1、汽车空调技术汽车空调技术 配配 套套 教教 材材 信信 息息 第第1章章 汽车空调概论汽车空调概论 1.1 热力学基础知识热力学基础知识 1.1.1温度与湿度温度与湿度 1.温度温度 温度（温度（temperature）是）是 用来衡量物体冷热程度的物理用来衡量物体冷热程度的物理 量，测量温度的标尺称为温标。量，测量温度的标尺称为温标。 工程上常用的温标有摄氏温标、工程上常用的温标有摄氏温标、 华氏温标和热力学温标三种。华氏温标和热力学温标三种。 图图1-1 温度计温度计 （1）干球温度和湿球温度）干球温度和湿球温度 干球温度（干球温度（dry-bulb temperature）是指用干球）是
2、指用干球 温度计测量空气温度时，干温度计测量空气温度时，干 球温度计所指示的温度，就球温度计所指示的温度，就 是我们通常使用的温度计所是我们通常使用的温度计所 测量的空气温度。测量的空气温度。 湿球温度（湿球温度（wet-bulb temperature）是指在稳）是指在稳 定条件下，湿球温度计所定条件下，湿球温度计所 指示的温度。指示的温度。 图图1-2 湿球温度的测定湿球温度的测定 标准湿球温度应在感温球周标准湿球温度应在感温球周 围有围有35m/s的风速。的风速。 空气的干球温度和湿球温度空气的干球温度和湿球温度 可以用干湿球温度计（图可以用干湿球温度计（图1-3） 测量。测量。 图图
3、1-3 干 湿 球 温 度 计 干 湿 球 温 度 计 （2）干湿球温差）干湿球温差 用干、湿球温度计测量未饱用干、湿球温度计测量未饱 和空气时，干、湿球温度计所显和空气时，干、湿球温度计所显 示的温度不同，湿球温度低于干示的温度不同，湿球温度低于干 球温度，二者形成的温差叫作干球温度，二者形成的温差叫作干 湿球温差，这个温差越大，表明湿球温差，这个温差越大，表明 空气越干燥，反之，空气越潮湿。空气越干燥，反之，空气越潮湿。 （3）露点温度）露点温度 湿度为湿度为100的温度叫作水蒸气凝结成露水的温度的温度叫作水蒸气凝结成露水的温度露露 点温度。点温度。 （4）冷凝温度）冷凝温度 冷凝温度是指
4、物质状态由气态转变为液态的临界温度。冷凝温度是指物质状态由气态转变为液态的临界温度。 一般来说，外界气压增加，冷凝温度会升高，反之则会降低。一般来说，外界气压增加，冷凝温度会升高，反之则会降低。 在汽车空调系统中，在冷凝器中制冷剂在一定高压下由在汽车空调系统中，在冷凝器中制冷剂在一定高压下由 气态变为液态时的温度称为冷凝温度。气态变为液态时的温度称为冷凝温度。 （5）蒸发温度）蒸发温度 蒸发温度是指物质状态由液态转变为气态的临界温度。蒸发温度是指物质状态由液态转变为气态的临界温度。 一般来说，外界气压增加，蒸发温度也会升高，反之则会降一般来说，外界气压增加，蒸发温度也会升高，反之则会降 低。低
5、。 在汽车空调系统中，在蒸发器中制冷剂低压汽化时的温在汽车空调系统中，在蒸发器中制冷剂低压汽化时的温 度称为蒸发温度。度称为蒸发温度。 2.湿度湿度 湿度（湿度（humidity）用来表示空气的含湿程度，）用来表示空气的含湿程度，1m3湿空湿空 气中所含水蒸气的重量，叫作空气的绝对湿度（气中所含水蒸气的重量，叫作空气的绝对湿度（absolute humidity）。由于湿空气是空气和水蒸气的均匀混合物，所）。由于湿空气是空气和水蒸气的均匀混合物，所 以绝对湿度在数值上等于水蒸气的含量，用以绝对湿度在数值上等于水蒸气的含量，用rw表示。表示。 相对湿度（相对湿度（relative humidit
6、y，RH）定义为湿空气中实）定义为湿空气中实 际所含的水蒸气量与同温度下饱和湿空气所含的水蒸气量的际所含的水蒸气量与同温度下饱和湿空气所含的水蒸气量的 比值，用比值，用 表示，即表示，即 %100 s w s w p p r r 式中式中 rw空气的绝对湿度；空气的绝对湿度； rs 饱和湿空气的密度；饱和湿空气的密度； pw空气中水蒸气的分压力；空气中水蒸气的分压力； ps 饱和湿空气中的水蒸气分压力（简称饱和水蒸气压力）。饱和湿空气中的水蒸气分压力（简称饱和水蒸气压力）。 空气的相对湿空气的相对湿 度可用湿度计进行度可用湿度计进行 测量。测量。 一般来说，当空一般来说，当空 气温度在气温度在
7、1526 之间、相对湿度在之间、相对湿度在 40%70%之间时，之间时， 人会感觉比较舒适。人会感觉比较舒适。 相对湿度的意义相对湿度的意义 相对湿度计相对湿度计 ？ 相对湿度计相对湿度计 1.1.2压力与真空度压力与真空度 常用的压力表示方式有绝对压力、表压力和真空度三种。常用的压力表示方式有绝对压力、表压力和真空度三种。 1.绝对压力绝对压力 绝对压力（绝对压力（absolute pressure）表示实际的压力值，）表示实际的压力值， 是把完全真空状态作为零值。是把完全真空状态作为零值。 2.表压力表压力 通过压力表上指示读出的压力值，称为表压力值，简称通过压力表上指示读出的压力值，称为
8、表压力值，简称 表压力（表压力（gauge pressure）。表压力是将标准大气压作为零）。表压力是将标准大气压作为零 值，在此基础上进行压力计量的结果，故又称为相对压力。值，在此基础上进行压力计量的结果，故又称为相对压力。 表压力一般用表压力一般用p表 表或 或pG表示。表示。 3.真空度真空度 低于大气压力的数值称为真空度（低于大气压力的数值称为真空度（vacuum degree）。）。 表压力表压力 p表 表=绝对压力 绝对压力p绝 绝大气压力 大气压力B 真空度真空度 p真 真=大气压力 大气压力B绝对压力绝对压力p绝 绝 图图1-5 压力与真空度的关系压力与真空度的关系 1.1.3
9、汽化与冷凝汽化与冷凝 1.物态变化物态变化 物质的存在状态称为物态。大部分物质存在三种状态，物质的存在状态称为物态。大部分物质存在三种状态， 即固态、液态和气态。即固态、液态和气态。 如图如图1-6所示，在压所示，在压 力一定的条件下，物质由力一定的条件下，物质由 液态转变为气态时，物质液态转变为气态时，物质 要吸收热量；物质由气态要吸收热量；物质由气态 转变为液态时，物质要散转变为液态时，物质要散 发热量。发热量。 图图1-6 物态变化与热量转移物态变化与热量转移 2.汽化汽化 物质由液态变为气态的过程称为汽化（物质由液态变为气态的过程称为汽化（vaporization）。）。 1kg物质由
10、液体转变为气体需要的热量（单位为物质由液体转变为气体需要的热量（单位为J或或kJ时），时）， 叫作该物质的汽化热。汽化过程有两种形式，即蒸发和沸腾。叫作该物质的汽化热。汽化过程有两种形式，即蒸发和沸腾。 蒸发（蒸发（evaporation）是指在任何温度下液体表面上所）是指在任何温度下液体表面上所 发生的汽化过程，蒸发过程一般为吸热过程。发生的汽化过程，蒸发过程一般为吸热过程。 沸腾是一种在液体表面和内部同时进行的汽化现象。任沸腾是一种在液体表面和内部同时进行的汽化现象。任 何一种液体只有在一定的温度下才能沸腾，沸腾时的温度称何一种液体只有在一定的温度下才能沸腾，沸腾时的温度称 为沸点。为沸点
11、。 在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只 能在一定温度下发生。制冷剂在蒸发器内吸收了热量后，由能在一定温度下发生。制冷剂在蒸发器内吸收了热量后，由 液态汽化为蒸气，这个过程就是沸腾（液态汽化为蒸气，这个过程就是沸腾（boiling）。）。 在制冷技术中，对蒸发一词通常是理解为液体的沸腾过程。在制冷技术中，对蒸发一词通常是理解为液体的沸腾过程。 3.冷凝冷凝 冷凝（冷凝（condensation）是指气态物质经过冷却（通过）是指气态物质经过冷却（通过 空气或水等热交换方式）使其转变为液态的过程。空气或水等热交换方式）使其转变为液态的过程
12、。 冷凝过程一般为放热过程。在制冷技术中，指制冷剂在冷凝过程一般为放热过程。在制冷技术中，指制冷剂在 冷凝器中由气态凝结为液态的过程，同时放出热量，放出的冷凝器中由气态凝结为液态的过程，同时放出热量，放出的 热量由冷却空气带走。热量由冷却空气带走。 在汽车空调制冷系统中，制冷剂在冷凝器中由气态变成在汽车空调制冷系统中，制冷剂在冷凝器中由气态变成 液态的变化过程就是一个冷凝过程。液态的变化过程就是一个冷凝过程。 1.1.4饱和温度与饱和压力饱和温度与饱和压力 液体和蒸气处于动态平衡状态，即饱和状态时所具有的液体和蒸气处于动态平衡状态，即饱和状态时所具有的 温度称为饱和温度（温度称为饱和温度（sa
13、turation temperature），所具有的），所具有的 压力称为饱和压力（压力称为饱和压力（saturation pressure），处于饱和状态），处于饱和状态 时，液体和蒸气的温度相等。时，液体和蒸气的温度相等。 饱和温度一定时，饱和压力也一定；反之，饱和压力一饱和温度一定时，饱和压力也一定；反之，饱和压力一 定时，饱和温度也一定。温度升高时，会在新的温度下形成定时，饱和温度也一定。温度升高时，会在新的温度下形成 新的动态平衡状态，即物质的饱和温度和饱和压力是一一对新的动态平衡状态，即物质的饱和温度和饱和压力是一一对 应的。应的。 1.1.5过冷与过热过冷与过热 1.过冷过冷 在
14、制冷技术中，“过冷”是对制冷剂液体而言的。将冷在制冷技术中，“过冷”是对制冷剂液体而言的。将冷 凝后的液体制冷剂在压力不变的情况下继续冷却，其温度就凝后的液体制冷剂在压力不变的情况下继续冷却，其温度就 会比冷凝时的饱和温度更低。当压力不变时，使液体制冷剂会比冷凝时的饱和温度更低。当压力不变时，使液体制冷剂 的温度低于该压力对应的饱和温度的热力过程称为过冷的温度低于该压力对应的饱和温度的热力过程称为过冷 （sup- er-cooling）。）。 处于过冷状态的液体称为过冷液体，其温度称为过冷温处于过冷状态的液体称为过冷液体，其温度称为过冷温 度。饱和温度与过冷温度之差称为过冷度（度。饱和温度与过
15、冷温度之差称为过冷度（degree of sup- er-cooling）。）。 2.过热过热 在制冷技术中，“过热”是对制冷剂气体而言的。使蒸发在制冷技术中，“过热”是对制冷剂气体而言的。使蒸发 器中的干饱和蒸气继续定压吸热的热力过程称为过热器中的干饱和蒸气继续定压吸热的热力过程称为过热 （super-heating）。）。 处于过热状态的干饱和蒸气称为过热蒸气。过热蒸气的处于过热状态的干饱和蒸气称为过热蒸气。过热蒸气的 温度称为过热温度，它比干饱和蒸气的饱和温度更高，两者温度称为过热温度，它比干饱和蒸气的饱和温度更高，两者 之间的温度差值称为过热度（之间的温度差值称为过热度（degree
16、of super-heating）。）。 如果保持蒸气的温度不变，对干饱和蒸气进行降压，也如果保持蒸气的温度不变，对干饱和蒸气进行降压，也 可以使干饱和蒸气转变为过热蒸气。可以使干饱和蒸气转变为过热蒸气。 在蒸气压缩制冷系统中，压缩机吸入和排出的制冷剂蒸在蒸气压缩制冷系统中，压缩机吸入和排出的制冷剂蒸 气都是过热蒸气。气都是过热蒸气。 1.1.6热量与热容热量与热容 1.热量热量 由于存在温差而导致的能量转化过程中所转移的能量称由于存在温差而导致的能量转化过程中所转移的能量称 为热量（为热量（heat）。热量的单位为焦耳（）。热量的单位为焦耳（J）。）。 热的传递有传导、对流和辐射三种形式。热
17、的传递有传导、对流和辐射三种形式。 2.热容热容 把单位质量的物质的温度升高把单位质量的物质的温度升高1K所需要的热量称为热容所需要的热量称为热容 （heat capacity）。热容大的物体有不易热和不易冷的性质。）。热容大的物体有不易热和不易冷的性质。 热容的单位为热容的单位为J/K。 1.1.7显热与潜热显热与潜热 物质受热，其温度就会上升，当温度上升到一定程度时，物质受热，其温度就会上升，当温度上升到一定程度时， 物质的存在状态就会发生变化。物质的存在状态就会发生变化。 a）冰（固态）冰（固态） b）吸热后变成水（液态）吸热后变成水（液态） c）吸热后变成水蒸气（气态）吸热后变成水蒸气
18、（气态） 图图1-7 水的物态变化水的物态变化 图图1-8 物态变化与显热及潜热的关系物态变化与显热及潜热的关系 1.1.8节流膨胀节流膨胀 节流膨胀（节流膨胀（throttling expansion）是较高压力下的流）是较高压力下的流 体（气体或液体）经多孔塞（或节流阀）后向较低压力方向体（气体或液体）经多孔塞（或节流阀）后向较低压力方向 进行的绝热膨胀过程。进行的绝热膨胀过程。 1节流前的流体截面；节流前的流体截面；2节流后的流体截面；节流后的流体截面；P1节流前的流体压力；节流前的流体压力； V1节流前的流体流速；节流前的流体流速；P2节流后的流体压力；节流后的流体压力；V2节流后的流
19、体流速节流后的流体流速 图图1-9 节流膨胀示意图节流膨胀示意图 1.1.9制冷能力与制冷负荷制冷能力与制冷负荷 1.制冷能力制冷能力 制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高温物体的制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高温物体的 装置。制冷能力的大小是以单位时间内所能转移的热量来表装置。制冷能力的大小是以单位时间内所能转移的热量来表 示的，单位为示的，单位为J/h。 2.制冷负荷制冷负荷 为了把汽车内部的空气热湿参数（温度和湿度）保持在为了把汽车内部的空气热湿参数（温度和湿度）保持在 一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车室内人体一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车室内人体
20、散发出的热量排到大气中去。这两种热量的总和就叫做制冷散发出的热量排到大气中去。这两种热量的总和就叫做制冷 负荷（负荷（cooling load）。）。 由于汽车制冷负荷受到车身形状及外界大气温度、湿度、由于汽车制冷负荷受到车身形状及外界大气温度、湿度、 车速等客观条件和乘员数量的影响，所以，汽车空调系统的车速等客观条件和乘员数量的影响，所以，汽车空调系统的 制冷负荷较大。制冷负荷较大。 1.1.10热力学基本定律热力学基本定律 1.热力学第一定律热力学第一定律 外界传递给系统的热量等于系统内能的增量和系统对外外界传递给系统的热量等于系统内能的增量和系统对外 所作的功的总和。所作的功的总和。 2
21、 .热力学第二定律热力学第二定律 热量不能自动地由低温物体（或物体的低温部分）传向热量不能自动地由低温物体（或物体的低温部分）传向 高温物体（或物体的高温部分）。但是，热量可以有条件地高温物体（或物体的高温部分）。但是，热量可以有条件地 由低温物体（或物体的低温部分）传向高温物体（或物体的由低温物体（或物体的低温部分）传向高温物体（或物体的 高温部分），这个条件就是要消耗外功。其关系表达式为：高温部分），这个条件就是要消耗外功。其关系表达式为： 式中：式中： 从高温热源放出的热量；从高温热源放出的热量； 从低温热源吸收的热量；从低温热源吸收的热量； 制冷压缩机所消耗的功。制冷压缩机所消耗的功。
22、 WQQ cH H Q c Q W 1.2汽车空调简介汽车空调简介 1.2.1汽车空调的功能汽车空调的功能 空调是空气调节（空调是空气调节（Air Conditioning，A/C）的简称，）的简称， 其含义是指在封闭的空间内，对空气的温度、湿度、流速及其含义是指在封闭的空间内，对空气的温度、湿度、流速及 清洁度进行调节和控制。相应地，空调系统的四个基本功能清洁度进行调节和控制。相应地，空调系统的四个基本功能 就是对封闭空间进行降温、除湿、清洁、通风。就是对封闭空间进行降温、除湿、清洁、通风。 a）降温）降温 b）除湿）除湿 图图1-10 空调系统的四个基本功能空调系统的四个基本功能 c）清洁
23、）清洁 d）通风）通风 汽车空调的基本功能是在任何气候和行驶条件下，改善汽车空调的基本功能是在任何气候和行驶条件下，改善 驾驶人的工作条件和提高乘员的舒适性。由于汽车空调的调驾驶人的工作条件和提高乘员的舒适性。由于汽车空调的调 节对象是车内的人，故偏重于人的舒适性的要求。节对象是车内的人，故偏重于人的舒适性的要求。 舒适性是由人对车内的温度、湿度、空气流速、含氧量、舒适性是由人对车内的温度、湿度、空气流速、含氧量、 有害气体含量、噪声、振动、气味、灰尘、细菌等参数指标有害气体含量、噪声、振动、气味、灰尘、细菌等参数指标 的感觉和反映决定的。的感觉和反映决定的。 衡量汽车空调质量的指标主要有四个
24、，即温度、湿度、衡量汽车空调质量的指标主要有四个，即温度、湿度、 空气流速和空气清洁度。空气流速和空气清洁度。 1.温度温度 在夏季人感到最舒适的温度是在夏季人感到最舒适的温度是2228，在冬季则是，在冬季则是 1618，且要求“头凉足暖”，温差大约为，且要求“头凉足暖”，温差大约为2。 2.湿度湿度 人觉得最舒适的相对湿度夏季是人觉得最舒适的相对湿度夏季是50%60，冬季则是，冬季则是 4050%。 3.空气流速空气流速 人在流动的空气中比在静止的空气中要舒服，这是因为人在流动的空气中比在静止的空气中要舒服，这是因为 流动的空气能促进人体向外散热的缘故。通常空气流速在流动的空气能促进人体向外
25、散热的缘故。通常空气流速在 0.2m/s以下为好，并且以低速流动为宜。以下为好，并且以低速流动为宜。 4.空气清洁度空气清洁度 由于车内空间小，乘员密度大，全封闭空间的空气极易由于车内空间小，乘员密度大，全封闭空间的空气极易 产生缺氧和二氧化碳浓度过高；汽车发动机尾气中的一氧化产生缺氧和二氧化碳浓度过高；汽车发动机尾气中的一氧化 碳和道路上的灰尘、野外有刺激性的花粉都容易进入车内，碳和道路上的灰尘、野外有刺激性的花粉都容易进入车内， 造成车内空气污浊，严重时会影响乘员的身体健康。造成车内空气污浊，严重时会影响乘员的身体健康。 图图1-11 舒适性环境参数图（环境参数对舒适性的影响）舒适性环境参
26、数图（环境参数对舒适性的影响） 1.2.2汽车空调的工作特点汽车空调的工作特点 汽车空调的主要特点如下：汽车空调的主要特点如下： 1）因汽车空调安装在运动中的车辆上，其零部件及连接管路）因汽车空调安装在运动中的车辆上，其零部件及连接管路 应有足够的强度和抗振能力，接头牢固并防漏。应有足够的强度和抗振能力，接头牢固并防漏。 因此，汽车空调系统对密封性的要求更高。因此，汽车空调系统对密封性的要求更高。 2）在非独立式汽车空调系统中，存在空调系统与汽车驱动系）在非独立式汽车空调系统中，存在空调系统与汽车驱动系 统“争食（争夺动力）”问题，采用非独立式空调系统必然统“争食（争夺动力）”问题，采用非独立
27、式空调系统必然 会影响汽车的动力性能，但比采用独立式空调系统在设备成会影响汽车的动力性能，但比采用独立式空调系统在设备成 本和运行成本上都经济。本和运行成本上都经济。 3）热湿负荷变化大，故要求汽车的制冷、制热能力强。）热湿负荷变化大，故要求汽车的制冷、制热能力强。 4）汽车空调结构紧凑、质轻。）汽车空调结构紧凑、质轻。 5）汽车空调的采暖方式与房间空调完全不同。）汽车空调的采暖方式与房间空调完全不同。 1.2.3汽车空调技术的发展汽车空调技术的发展 1. 汽车空调技术的发展历程汽车空调技术的发展历程 汽车空调的功能是随着人们对汽车舒适性的要求不断提汽车空调的功能是随着人们对汽车舒适性的要求不
28、断提 高，而从低级到高级，由功能简单向功能齐全方向发展的，高，而从低级到高级，由功能简单向功能齐全方向发展的， 其过程可以概括为以下五个阶段：其过程可以概括为以下五个阶段： 第一阶段：单一供暖。第一阶段：单一供暖。 第二阶段：单一制冷。第二阶段：单一制冷。 第三阶段：冷暖一体化。第三阶段：冷暖一体化。 第四阶段：自动控制的汽车空调。第四阶段：自动控制的汽车空调。 第五阶段：微处理器控制的汽车空调。第五阶段：微处理器控制的汽车空调。 目前，全自动汽车空调已经与车身计算机系统组成局域目前，全自动汽车空调已经与车身计算机系统组成局域 网络，极大地提高了调节效果，节约了燃料，从而提高了汽网络，极大地提
29、高了调节效果，节约了燃料，从而提高了汽 车的整体性能和乘坐舒适性。车的整体性能和乘坐舒适性。 2. 汽车空调技术的发展历趋势汽车空调技术的发展历趋势 1）汽车空调系统的控制方法向自动微调智能化方向发展。）汽车空调系统的控制方法向自动微调智能化方向发展。 2）汽车空调系统的调控要求向个性化方向发展。）汽车空调系统的调控要求向个性化方向发展。 3）变排量压缩机将得到进一步的推广使用，电动机驱动）变排量压缩机将得到进一步的推广使用，电动机驱动 （直接驱动）将成为未来汽车空调压缩机的主要驱动方式。（直接驱动）将成为未来汽车空调压缩机的主要驱动方式。 4）有鉴于）有鉴于CO2制冷剂在环境保护方面的显著优
30、势和相关技术制冷剂在环境保护方面的显著优势和相关技术 的逐步成熟，采用跨临界的逐步成熟，采用跨临界CO2制冷技术将成为未来汽车空调制冷技术将成为未来汽车空调 制冷系统的主流。制冷系统的主流。 5）采用热泵技术的双向空调将在汽车空调领域逐步推广。）采用热泵技术的双向空调将在汽车空调领域逐步推广。 1.3 汽车空调系统的组成与分类汽车空调系统的组成与分类 1.3.1汽车空调系统的组成汽车空调系统的组成 现代汽车全功能空调系统由制冷系统、采暖系统、通风现代汽车全功能空调系统由制冷系统、采暖系统、通风 系统、空气净化装置及控制系统等几部分组成。系统、空气净化装置及控制系统等几部分组成。 1.通风系统通
31、风系统 2.采暖系统采暖系统 3.制冷系统制冷系统 4.空气净化装置空气净化装置 5.控制系统控制系统 图图1-12 现代汽车全功能空调系统现代汽车全功能空调系统 1.3.2汽车空调系统的分类汽车空调系统的分类 1.按功能划分按功能划分 （1）单一功能型空调）单一功能型空调 单一功能型空调的制冷系统、采暖系统、通风系统各自单一功能型空调的制冷系统、采暖系统、通风系统各自 安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车、载货汽车和安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车、载货汽车和 加装冷风装置的乘用车上。加装冷风装置的乘用车上。 （2）冷暖一体型空调）冷暖一体型空调 冷暖一体型空调的制冷、采暖和通风
32、共用一台风机及一冷暖一体型空调的制冷、采暖和通风共用一台风机及一 个风道，冷风、暖风和通风在同一控制板上进行控制。个风道，冷风、暖风和通风在同一控制板上进行控制。 工作时又可分为冷、暖风分别工作的组合式，冷暖风可工作时又可分为冷、暖风分别工作的组合式，冷暖风可 同时工作的混合调湿式两种。混合调湿式结构紧凑，温度调同时工作的混合调湿式两种。混合调湿式结构紧凑，温度调 节容易，操作方便，多用于乘用车上。节容易，操作方便，多用于乘用车上。 图图1-13 冷暖一体型空调示意图冷暖一体型空调示意图 2.按驱动方式划分按驱动方式划分 （1）独立式空调）独立式空调 （2）非独立式空调）非独立式空调 （3）电
33、动式空调）电动式空调 3.按控制方式划分按控制方式划分 （1）手动控制空调）手动控制空调 （2）电控自动控制空调）电控自动控制空调 THE END 汽车空调技术汽车空调技术 沈阳大学沈阳大学 凌永成凌永成 配配 套套 教教 材材 信信 息息 教材名称：汽车空调技术教材名称：汽车空调技术 教材主编：凌永成教材主编：凌永成 教材定价：教材定价：39RMB 出版社：机械工业出版社出版社：机械工业出版社 出版时间：出版时间：2014年年5月月 国际标准书号（国际标准书号（ISBN ）：）： 978-7-111-45539-4 教材所属系列：教材所属系列： 应用型本科汽车类专应用型本科汽车类专 业“十二
34、五”规划教材业“十二五”规划教材 第第2章章 汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统 2.1 制冷系统的工作原理制冷系统的工作原理 2.1.1制冷系统的基本组成制冷系统的基本组成 汽车空调是利用蒸气压缩制冷装置来制冷的，是借助制汽车空调是利用蒸气压缩制冷装置来制冷的，是借助制 冷剂的物态变化，由制冷剂循环流动实现制冷的。冷剂的物态变化，由制冷剂循环流动实现制冷的。 汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流膨胀装汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流膨胀装 置（节流膨胀阀或节流孔管）、蒸发器、储液干燥器或集液置（节流膨胀阀或节流孔管）、蒸发器、储液干燥器或集液 器、高低压管路、鼓风机和控制电路等
35、组成。器、高低压管路、鼓风机和控制电路等组成。 按照采用的节流膨胀装置不同，汽车空调制冷系统可分按照采用的节流膨胀装置不同，汽车空调制冷系统可分 为节流膨胀阀式和节流孔管式两大类。为节流膨胀阀式和节流孔管式两大类。 1.节流膨胀阀式汽车空调制冷系统节流膨胀阀式汽车空调制冷系统 图图2-1 采用膨胀阀的汽车空调蒸气压缩制冷系统采用膨胀阀的汽车空调蒸气压缩制冷系统 1皮带轮及电磁离合器；皮带轮及电磁离合器；2压缩机；压缩机；3轴流式冷却风机；轴流式冷却风机；4车外冷空气；车外冷空气；5冷凝器；冷凝器；6储储 液干燥器；液干燥器；7热空气（吹向发动机）；热空气（吹向发动机）；8高压管路；高压管路；9
36、车内热空气；车内热空气；10离心式冷却风机；离心式冷却风机； 11节流膨胀阀；节流膨胀阀；12蒸发器；蒸发器；13冷空气（吹入车内）；冷空气（吹入车内）；14低压管路；低压管路；15压缩机传动带压缩机传动带 2.节流孔管式汽车空调制冷系统节流孔管式汽车空调制冷系统 图图2-2 采用节流孔管的汽车空调蒸气压缩制冷系统采用节流孔管的汽车空调蒸气压缩制冷系统 1皮带轮及电磁离合器；皮带轮及电磁离合器；2压缩机；压缩机；3集液器；集液器；4低压侧维修阀；低压侧维修阀；5低压压力保护开关；低压压力保护开关；6冷空气冷空气 （吹入车内）；（吹入车内）；7蒸发器；蒸发器；8离心式冷却风机；离心式冷却风机；9
37、节流孔管；节流孔管；10车内热空气；车内热空气；11高压侧维修阀；高压侧维修阀； 12热空气（吹向发动机）；热空气（吹向发动机）；13冷凝器；冷凝器；14车外冷空气；车外冷空气；15轴流式冷却风机；轴流式冷却风机；16高压压力保护开关高压压力保护开关 2.1.2蒸气压缩制冷系统的工作原理蒸气压缩制冷系统的工作原理 汽车空调蒸气压缩制冷系统工作时，制冷剂以不同的状汽车空调蒸气压缩制冷系统工作时，制冷剂以不同的状 态（物态）在密闭系统内循环流动，每一循环包括四个基本态（物态）在密闭系统内循环流动，每一循环包括四个基本 过程：过程： 1.蒸气压缩过程蒸气压缩过程 当发动机带动压缩机运转时，压缩机吸入
38、蒸发器出口处当发动机带动压缩机运转时，压缩机吸入蒸发器出口处 低温（约低温（约0）低压（约）低压（约0.147MPa）的气态制冷剂，将其压）的气态制冷剂，将其压 缩成高温（缩成高温（7080）、高压（约）、高压（约1.471MPa）的气态制冷）的气态制冷 剂排出压缩机。剂排出压缩机。 2.冷凝放热过程冷凝放热过程 高温、高压的过热制冷剂蒸气进入冷凝器，压力和温度高温、高压的过热制冷剂蒸气进入冷凝器，压力和温度 降低。当制冷剂的温度降至降低。当制冷剂的温度降至4050时，制冷剂由气态变为时，制冷剂由气态变为 液态，同时放出大量的热。液态，同时放出大量的热。 图图2-3 节流膨胀阀式汽车空调制冷系
39、统工作原理节流膨胀阀式汽车空调制冷系统工作原理 3.节流膨胀过程节流膨胀过程 液态制冷剂流到储液干燥器后，在储液干燥器中除去水液态制冷剂流到储液干燥器后，在储液干燥器中除去水 分和杂质，由管道流入节流膨胀阀。温度和压力较高的液态分和杂质，由管道流入节流膨胀阀。温度和压力较高的液态 制冷剂通过节流膨胀阀装置后体积变大，压力和温度急剧下制冷剂通过节流膨胀阀装置后体积变大，压力和温度急剧下 降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。 节流膨胀阀阀口的横截面积可作动态调节，以控制制冷节流膨胀阀阀口的横截面积可作动态调节，以控制制冷 量的流量，确保制冷剂在蒸发器内完全蒸发。
40、量的流量，确保制冷剂在蒸发器内完全蒸发。 4.蒸发吸热过程蒸发吸热过程 低温低压的雾状制冷剂进入蒸发器后，通过蒸发器的壁低温低压的雾状制冷剂进入蒸发器后，通过蒸发器的壁 面吸收蒸发器周围环境（车厢）中空气的热量而沸腾汽化，面吸收蒸发器周围环境（车厢）中空气的热量而沸腾汽化， 从而降低乘员舱（车厢）内空气的温度。从而降低乘员舱（车厢）内空气的温度。 在冷却风机的作用下，乘员舱内的冷、热空气加速对流，在冷却风机的作用下，乘员舱内的冷、热空气加速对流， 提高了空调制冷效果。在蒸发器内吸热汽化后的制冷剂蒸气提高了空调制冷效果。在蒸发器内吸热汽化后的制冷剂蒸气 再次被压缩机吸入，然后重复上述过程。再次被
41、压缩机吸入，然后重复上述过程。 由此可知，汽车空调制冷系统实际上是一个传热系统，由此可知，汽车空调制冷系统实际上是一个传热系统， 通过制冷剂的物态变化和循环流动把乘员舱内的热量传送到通过制冷剂的物态变化和循环流动把乘员舱内的热量传送到 车外，使车内温度降低。车外，使车内温度降低。 2.2 制冷剂与冷冻机油制冷剂与冷冻机油 制冷剂（制冷剂（Refrigerant）是制冷装置完成制冷循环的媒）是制冷装置完成制冷循环的媒 介，又称为制冷工质，还有冷媒、雪种等俗称。汽车空调是介，又称为制冷工质，还有冷媒、雪种等俗称。汽车空调是 在制冷循环中通过制冷剂的状态变化，进行能量转换，实现在制冷循环中通过制冷剂
42、的状态变化，进行能量转换，实现 制冷的。制冷的。 2.2.1对制冷剂的性能要求对制冷剂的性能要求 1.热力性能要求热力性能要求 1）要求制冷剂的临界温度要高。）要求制冷剂的临界温度要高。 2）要求制冷剂的单位容积制冷量要大。）要求制冷剂的单位容积制冷量要大。 3）要求制冷剂的蒸发压力和冷凝压力适中。）要求制冷剂的蒸发压力和冷凝压力适中。 4）要求制冷剂的绝热指数要小。）要求制冷剂的绝热指数要小。 2.物理化学性能要求物理化学性能要求 1）黏度、密度小，以减少流动阻力。）黏度、密度小，以减少流动阻力。 2）热导率高，以提高热传热系数，降低材料消耗。）热导率高，以提高热传热系数，降低材料消耗。 3
43、）使用安全。无毒、不燃烧、不爆炸。）使用安全。无毒、不燃烧、不爆炸。 4）具有较好的化学稳定性和热稳定性。）具有较好的化学稳定性和热稳定性。 5）易于改变吸热与散热的状态，重复改变状态能力强。）易于改变吸热与散热的状态，重复改变状态能力强。 3.环保性能要求环保性能要求 （1）制冷剂对臭氧层的破坏作用）制冷剂对臭氧层的破坏作用 大气中的臭氧层是同温层的一部分，其高度为距离海平大气中的臭氧层是同温层的一部分，其高度为距离海平 面面2050km处。臭氧层可以吸收太阳光中的大部分紫外线处。臭氧层可以吸收太阳光中的大部分紫外线 （ultraviolet，UV），从而保护地球表面的生物，使之不受），从而
44、保护地球表面的生物，使之不受 过于强烈的紫外线辐射。过于强烈的紫外线辐射。 氟里昂（如氟里昂（如R11、R12） 对大气中臭氧的破坏作对大气中臭氧的破坏作 用可用相对臭氧破坏能用可用相对臭氧破坏能 力作用系数（力作用系数（Relative Ozone Depletion Potential）表征，简）表征，简 称称RODP或或ODP，并规，并规 定定R11的的ODP为为1.0， 从而用从而用ODP表示相对表示相对 R11对大气臭氧破坏能对大气臭氧破坏能 力的大小。力的大小。 图图2-4 大气中制冷剂与臭氧的反应大气中制冷剂与臭氧的反应 （2）制冷剂的温室效应）制冷剂的温室效应 温室效应（温室效
45、应（Greenhouse effect），又称花房效应，是），又称花房效应，是 大气保温效应的俗称。大气能使太阳光的短波辐射到达地面，大气保温效应的俗称。大气能使太阳光的短波辐射到达地面， 但地表向外放出的长波热辐射线却能被大气吸收。这样，就但地表向外放出的长波热辐射线却能被大气吸收。这样，就 使得地表与低层大气温度增高。因其作用类似于栽培农作物使得地表与低层大气温度增高。因其作用类似于栽培农作物 的温室，故名温室效应。的温室，故名温室效应。 温室效应的形成机理及人类社会活动对温室效应的影响温室效应的形成机理及人类社会活动对温室效应的影响 如图如图2-5所示。所示。 氟里昂类含氯氟烃产生的温室
46、效应用温室效应能力系数氟里昂类含氯氟烃产生的温室效应用温室效应能力系数 （G1obal Warming Potential）表征，简称）表征，简称GWP值，并规值，并规 定定R11的的GWP值为值为1.0，用，用GWP表示相对于表示相对于R11对温室效应对温室效应 的作用。的作用。 由于二氧化碳（由于二氧化碳（CO2）是造成全球温室效应的主要因素）是造成全球温室效应的主要因素 之一，因此也常以之一，因此也常以CO2作为比较基础。作为比较基础。 图图 2-5 温 室 效 应 的 形 成 机 理 及 人 类 社 会 活 动 对 温 室 效 应 的 影 响 温 室 效 应 的 形 成 机 理 及 人
47、 类 社 会 活 动 对 温 室 效 应 的 影 响 2.2.2制冷剂的分类和性能特征制冷剂的分类和性能特征 1.制冷剂的命名制冷剂的命名 制冷剂是用制冷剂是用R后跟一组编号的方法来命名的，其中后跟一组编号的方法来命名的，其中R是是 制冷剂（制冷剂（Refrigerant）的第一个字母。如）的第一个字母。如R12、R134a、 R22等。等。R后的数字或字母是根据制冷剂分子的原子构成按后的数字或字母是根据制冷剂分子的原子构成按 一定规则书写的。一定规则书写的。 也常采用也常采用CFC、HCFC或或HFC来代替来代替R以表示制冷剂分以表示制冷剂分 子的原子组成。子的原子组成。 2.制冷剂的分类制冷剂的分类 （1）无机化合物制冷剂）无机化合物制冷剂 属于无机化合物制冷剂的有属于无机化合物制冷剂的有R717（NH3）、）、R744 （CO2）、）、R764（SO2）等。）等。 （2）氟里昂）氟里昂 R11（CFCl3）、）、R12（CF2Cl2）、）、R22（CH
