理论教育 汽车空调热转换装置的结构和散热效果分析

汽车空调热转换装置的结构和散热效果分析

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:汽车空调常见的热转换装置有冷凝器和蒸发器。这种冷凝器结构比较简单,加工方便,但其散热效果差,一般用在大中型客车的制冷装置上。管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好,其散热效果一般可提高10%左右,但工艺复杂,焊接难度大,且材料要求高,一般用在小型汽车的制冷装置上。它由圆桶集管、铝制内肋扁管、波形散热翅片及连接管组成,它是为适应R134a制冷剂而研制的新结构冷凝器。

汽车空调热转换装置的结构和散热效果分析

当一个物体在另外一个静止物体表面进行急剧运动时,就会产生热量。在汽车空调中制冷剂在压缩机的压缩下变成高温高压的制冷剂,而高温高压的制冷剂在管路中急剧运动产生热量,那么空调系统是怎样进行制冷的呢?这是通过热转换装置来完成的。

汽车空调常见的热转换装置有冷凝器和蒸发器

1.冷凝器

汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子散热片组合起来的热交换器,其采用强制风冷式散热。

作用:对压缩机排出的高压高温制冷剂蒸气散热(将热量排向大气)降温,使其凝结为液态高压制冷剂。

冷凝器按结构形式不同可分为管片式、管带式、鳍片式和平行流动式冷凝器。

(1)管片式冷凝器 管片式冷凝器由铜质或铝质圆管套上散热片组成。片与管组装后,经膨胀和收缩处理,使散热片与散热管紧密接触,以保证热传递的顺畅并与其他附件组合成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单,加工方便,但其散热效果差,一般用在大中型客车的制冷装置上。管片式冷凝器结构如图2-47所示。

(2)管带式冷凝器 管带式冷凝器是由多孔扁管与S形散热带焊接而成。管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好,其散热效果一般可提高10%左右,但工艺复杂,焊接难度大,且材料要求高,一般用在小型汽车的制冷装置上。管带式冷凝器结构如图2-48所示。

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图2-47 管片式冷凝器结构图

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图2-48 管带式冷凝器结构图

(3)鳍片式冷凝器 鳍片式冷凝器是扁平的多孔管道表面直接锐出鳍片状散热片,然后装配成冷凝器。

由于散热的鳍片与管子为一个整体,因而存在接触热阻,散热性能特别好。另外,管片之间无需复杂的焊接工艺,加工性好,节省材料,而且抗振性也特别好,是目前较先进的汽车空调冷凝器。鳍片式冷凝器结构如图2-49所示。

(4)平行流动式冷凝器 平行流动式冷凝器也是一种管带式结构,如图2-50所示。它由圆桶集管、铝制内肋扁管、波形散热翅片及连接管组成,它是为适应R134a制冷剂而研制的新结构冷凝器。

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图2-49 鳍片式冷凝器结构图

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图2-50 平行流动式冷凝器结构图

(5)冷凝器日常维护与维修

1)日常维护:

①冷凝器的外部散热片应定期清理。因为灰尘、昆虫、树叶及外来其他异物积聚在散热片间,使空气不能通过,降低了冷凝器的散热能力,使制冷效率降低或不制冷。另外,冷凝器的散热片及盘管表面灰尘层和油层也会影响冷凝器的散热。

冷凝器散热片及盘管必须保持表面干净才有最好的散热性能,因此应经常对其进行检查清洁,并用软毛刷和水清洗。

注意:不要用硬毛刷和高压水清洗,不要弄弯散热片。

②冷凝器的内部盘管泄漏也是常见故障,因为冷凝器承受高温高压,所以漏洞不宜自行采用焊接方法修理,通常要由专业修理人员修理,或发现冷凝器有泄漏后更换新品。(www.daowen.com)

2)维修:在拆卸和安装冷凝器前,应拆除影响操作的其他附件,并对车辆表面涂层进行保护。

①拆下顶盖固定机构和其他妨碍拆卸冷凝器的导线和部件。

②拆下冷凝器顶部的制冷剂进入气管,并拆下管路与进口密封O形圈。

③拆下冷凝器底部的液态制冷剂流出管,并拆下管路与出口密封O形圈。

④拆下并保存好支撑冷凝器的连接螺栓螺母,从车上取下冷凝器。

在安装冷凝器时要注意:在连接冷凝器的管接头时,要注意分清制冷剂的进口和出口。

从压缩机输出的高压气态制冷剂,必须从冷凝器上端进口进入,再流动到下部管道,冷凝成液态的制冷剂沿下方出口流出,进入储液干燥器。此顺序绝对不能接反,否则会引起制冷系统压力升高,冷凝器和压缩机胀裂的严重事故。同时,冷凝器在未装连接管接头之前,不要长时间打开管口的保护管,尽量缩短制冷系统的开放状态时间,以免潮气进入制冷系统内部。

2.蒸发器

蒸发器也是一种换热装置,外形近似冷凝器,但比冷凝器窄、小、厚,其目的是为了在鼓风机的风力通过它时,能输送更多的冷气。其按结构分为管片式、管带式和层叠式等。

(1)管片式蒸发器 如图2-51所示,它由铜质或铝质圆管套上铝翅片组成,经胀管工艺使铝翅片与圆管紧密接通。其结构较简单,加工方便,但换热效率较差,翅片安装环翻片破裂是生产厂家遇到的最大难题。安装贴合不紧或破裂,都会使换热性变差。目前可采用共熔合金固化工艺制出新型铝合金高强度翅片,这种材料内含有直径为2μm的颗粒合金,因颗粒间距很小,阻碍颗粒的错位流动和塑性流动,于是材料强度得以提高,获得了良好成型性能,解决了翻片破裂问题。

(2)管带式蒸发器 如图2-52所示,管带式蒸发器由多孔扁管与蛇形散热铝带焊接而成,工艺比管片式复杂,需采用双面复合铝材(表面覆一层0.02~0.09mm厚的焊药)及多孔扁管材料。该种蒸发器换热效率可比管片式提高10%左右。

(3)层叠式蒸发器 如图2-53所示,层叠式蒸发器由两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道,每两片通道之间夹有蛇形散热铝带。这种蒸发器也需要双面复合铝材,且焊接要求高,因此,加工难度最大,但其换热效率也高,结构也最紧凑。采用R134a的汽车空调就应用这种层叠式蒸发器。

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图2-51 管片式蒸发器

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图2-52 管带式蒸发器

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图2-53 层叠式蒸发器

(4)蒸发器的维护与检修

1)蒸发器的内部盘管泄漏是常见故障,泄漏处不宜自行采用焊接方法修理,要由专业修理人员修理,如发现蒸发器泄漏最好更换新品。

2)蒸发器的吸热片及盘管必须保持表面干净才有利于热交换,应经常检查保持清洁。如果蒸发器的外部吸热片堵塞(灰尘、油污等其他异物积聚在吸热片间)使空气不能通过,制冷效率降低,要用软毛刷(软布、棉纱)和清水清洗,注意不要用硬毛刷和高压水冲刷,不要弄弯吸热片。

3)蒸发器及连接管路内部压力较低,使用维护中尽量避免软管弯折角度过大或受到挤压导致管路不畅,充灌制冷剂时避免制冷剂污染,防止杂质进入系统。

注意:如果进入蒸发器的制冷剂过多(系统内加注制冷剂过多是由膨胀阀等节流装置失效等原因引起),蒸发器就会出现溢出现象,制冷剂既不能很快沸腾也不能很快汽化,导致制冷剂压力及温度过高的不良制冷情况,甚至液态制冷剂直接进入压缩机,造成压缩机的压缩行程“压缩”了不可压缩的液态制冷剂,损坏压缩机。相反,如果制冷剂量过少,蒸发器会出现制冷剂缺乏,这是因为制冷剂进入蒸发器后很快沸腾或汽化而导致制冷效果不良。在此工况下,系统的过热现象很严重。

(5)蒸发器与冷凝器的区别 蒸发器是利用制冷剂的蒸发吸热作用,吸收车内空气中的热量,使车内空气温度降低。同时,液态制冷剂进入蒸发器后,制冷剂在蒸发器盘管内沸腾汽化由液态蒸发成气态。而冷凝器则是散发制冷剂蒸气的热量,使制冷剂由高温的气态凝结成中温的液态。

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