内条件的确定由试验分析可知，夏季人体感到舒适的温度是24～26℃，由舒适转为不太舒适的分界线是28℃左右；故定义室内空气温度:Ct251；车内相对湿度小于30%或大于70%都将使人感到不舒服，在45～60%之间比较适宜；故定义车室内相对湿度：%50；根据人体卫生要求，每人应有hm/33~163的新鲜空气量。考虑到汽车经常会停车开门，新鲜空气得到补充，在此定义换气量：hmV/553(按人hm/113计)。2.1.2车外条件的确定综合考虑夏季的高温酷暑和车用冷气系统经常使用的环境，结合有关资料，将该车的车外边界条件确定为:日照强度:2/98.0mkwI水平；2/16.0mkwI垂直；2/04.0mkwI散；环境温度：Ct402；相对湿度：%60。2.1.3汽车行驶速度及压缩机转速的确定行驶速度：hkmV/40压缩机皮带轮直径：mmd120压发动机皮带轮直径：mmd4.371发４发动机/压缩机传动比：145.11204.137压发ddi变速箱主减速比978.3oi变速箱3档减速比0.13i轮胎滚动半径mmr319.0对应发动机转速rpmriiVNo1324377.03发压缩机转速rpmiNN1516145.11324传发压变速箱4档减速比72.04i对应发动机转速rpmriiVNo952377.04发压缩机转速rpmiNN1090145.1952传发压压缩机平均转速rpmN3031210901516平均)/40(hkmV发动机在1140rpm时的输出功率：20Kw（待定）2.2热平衡关系的建立传入车厢内的各种热负荷的总和即构成了该车的热负荷，为简化计算，采用了稳定传热的近似计算法，由热平衡关系可得:7654321QQQQQQQQe式中：eQ——空调热负荷；1Q——通过车顶和车门等车身外构件传入车厢内的热负荷；2Q——通过发动机舱传入车厢的热负荷；3Q——通过地板传入车厢的热负荷；4Q——通过挡风玻璃及各门窗玻璃传入车厢的热负荷；5Q——换气新风带入车厢的热负荷；6Q——车内电机及照明灯的热负荷；7Q——乘员人体散发的热负荷及车内零件散热量；５照明灯图2B22空调热负荷示意图2.3空调热负荷计算2.3.1通过车顶和车门等车身外构件传入车厢的热负荷1Q由于太阳辐射的影响，车身外构件的表面温度会比环境温度高出许多，为了简化这一部分热负荷的计算，需要引入日照表面温度ct概念。日照表面温度ct是指由于太阳辐射造成的车身表面实际温度。由于车顶和车侧的日照强度和传热系数并不一样，顶ct和侧ct也不相同。其中:22)(tKItc顶顶顶；22)(tKItc侧侧侧式中：——车身外表面吸收系数，取0.9；（汽车长期使用后的经验值）顶I——车顶太阳辐射强度，水平顶II侧I——车侧太阳辐射强度，2)(散垂直侧III2——车外空气与车外表面的对流放热系数CmWV2212/42.66)5.132.4(35.1顶K——车顶传热系数侧K——车侧传热系数2t——环境温度V——行驶速度６壁面传热的基本公式为：tAKQ式中：K——传热系数；A——传热面积；t——传热温差；显然有：侧顶QQQ1)()(11ttAKttAKcc侧侧侧顶顶顶式中：顶A——车顶散热面积，测量得出约1.96m²侧A——车侧散热面积，测量得出约8.94（5.42）m²1t——车内温度；为简化计算，车身各部分均按照多层均匀平壁传热考虑，根据有关传热理论，有：)11(121iiK式中：1——内表面放热系数，车内空气按自然循环考虑，其值取为15；i——各层绝热材料的厚度；i——各层绝热材料的导热系数；车顶部分，由外板（钢板）0.8mm、空气间隙80mm、内饰板6mm组成，导热系数分别为51.63，5.5，0.028，单位为CmW2/。）（顶42.661028.0006.05.508.063.51008.01511kCmW2/23.3车侧部分，其结构是由钢板0.8mm、空气间隙47mm和内饰板6mm组成，导热系数分别为51.63，5.5，0.05，单位为CmW2/。）（侧42.66105.0006.05.5047.063.51008.01511kCmW2/4.76７在确定了各部分的传热系数后，就可以计算出各部分的日照表面综合温度：22)(tKItc顶顶顶40)23.342.66(1098.09.03C52.6622)(tKItc侧侧侧40)76.442.66(102)04.016.0(9.03C41.26所以：侧顶QQQ1)()(11ttAKttAKcc侧侧侧顶顶顶)2526.41(94.876.4)2566.52(1.963.23W8672.3.2通过发动机舱传入车厢的热负荷2Q发动机舱温度在规定的外部条件下约为90℃，发动机舱壁面积约为0.6m²，由钢板0.8mm、隔热垫3mm及成型地毯6mm组成，导热系数分别为51.63，0.055，0.055，单位为CmW2/。发动机舱侧的表面放热系数按强制循环考虑，取2发。所以其传热系数发K为：)11(11发发iiK)42.661055.0006.0055.0003.063.510008.0151(1CmW2/4.08所以：)(12ttAKQ发发发)2590(6.008.4159W８2.3.3通过地板传入车厢的热负荷3Q地板的面积约为4.24m²，其外侧温度推荐取38℃，外侧放热系数取2发，地板由地毯、钢板及一层沥青板构成，其厚度分别为5mm，1.2mm，5mm，地毯和沥青板的导热系数分别为0.05和0.04，单位为CmW2/。通过地板传入车厢的热负荷按多层均匀平壁传热计算。其中地板传热系数为：)6.73104.0005.063.510012.005.0005.0151(1地KCmW2/3.428所以：)(13ttAKQ地地地)2538(24.4842.3189W2.3.4通过挡风玻璃及各门窗玻璃传入车厢的热负荷4Q经测量，前风挡玻璃厚度5mm，面积1.249㎡；其它玻璃厚度4.0mm，面积1.632㎡。其导热系数取0.65。该部分的热负荷包括两部分，一部分是车内外的温差而传入的热量aQ4，另一部分是太阳辐射热bQ4。)(124ttAKQa玻玻)2540(249.1)42.66165.0005.0151(1)2540(632.1)42.66165.0004.0151(1278.2209.6487.8WSuuQb)(214玻式中：——太阳辐射通过玻璃的透入系数，取84.0；９u——太阳辐射热量，由于挡风玻璃不是垂直安装，前风挡面积约为1.249m²，与水平夹角约29.482度。经计算，垂直方向的投影面积约为0.6㎡，水平方向的投影约为1.1㎡，门窗玻璃垂直面积约为1.632㎡。水平水平垂直侧AIAIu1.11098.0)632.16.0(102)04.016.0(33W2.1301玻——玻璃对太阳辐射的吸收系数，取0.08；S——遮阳修正系数，取1；12.1301)42.6615(08.02.130184.04bQ1116.5W所以：baQQQ4445.11168.487W3.16042.3.5换气新风带入车厢的热负荷5Q)(125hhVQ式中：V——换气量；hmV/553——空气密度，在40℃时为1.128kg/m³；2h——40℃时车外新风状态比焓100.5KJ/Kg；1h——25℃时车内空气状态比焓55.5KJ/Kg；3510)5.555.100(128.1)360055(QW5.7752.3.6车