摘 要

本文通过相变对流传热分析计算方法对大众宝来1.8T型轿车空调制冷系统中的冷凝器进行了具体设计。分析比较了管带式冷凝器和平流式冷凝器的特点，根据实际情况选取合适的制冷剂，对冷凝器的工作条件进行了模拟和计算，分析了冷凝器换热过程和换热效率。通过对空调系统冷负荷需求和冷凝器负荷对比分析，验证本次轿车空调冷凝器设计可以满足轿车制冷工作需求。

论文主要研究了轿车冷凝器的工作原理和工作流程，对轿车冷凝器进行了设计和分析计算。

研究结果表明：车顶式冷凝器可以满足轿车空调制冷需求，也可以当作前置式冷凝器的辅助装置。

本文的特色：结合现实汽车参数合理设计空调系统中的冷凝器，并应用相变对流传热分析方法对冷凝器换热过程进行了计算验证，得到了冷凝器运行过程中制冷剂在各段的工作参数。

关键词：冷凝器；制冷剂；相变对流传热

Abstract

In this paper, the design of the condenser in the air conditioning and refrigeration system of Volkswagen Bora 1.8T is carried out by the phase change convection heat transfer calculation method. The characteristics of the belt condenser and the advection condenser were analyzed and compared. According to the actual situation, the suitable refrigerant was selected and the working conditions of the condenser were simulated and calculated. The heat transfer process and heat transfer efficiency of the condenser were analyzed. Through the air conditioning system cooling load demand and condenser load comparison analysis, verify the car air conditioning condenser design to meet the car cooling work needs.

This paper mainly studies the working principle and working flow of the car condenser, and designs and analyzes the car condenser.

The results show that the roof type condenser can meet the refrigeration demand of car air conditioning and can also be used as auxiliary device of front type condenser.

The characteristics of this paper： Combining the actual vehicle parameters with reasonable design of the condenser in the air conditioning system, and using the phase change convection heat transfer analysis method to verify the heat transfer process of the condenser, the refrigerant in the process of the refrigerant in the working parameters.

Key words：Condenser；Refrigerant；Phase transition convection heat transfer

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本课题的背景和意义 1

1.2 冷凝器的类型和结构 2

1.3 本设计的设计内容 3

第2章 汽车制冷系统和冷凝器特点 4

2.1 汽车的制冷方式 4

2.2 汽车制冷系统的组成 4

2.3冷凝器特点 4

2.4冷凝器设计要点 5

第3章 制冷剂选择 7

3.1制冷剂的作用 7

3.2制冷剂的选取和参数确定 7

第4章 冷凝器设计计算和安装 10

4.1实际车型的选择和尺寸 10

4.2 轿车空调冷负荷计算 10

4.2.1 工况条件的确定 10

4.2.2 冷负荷计算 10

4.3冷凝器设计计算 12

4.3.1 工况参数确定 12

4.3.2 冷凝管几何参数确定 13

4.3.3 确定冷凝器热负荷及空气流量 13

4.3.4 计算传热系数和平均温差 15

4.4计算过程分析 20

4.5冷凝器安装要求 21

第5章 总结 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 本课题的背景和意义

汽车已经成为人们生活出行所必不可少的工具，2017年的数据显示我们国家整体汽车保有量已经超过3亿辆，越来越多的人都拥有了自己的汽车。轿车为人们提供了便利，与此同时，人们追求越来越好的轿车乘坐舒适感。夏天高温乘坐轿车时，车内空调成为必不可少的降温工具。冬天低温乘坐轿车时，车内空调又成为必不可少的取暖工具。空气调节是实现提高乘客舒适度的主要手段，因此，为了得到广大消费者的亲睐，为人们提供更舒适的乘坐体验，各大汽车厂商都极其重视轿车内的空气调节，并将空气调节作为提升用户体验，提高舒适性的有效方法。车内空气调节也是汽车生产设计的一项关键技术，体现了现代车辆的先进性。因此，车内空调和制冷装置需要人们去研究和改进，进一步提高工作效率，为用户带来舒适的乘坐体验。车内空调的基本功能^[1]要求见表1.1。

表1.1 车用空调性能表

轿车的空气调节的实现工具是车辆空调和制冷装置。压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器是轿车空调系统的四个核心部件^[2]，它们通过管路相互连接，通过冷凝剂循环实现制冷效果。轿车的空调制冷装置是轿车重要的辅助系统，制冷和加热是其主要功能，除此之外还能实现通风和加湿等功能。其实现手段是将新鲜空气和车内浊气混合形成混合气，通过循环系统的一系列处理，将处理过的气体分类后一部分排到轿车外，一部分通过出风口进入轿车内，达到改善轿车内部气体环境，提升乘客乘坐的舒适度^[3]。现在先进的空调制冷装置还能为客户提供各种先进的空气调节体验，比如智能控制功能，车内空气分区功能等。图1.1是轿车空调系统工作原理图。工作循环过程从压缩机做功开始，压缩机做功驱动制冷剂使其循环于密闭的空调制冷系统，在压缩机做功驱动下，制冷剂从进入压缩机前的低温低压气体转化成高温高压气体。通过管路输送到冷凝器后，高温高压的制冷剂通过冷凝器的传热和前方冷却风进行换热，释放热量后发生相变，由高温高压气体状态变成中温高压液体。此时，由风扇驱动所产生的是热风，可以用于冬季时轿车内空调的空气加热。中温中压液体状态的制冷剂由管路流入储液干燥过滤器，经过干燥和过滤等处理后变成常温常压液态制冷剂，随后进入膨胀阀。膨胀阀加工处理制冷剂使其成为低压低温液态制冷剂，之后进入蒸发器^[4]。车内浊气和新鲜空气组成的混合气在蒸发器中和低温低压雾状制冷剂交换热量，低温低压液态制冷剂吸收热量成为低温低压气体，混合气放出热量得到冷却形成冷风，通过出风口被排入轿车内，在夏天高温时达到改善车内温度的效果。只要压缩机连续工作，通过制冷剂在空调系统中不断进行气相变化，吸收热量，释放热量，从而产生制冷效果。