车用蒸汽压缩式制冷循环的热力计算
在进行制冷循环的热力计算之前，首先需要了解系统中各设备内功和热量的变化情况，然后再对循环的性能指标进行分析和计算。
当完成一个蒸汽压缩循环时，在压缩机中外界对制冷剂作功。而热量的传递情况则因设备而异，在冷凝器中热量由制冷剂传给外界冷却介质，在蒸发器中热量由被冷却物体传给制冷剂。
蒸发器中单位时间内向制冷剂传递的热量称为循环的制冷量，用符号Q0表示。压缩机中因压缩制冷剂所消耗的功率用符号N0表示，它是保持循环运动所必须付出的代价。这两者的比?0 = Q0 / N0定义为制冷系数。
根据热力学第一定理，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为Q + N = m ( h2 - h1 ) （1-1）
式中：Q---单位时间内加给系统的热量（kW）；
N---单位时间内加给系统的功（kW）；
m---流进或流出该系统的稳定质量流量（kg/s）；
h---比焓（kj/kg）;
下标1、2---流体流进系统和离开系统的状态点。
当热量和功朝向系统时，Q和N取正值。该方程可单独适用于制冷系统的每一个设备。
①节流机构
制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功，Q = 0，N = 0。故方程（1-1）变为0 = m ( h3 - h4 ) h3 = h4
因此，可以认为节流前后其焓值不变。节流阀出口处（点4）为两相混合物，它的焓值也可由下式表示：
h4=（1- x4）hf0 + x4 hg0 (1-2)
式中：hf0---蒸发压力p0下的饱和液体焓值；
hg0---蒸发压力p0下的饱和蒸汽的焓值。
将上式移项并整理，得到
x4=（h4 - hf0）/（h g0- hf0）(1-3)
点4的比容为：
v4 = (1-x4) vf0 + x4 vg0 (1-4)
式中：vf0---蒸发温度t0下饱和液体的比容(m3/kg);
vg0---蒸发温度t0下饱和蒸汽的比容(m3/kg);
②压缩机
如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量，由式（1-1）得
N0 = m ( h2 - h1) （kW）（1-5）
式中：( h2 - h1)表示压缩机每压缩并输送1kg 制冷剂所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。由于节留过程中制冷剂对外不作功，因此循环的比功与压缩机的比功相等。
③蒸发器
被冷却物体通过蒸发器向制冷剂传递热量Q0，因蒸发器不作功故方程（1-1）变成Q0 = m ( h1 –h4 ) = m ( h1 –h3 ) （kw）（1-6）
由上式可以看出，制冷量与两个因素有关，即制冷剂的质量流量m和制冷剂进出蒸发器的焓差( h1 –h4 )。前者与压缩机的尺寸和转速有关，后者与制冷剂的种类和工作条件有关。( h1 –h4 )称为单位质量制冷量（简称单位制冷量），它表示每千克制冷剂在蒸发器内从被冷却物体中吸取的热量，用q0表示。
质量流量m和容积V有关，
V = m v (m3/s) (1-7)
式中：v为制冷剂的比容。在压缩过程中它是一个变量，由于压缩机进口处的比容v1和压缩机的尺寸紧密相关，因此我们用v1代入方程式（1-7），则有：
V1 = m v1或m = V1 / v1 (1-8)
将方程式（1-8）代入方程式（1-6），得到
Q0 =V1（h1 - h4）/ v1
由上式可以看出，制冷量也可以用另外两个因子来表示：压缩机进口处蒸汽的容积流量V1和（h1 - h4）/ v1。前者取决于压缩机的尺寸和转速，后者取决于制冷剂的种类和工作条件。（h1 - h4）/ v1称为单位容积制冷量，用qv表示。它表示压缩机每吸入1m 3制冷剂蒸汽（按吸气状态记）所制取的冷量。
④冷凝器
假设制冷剂在冷凝器中向外界放出的热量为Qk，那么
Qk = m ( h2 - h3 ) (1-10)
式中( h2 - h3 )称为冷凝器单位热负荷，用qk表示. 它表示每千克制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。
⑤制冷系数
按定义，在理论循环中?0 = q0/w0 = (h1-h4)/(h2-h1)
汽车空调热负荷设计计算
理想的车内温度夏季为25℃~27℃，冬季为16℃~25℃，相对湿度为45%~60%时，人体感觉舒适。
一、车内设计参数的选择
车内设计参数可以遵循以下原则：
（1）夏季车内温度应取在25℃~27℃，最高不超过28℃，冬季可取为16℃~22℃。
（2）在夏季，考虑到车内外温差过大时容易引起“热冲击”，应对车内外温差有一定的限制，一般以℃5~7℃为宜，最大不要超过10℃。因此，建议夏季车内空调温度按下式选取：
tn = 20 + 1/2 ( tw – 20 ) (1)
式子中：tn ----车内空调温度（℃）
tw----车外环境空气温度（℃）
（3）车内相对湿度在45%~60%之间比较适宜。
（4）车内气流速度以0.3 m/s~0.5m/s为宜。
（5）根据“头冷脚凉”的原则，车内垂直方向温差应控制在头部温度比脚部温度低3℃左右。
（6）考虑到人的生理卫生要求，车内应引进一定量的新空气。由于车内新鲜空气引入量过大时会显著增加空调热负荷，应以最低标准保证11m3/人*h的新鲜空气补充量。
二、车外设计参数的选择
为了使空调热负荷设计计算结果有利于为制冷系统的设计提供参考依据，一般是把设计地的夏至这一天作为设计日，并以当天的逐时气温作为设计温度。相对湿度的选取可参考设计地夏季平均相对湿度。一般情况下，车外设计温度在36℃~38℃之间，相对湿度为50%~70%。
三、汽车空调热负荷的组成
（三个假设：①车身热传递为一维稳态导热；②车厢内的热负荷只使车内空气和部件的温度升高；③车内各部件的温度与车内空气的温度均匀一致。）
建立热平衡方程如下：
QW=QWB+QWG+QWBI+QE+QC+QM+QP+QV （2）
式中：QW ----空调热负荷（W）
QWB ----通过车顶与车门传导进入车内的热负荷（W）
QWG ----通过各玻璃表面以对流方式进入车内的热负荷（W）
QWBI ---通过各玻璃表面以辐射方式直接进入车内的热负荷（W）
QE ---从发动机室一侧传导进入车内的热符合（W）
QC ---从行李厢及车厢地板处传导进入车内的热负荷（W）
QM ----空调风机造成的热负荷（W）
QP ---车内驾驶人员及乘客散发的热负荷（W）
QV ---密封处泄露及补充新风进入车内的热负荷（W）
1、通过车顶与车门传导进入车内的热负荷
Qba = Ab (Idv + Id ) （3）
式中：Qba ----单位面积车体表面吸收的热量（W/m2）
