汽车空调绪论第一章课件

2024/7/31课程程简介：介：本课程介绍有关汽车空调的基本理论，包括：空调和蒸汽压缩制冷循环的基本原理；压缩机、蒸发器、冷凝器等的结构、工作原理；空调系统的检修。课程安排及考核：总学时16课时，讲课14学时，实验2学时；考核：随堂考试；2024/7/32本课程主要学习内容空气调节的发展历史汽车空调的制冷原理汽车空调制冷系统类型和结构组成汽车空调装置分类和布置汽车空调采暖与通风汽车空调控制系统汽车空调的检修汽车空调技术的发展2024/7/33空调的应用：2024/7/34绪论重点：1空调的定义2汽车空调的功用2024/7/35一、一、空空调（空气（空气调节）的定）的定义通常通常讲的空的空调是？是？-指其制冷功能。指其制冷功能。所所谓空空调，既是按照人，既是按照人们的使用目的，用人的使用目的，用人为的方法把一定空的方法把一定空间范范围内的空气温度、内的空气温度、湿度、湿度、洁净度和气流速度度和气流速度调节控制在要求控制在要求的范的范围内的内的过程。程。2024/7/36二、二、汽汽车空空调的功用的功用主要有四个方面：1）对车室内空气的更换和净化；2）制冷：即我们常说的冷风，夏季气温较高降低车内温度,同时用于雨天去除汽车门窗玻璃上的雾；3）加热：即我们常说的暖风，在低温时开启，用于取暖，同时去除汽车门窗玻璃上的霜；4）控制车内空气的湿度：通过冷热空气的混合，从而良好地控制车室内的空气湿度，提高舒适度。（夏天开空调运行停车后，地面有水）2024/7/37三、三、空气空气调节及汽及汽车空空调的的发展展历史史15世纪末，意大利达芬奇制造了第一台通风机，为空调工程准备了基本条件；1872年美国波义耳设计制成了第一台氨制冷压缩机，为空调工程的发展奠定了坚实的基础。19世纪后半叶，克勒谋（StuartW.Cramer）设计并在纺织厂安装了空气调节系统，获得了60多项专利权。1906年，克勒谋正式定名了AirConditioning的英语名称。1901年，开利尔（WillisH.Carrier）创建了世界上第一所暖通实验室，为空调发展史建立了一个重要的里程碑，美国人尊称他为“空气调节之父FatherofAirConditioning”。2024/7/381927年，第一台暖风汽车空调在美国出现。1940年，美国通用开始生产制冷空调。1954年，生产出冷暖一体化空调。1973年，美国通用和日本五十铃公司联合开发了微机控制的汽车空调。从此，功能完备的汽车空调便在全球得到普及应用。2024/7/39第一章第一章 汽汽车空空调制冷原理制冷原理本章重点：制冷的基本原理制冷剂的特性使用制冷剂应注意的事项制冷剂压焓图理论制冷循环的四个过程本章难点：理论制冷循环的四个过程2024/7/310第一节热力学基础一、与空调有关的常用名词名称描述单位代号1.温度：用来衡量物质冷热程度的物理量。2.常用温度单位摄氏度标准大气压下，冰水混合物的温度定为0，水沸腾的温度定为100，中间平分为100份。华氏度0-32，100-212，中间平均分成180份。t2=32+1.8t1t2热力学温度-绝对温度以0-273K，100-373K。t3=t1+273K-开尔文t3t12024/7/3112.冷和热当触摸的物体温度低于体温时，人们的感觉-冷；当触摸的物体温度高于体温时，人们的感觉-热。3.显热和潜热显热：能使物质温度发生变化的那部分热；潜热：能使物质状态发生变化而温度不变的那部分热。TQ50 100 0 冰水+冰水蒸气+水蒸气单相区吸收的热量使物质温度上升属于显热给冰加热两相区吸收的热量没有使物质温度发生变化属于潜热solid2phaseliquid2phasevapour2024/7/3124.热量：当物质有热出入而使温度发生变化时，温度变化的大小与出入热的量有关，这种热的量叫热量。单位：焦耳（J）热量高温物体低温物体热的传递方式：传导对流辐射5.湿度：一定体积和温度的空气中所含水蒸气的多少叫湿度。需要传热介质不需要传热介质2024/7/3136.压力相对压力：以大气压力为基准而测得的压力（表压）；绝对压力：以绝对真空为基准而测得的压力；绝对压力相对压力相对压力(真空度）绝对压力大气压力绝对真空2024/7/314压力的计算及单位单位面积上所承受的法向作用力。1Mpa=1*106pa1bar=1*105pa7.7.送风压力：送风压力：送风机进、出口之间的压差。送风机进、出口之间的压差。8.8.制冷能力：单位工作时间内制冷机所能转移的热制冷能力：单位工作时间内制冷机所能转移的热 量的多少。（单位：量的多少。（单位：J/h)J/h)9.9.制冷负荷：制冷机需要转移的总热量。制冷负荷：制冷机需要转移的总热量。2024/7/315二二 有关制冷有关制冷剂状状态的的术语1 饱和蒸气：制冷和蒸气：制冷剂液体和蒸气共存，二者液体和蒸气共存，二者可相互可相互转换而而处于于动态平衡的状平衡的状态，叫，叫饱和蒸气。和蒸气。2 饱和温度：和温度：饱和蒸气的温度叫和蒸气的温度叫饱和温度。和温度。3 饱和和压力：力：饱和蒸气的和蒸气的压力叫力叫饱和和压力。力。饱和温度和和温度和饱和和压力之力之间有一定关系：有一定关系：饱和和压力越高，力越高，饱和温度越高。和温度越高。如：氨如：氨-饱和温度和温度为30时，饱和和压力力为11.69bar;饱和温度和温度为40时，饱和和压力力为15.85bar。不同种不同种类的制冷的制冷剂温度和温度和压力的力的变化关系不化关系不同。同。2024/7/3164湿蒸气：含有饱和液的饱和蒸气称为湿饱和蒸气，简称湿蒸气。5干度：X=湿蒸气中的蒸气量/湿蒸气总量干饱和蒸气X=1饱和液X=02024/7/3176焓与压焓图焓（h）：指制冷剂在各种状态下保有的能量。包括内能：分子热运动的总能量（平、转、振）-U外能：为保持一定的比容与外压相对抗而具有的能量-pvh=U+pV (KJ/Kg)制冷剂压焓图：用来描述制冷循环中，制冷剂状制冷剂压焓图：用来描述制冷循环中，制冷剂状态变化的曲线。态变化的曲线。2024/7/318Cm-饱和液线；Cn-干蒸气线；红色-等温线一个临界点两条饱和线三个状态区一条等温线制冷剂压焓图：制冷剂压焓图：2024/7/319第二第二节 制冷的基本原理及制冷循制冷的基本原理及制冷循环TQ50 100 0 冰冰+水水水+蒸气水变成蒸汽-吸热蒸发可以制冷于水于水吸热吸热于环境于环境散失热，温度降低散失热，温度降低我们曾经有过的体验？2024/7/320一一、制冷的基本原理、制冷的基本原理 当液体蒸发成气体时，从周围环境中吸收热量当液体蒸发成气体时，从周围环境中吸收热量而使周围环境温度降低。而使周围环境温度降低。二二、简单的制冷装置、简单的制冷装置热量高温物体低温物体2024/7/321我们需要连续的制冷，如何实现？将蒸发的制冷剂回收-液化-再蒸发-2024/7/322连续循循环的条件的条件热力学第一定律：能量守衡定律；力学第一定律：能量守衡定律；热力学第二定律：力学第二定律：热量只能自量只能自发的从高温物的从高温物体体传向低温物体，从低温物体汲取能量必向低温物体，从低温物体汲取能量必须付出代价（做功、耗能）。付出代价（做功、耗能）。2024/7/323三三 蒸气蒸气压缩式制冷循式制冷循环车室内制冷循环2024/7/324以压缩机和膨胀阀为界：以压缩机和膨胀阀为界：低压侧：制冷剂呈低温低压状态，相应的管低压侧：制冷剂呈低温低压状态，相应的管道称为低压管道称为低压管-L；高压侧：制冷剂呈高温高压状态，相应的管高压侧：制冷剂呈高温高压状态，相应的管道称为高压管道称为高压管-H；高压侧低压侧2024/7/325重点问题回顾：空调的定义汽车空调的功用显热和潜热制冷的基本原理我们需要连续的制冷，如何实现？将蒸发的制冷剂回收-液化-再蒸发-制冷机能在动力机的驱动下连续地将热量从低温热源转移到高温热源。制冷机2024/7/326蒸气蒸气压缩式制冷循式制冷循环车室内制冷循环蒸2024/7/327蒸发器蒸发器膨胀阀膨胀阀冷凝器冷凝器压缩机压缩机吸热散热2024/7/328第三第三节 制冷制冷剂及冷及冷冻润滑油滑油一一 制冷制冷剂（Refrigerant)概念概念 制冷制冷剂：制冷系：制冷系统中，完成中，完成热量量传递的工作的工作介介质。又称。又称为制冷工制冷工质、冷媒。、冷媒。制冷制冷剂在制冷系在制冷系统的各个部件的各个部件间循循环流流动，以以实现能量的能量的转换和和传递。使制冷机从低。使制冷机从低温温热源吸源吸热，向高温，向高温热源放源放热，实现连续的制冷。的制冷。2024/7/3292制冷剂的应用历史最古老的制冷剂：冰、深井水等天然冷源。第一代制冷剂：空气、CO2、乙醚等作为压缩式制冷剂。CO2：由于臭氧层破坏和温室效应对环境的影响、使用人工合成制冷剂不可预知的危险等原因,汽车空调制冷剂替代的研究在20世纪90年代转向CO2。其具有环保、单位容积制冷量大、安全价廉、不必回收、冷暖两供空调系统效率高等优点,因而在汽车空调领域具有良好的应用前景。陈江平.自然工质二氧化碳汽车空调性能的实验研究.上海交通大学.2024/7/330第二代制冷剂代表：1872年英藉美国人波义耳-氨。属于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如氨R717。氨是中温制冷剂之一，蒸发温度为-33.4，使用范围是+5到-70，汽化潜热大，单位容积制冷量也大，用于大型冷库的制冷剂。纯氨对钢铁无腐蚀作用，含水会腐蚀铜和铜合金，故氨制冷系统中不采用铜和铜合金。氨的蒸气无色，有强烈的刺激气味。分解为氮和氢气，高温下泄漏有爆炸危险。2024/7/331第三代制冷剂：20世纪30年代，美杜邦公司-氟利昂氟里昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素被氯（CL）、氟（F）和溴（Br）代替后的衍生物的总称-卤代烃。国际规定用“R”作为这类制冷剂的代号，如R12、R22.等。2024/7/332氟利昂在高空受紫外线照射催化分离出的氯原子与臭氧发生反应，破坏大气中的臭氧层。文献资料2024/7/333第四代制冷剂：以R134a为代表的氟利昂的替代工质。其蒸发温度为-26.5。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是比较理想的R12替代制冷剂。主要存在效率降低、加剧温室效应的问题。2024/7/334以清华大学朱明善教授为首的科研小组，研制成功了CFC的理想绿色替代产品-东岳清华系列制冷剂。技术特点：热工性能好，比CFC和R134a节能效果明显，COP值（综合能效比）提高10以上，制冷速度快，制冷量大；是对保护大气臭氧层、减少温室效应的一个重要贡献，具有国际领先水平，堪称为第五代制冷剂。在2002年获得的国际统一编号分别是R415A、R415、R418A。2024/7/3353.制冷剂的特性1）物质的状态发生变化时，物质本身的化学性质不发生变化；2）蒸发温度和蒸发压力低-易于蒸发，可以制取较低的温度；R12的标准蒸发温度为-29；R134a的标准蒸发温度为-26.5；3）冷凝压力低-以免制冷设备的强度要求过高。降低制冷剂向外渗漏的可能、降低压缩功；4）凝固点很低-低温下仍能正常流动；5）无毒，不易燃，对金属无腐蚀作用。2024/7/3364.汽车空调用制冷剂1）氟利昂R12（CFC-12）-分子式CCl2F2氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性质稳定的制冷剂。氟利昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。优点：作为制冷剂，热力性能好。缺点：过多的进入大气会破坏臭氧层。早期的汽车空调制冷剂都是用R12。2024/7/3372）R134a（HFC-134a)-分子式CH2F-CF3热力学性能与R12相近，但不含Cl，所以使用R134a作为制冷剂的冰箱、空调被称为是绿色的、环保的-无氟冰箱。沸点-26.5，冰点：-101.62024/7/338制冷剂在汽车空调系统中的分布2024/7/3395.使用制冷使用制冷剂剂的注意事的注意事项项：1）盛有制冷剂的钢瓶，应放置在阴凉、干燥、通风的库房中；（标准大气压下制冷剂的蒸发温度在零下几十度,p52。）2）如有泄漏，应避免明火和高热金属；3）避免直接接触人体；若不慎将制冷剂溅到皮肤上应如何处理？a、用风扇吹干b、用火烤干c、用水冲洗d、用纸、布擦除4）制冷剂之间不能混用。2024/7/340二二 制冷机油制冷机油制冷机油又称作冷冻机油或冷冻润滑油。纯净时无味，呈淡黄色，混有杂质时呈棕黑色，并有强烈气味。1制冷机油的作用1）润滑作用：润滑轴承、活塞环、连杆曲轴等，减少磨损延长寿命；2）冷却作用：与制冷剂一起循环，因而能带走摩擦表面的热量；3）密封作用：润滑油渗入各密封面形成油封，阻止制冷剂的泄漏.2024/7/3412 制冷机油在空制冷机油在空调调系系统统中的状中的状态态：u大部分的制冷机油存留在压缩机内，一部分存留在冷凝器和蒸发器内。所以要求在更换压缩机、冷凝器或蒸发器时，应适当的补充一部分制冷机油；u一部分制冷机油融于制冷剂中，随制冷剂循环流动。u在空调系统的制冷剂排空后，融于制冷剂的制冷机油也被排出，所以在重新充注制冷剂前应适当的补充制冷机油；2024/7/3423对制冷机油的要求1）凝固点要低；2）化学性质要稳定；3）粘度适中,且受温度影响要小；4）闪点温度要高，以防燃烧或结炭；5）与制冷剂的互溶性要好；6）挥发性要差；7）不含水分(强吸湿品），以避免运行时产生冰堵；4注意事项制冷剂不同，使用的制冷机油也不同，制冷机油在R12与R134a两种系统中不能混用。2024/7/343第四节 蒸气压缩式制冷系统的热力循环理论循环的简化条件：理论循环的简化条件：1 压缩过程和节流减压压缩过程和节流减压过程是绝热的；过程是绝热的；2 蒸发过程和冷凝过程蒸发过程和冷凝过程都是在饱和状态下；都是在饱和状态下；3 忽略制冷剂在流动时忽略制冷剂在流动时的压力损失。的压力损失。一一 制冷系统的理论循环制冷系统的理论循环2024/7/344 1-2：压缩过程（压缩机）低温低压气体-高温高压体p、T、h均上升（作功）2-3-4：冷凝过程（冷凝器）高温高压气体-高温高压液体p不变，T先下降后不变，h下降（散热）4-5：节流膨胀过程（节流阀、节流管）高温高压液体-低温低压液体 P下降，T下降，h不变（绝热）5-1：蒸发过程低温低压液体-低温低压气体P不变，T不变，h上升（吸热）理论制冷循环理论制冷循环的四个过程：的四个过程：2024/7/345绪论、第一章知识点1.空调的定义。2.空调的功用有哪些？3.显热和潜热。4.制冷的基本原理是什么？5.简述压缩制冷的循环过程。6.对制冷剂有哪些要求？7.为什么要逐步停止R12和R134a的生产和使用？8.使用制冷剂时应注意哪些问题？如果使用不当会对人体造成哪些危害，如何处理？9.绘制蒸气压缩式制冷的理论热力循环图，说明热力循环图中各阶段焓值的变化情况及变化原因。2024/7/346历史资料：七十年代发现由于大量使用氟里昂（氯氟烃CFC）致使大气中的臭氧层被破坏，从而导致地球上的生物遭受紫外线的损坏，同时造成温室效应。1985年于维也纳制订了保护臭氧层维也纳公约。1987年年9月在加拿大的蒙特利月在加拿大的蒙特利尔召开了召开了专门性的国性的国际会会议，并并签署了署了关于消耗臭氧关于消耗臭氧层的蒙特利的蒙特利尔协议书，于，于1989年年1月月1日起生效，日起生效，对R11、R12、R113、R114、R115、R502及及R22等等CFC类的生的生产进行限制。行限制。1990年年6月在月在伦敦召开了敦召开了该议定定书缔约国的第二次会国的第二次会议，增，增加了加了对全部全部CFC、四、四氯化碳（化碳（CCL4）和甲基）和甲基氯仿仿（C2H3CL3）生）生产的限制，要求的限制，要求缔约国中的国中的发达国家在达国家在2000年完全停止生年完全停止生产以上物以上物质，发展中国家可推展中国家可推迟到到2010年。年。1992年于哥本哈根召开蒙特利尔议定书缔约国第四次会议，并决定逐步削减CFC工质产量、于2030年前完全停止使用HCFC工质。返回2024/7/347