空调制冷系统匹配计算书

空调制冷系统匹配计算书

编号: - KT-002

空调制冷系统匹配计算书

项目名称：A级三厢轿车设计开发

项目代号：

编制： 日期： 2010-10-17

校对： 日期：

审核： 日期：

批准： 日期：

无锡同捷汽车设计有限公司

2010年10月

空调系统制冷热负荷计算书

目 录

1 空调制冷系统匹配计算的目的 ............................. 3

2 制冷循环热力计算 ....................................... 3

2.1 设计工况的确定 ....................................... 3

2.2 各状态点参数的确定 .................................... 3

2.3 制冷剂质量流量和体积流量 .............................. 4

3 压缩机选型校核 ......................................... 4

3.1 所需压缩机排量 ........................................ 4

3.2 所选压缩机与汽车的动力匹配计算 ....................... 4

3.2.1 汽车行驶速度及传动比 ........................................ 4

3.2.2 与汽车的动力匹配计算 ........................................ 4

3.3 设计工况下的压缩机性能 ............................... 5

3.4 怠速工况下的制冷量校核 ................................ 6

3.5 压缩机允许最高转速校核 ................................ 6

4 冷凝器能力计算 .......................................... 6

5 蒸发器能力计算 .......................................... 6

6 送风量的确定 ............................................ 6 空调制冷系统匹配计算书

CP08空调制冷系统匹配计算书

1 空调制冷系统匹配计算的目的

制冷系统匹配计算的目的有三个：

a)所选压缩机的能力是否合理；

b)压缩机与汽车的动力匹配是否合理；

c)确定所需配置多大的冷凝器和蒸发器。

2 制冷循环热力计算

2.1 设计工况的确定

空调系统的工作压焓图如图1所示：

图1 空调系统工作压焓图

冷凝压力Pk＝1.5MPa(表压)； 对应的冷凝温度tk＝55.2℃；

蒸发压力P0＝0.3MPa(表压)； 对应的蒸发温度t0＝0.67℃；

蒸发器过热度 Sh＝10℃； 冷凝器过冷度Sc＝5℃；

2.2 各状态点参数的确定

点1（蒸发器出口）：

压力P1＝0.3MPa； 温度t1＝10℃；

焓值h1＝407kJ/kg； 比容v1＝0.073m3/kg

点2（压缩机出口）：

压力P2＝1.5MPa； 温度t1≈75℃；

点3（膨胀阀前）：

压力P3＝1.5MPa； 温度t3＝55.2－5＝50.2℃；

焓值h3＝200kJ/kg；

点4（蒸发器进口）：

压力P1＝0.3MPa； 温度t4＝0.67℃；

焓值h4＝h3＝200kJ/kg； 空调制冷系统匹配计算书

2.3 制冷剂质量流量和体积流量

质量流量 m=Q0/q

式中：

Q0--系统制冷量，根据车身热平衡计算确定，本车空调系统制冷量为3.8kW

q--单位质量制冷量，q=h1－h4

所以 )(41hhQm

)200407(8.4skg/0232.0

体积流量: smlvmV/169410073.00232.061

3 压缩机选型校核

3.1 所需压缩机排量

)(vpnVV

V---体积流量，如上计算，取V=1694ml/s；

n----压缩机转速，选用涡旋式压缩机，取n=1800rpm；

v---压缩机容积效率,取v=0.8；

故

rml/6.70

产品车选用的是南京奥特佳66压缩机。下面根据压缩机的性能曲线对制冷量和传动比是否合适、消耗功率是否与发动机功率相匹配进行校核。

3.2 所选压缩机与汽车的动力匹配计算

3.2.1 汽车行驶速度及传动比

行驶速度： V=40km/h

压缩机皮带轮直径： d压=100mm

发动机皮带轮直径： d发=125mm

发动机/压缩机传动比：

3.2.2 与汽车的动力匹配计算

当发动机在三档位置行使时，计算如下：

变速箱主减速比 467.40i

变速箱3档减速比 346.13i

轮胎滚动半径 mr293.0

对应发动机转速 rpmriiVno2178377.03发

压缩机转速 rpminn272325.12178传发压

发动机在此时的功率约为23.3KW。 25.1100521压发传ddi)8.0601800(1694)(vpnVV 空调制冷系统匹配计算书

当发动机在四档位置行使时，计算如下：

变速箱4档减速比 912.04i

轮胎滚动半径 mr293.0

对应发动机转速 rpmriiVno1476377.03发

压缩机转速 rpminn184525.11476传发压

发动机在此时的功率约为14.4kW。

在三、四档，40 km/h时，压缩机的平均转速

n = (2723+1845)/2 =2284rpm

压缩机与发动机的动力匹配表见表3-1。

表3-1 压缩机与发动机动力匹配表

3.3 设计工况下的压缩机性能 项目 单位 数值

压缩机皮带轮直径 mm 100

发动机皮带轮直径 mm 125

发动机/压缩机传动比 1.25

汽车行驶速度 km/h 40

主减速比 4.467

车轮滚动半径 m 0.293

三档变速器速比 1.346

发动机转速（三档） rpm 2178

压缩机转速 rpm 2723

此工况下发动机的功率 kW 约23.3

压缩机消耗功率 kW 2.5

四档变速器速比 0.912

发动机转速（四档） rpm 1476

压缩机转速 rpm 1845

此工况下发动机的功率 kW 约14.4

压缩机消耗功率 kW 1.7

压缩机平均转速 rpm 2284

压缩机平均转速下的功耗 kW 2.1 空调制冷系统匹配计算书

根据奥特佳样本上压缩机性能曲线图，查得压缩机转速rpmn2284压时：

制冷量kWQ2.50； 消耗功率kWN1.2。

压缩机的制冷量刚好满足系统的要求，

压缩机功耗占发动机后备功率比

N压/N发 = 1.6/（（23.3+14.4）/2） = 11.1 %

由上述计算发现，压缩机与发动机的功耗比满足要求。

3.4 怠速工况下的制冷量校核

怠速时发动机的转速： 800rpm

怠速时压缩机的转速： 1000rpm

在压缩机性能曲线图上查得怠速工况的制冷量约为：1.05kW

3.5 压缩机允许最高转速校核

压缩机的允许最高连续转速为： 10000rpm

发动机最高转速：6000rpm

对应的压缩机最高转速： 7500rpm

压缩机的最高转速低于允许最高（连续）转速。

4 冷凝器能力计算

冷凝器热负荷：2.78.45.15.10QQkkW

计算所得冷凝器负荷比为1.5:1，由于计算时忽略工质沿程阻力损失、局部阻力损失、外表面污垢热阻等因素，再加上进风效果的影响，实际上冷凝器换热能力应大于9.5kW。

5 蒸发器能力计算

蒸发器制冷量WQk8.40。

6 送风量的确定

风机的送风量：)(v0出入hhQ

式中：0Q---蒸发器制冷量；

入h--蒸发器入口空气焓值；

出h—蒸发器出口空气焓值； 空调制冷系统匹配计算书

蒸发器入口的空气状态：

入口温度 Ct27入

入口空气相对湿度 %50入

出口空气状态取为：

出口温度Ct8出

出口空气相对湿度%09出

蒸发器进出口空气状态确定后，就可以通过查湿空气焓湿图确定各参数值：

kgkJh/2.55入 kgkJh/0.32出

入口空气的比容v为 0.86/3mkg

所以，风机的送风量：

Va=4.8×3600×0.86/（55.2-23.0）=462m3/h

实际送风量的确定还需要综合考虑蒸发器迎面风速、车内气流组织、风机及风道噪声等因素，因此实际送风量不应低于以上计算结果。在鼓风机的压头能克服车内空调器（HVAC）与风道的阻力时鼓风机的风量应大于450m3/h。