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      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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      發展趨勢的研究汽車空調換熱器

      點擊:1848 日期:[ 2014-04-26 21:35:55 ]
                           發展趨勢的研究汽車空調換熱器                                聶永紅                   (東風貝洱熱系統有限公司,武漢430056)     摘要:汽車空調中的換熱器是非常重要的部件,它們是空調換熱性能最關鍵的部件,當今汽車零部件的發展是體積小型化、高性能的要求,在換熱器上的發展也是日新月異。通過研究世界上著名的汽車空調廠家的換熱器的最新的發展趨勢,為國內換熱器的發展提供一定的參考。     關鍵詞:平行流;高效;環保     中圖分類號:TB657.2文獻標志碼:A文章編號:1005-2550(2010)03-0028-05     1·汽車空調的發展的歷史     1.1空調使用     (1)原始的空調方式:開窗換氣;     (2)1927年:最早由加熱、通風裝置、空氣過濾器組成功能僅是供暖通風;     (3)20世紀30年代末,制冷技術應用到汽車上,開始真正意義的汽車空調;     (4)20世紀60年代,制冷技術普及應用到汽車上。技術日趨完善、功能日趨全面。     1.2空調功能技術應用     (1)單一的供暖空調(1927年),現仍用于部分寒冷帶的車輛;     (2)單一供冷空調(1939年),現仍用于部分熱帶的車輛;     (3)冷暖型空調(1954年),具有降溫,除濕、通風、過濾、除霜等調節功能;     (4)1964以前,汽車空調依靠人工控制,現大量用于低檔車輛上;     (5)1964年以后,自動控制技術應用于汽車空調,空調在用戶設定的溫度范圍內自動運行,現用于高級小車及高級大客車上;     (6)1977年,電腦芯片控制用于汽車空調上,數字化顯示、控制更精確??照{與汽車行駛之間的動力協調性更好;空調更舒適?,F用于豪華汽車如別克、凌志等。     2·汽車空調的發展方向     汽車空調的發展方向是受人、社會、汽車綜合的影響因素所驅動,具體見圖1。                  2.1提高舒適性     當前大部分汽車空調采用的是制冷與采暖分開的兩套獨立的系統,控制上沒有達到精確的量化水平,只能冬天開制暖,夏天開制冷,溫度差不多就可以了。到了濕度大的冷天開暖氣只會使人感覺渾身潮濕,悶的慌,這就需要開制冷來除濕。至于換氣,也大多是打開門窗。隨著人們生活水平的提高,對舒適性會提出更高的要求,因此以后的空調將是更加舒適的,全功能的,自動調節,使溫度、濕度、空氣新鮮度、氣味等能同時達到要求。     2.2更趨自動化     最早的汽車空調是由一個加熱器、一套通風系統和一個空氣過濾器組成的??刂葡到y也是很簡單的,手動控制,憑人的感覺來調節開關。因而溫度、濕度及風量難以控制。隨著電腦技術的日益發展,逐漸應用在汽車空調上,再加上各種先進的控制方法的應用,也使汽車空調的控制效果日趨完善,性能充分發揮出來。它利用多個傳感裝置感知車內及外界的狀態,將信息傳遞給中央芯片進行處理,得出系統最佳運行模式,并控制運行。使得無論何種天氣,車內始終保持最佳舒適狀況。     2.3注重環保     早期的汽車空調制冷劑都是用R12,通稱氟利昂,它們都屬鹵代物,分子中含有氯元素。眾所周知,氟利昂在高空受紫外線照射催化分離出的氯原子與臭氧發生反應,生成氧氣。近些年已經發現大氣層存在臭氧層空洞,這與空調業廣泛使用氨利昂有直接關系。1987年簽署的《蒙特利爾公約》要求限制使用氟利昂,并逐步禁用,1992年更進一步提出了對氟利昂的禁用期提前。目前公認的氟利昂替代物是R134a,它對臭氧基本沒有破壞作用。華友公司在成立之初就意識到了環保的重要性,所生產的汽車空調都是采用R134a的環保型空調。但R134a同樣存在溫室效應,所以R134a也是過渡性的介質,CO2空調的發展已經在歐美等發達國家進行開發,并且在部分車型進行產業化,所有這些的變化,都要求換熱器要進行革命性的變更。     2.4小型節能     車上空間有限,空調裝置占用的空間越大,給人的空間就越少,使人感覺壓抑,不舒服。因此空調裝置會不斷改進設計、加工工藝,以使其體積縮小,效能不減。而目前冷凝器、蒸發器方面,老的管片式、管帶式換熱器正在逐漸被高效的平行流式所代替,但同樣平行流結構也在發生很多的變化。     在接下來我將對蒸發器、冷凝器、暖風芯體的發展趨勢作相應的闡述。     3·換熱器的發展趨勢     3.1蒸發器     蒸發器是吸熱產生制冷作用重要的部件,發展的結構從最早的管片式、管帶式、層疊式,而今的一個重大的發展有向扁管式(有稱平行流式,PFE,RS結構)。下面就層疊式和扁管式的特點及其優缺點闡述如下:     某知名空調公司層疊式(MS)蒸發器的結構見圖2,新開發的扁管式(RS)蒸發器見圖3。                    從表1中可以看出新的扁管式結構,在性能提高8%、體積減小29%、重量減少46%。為達到這樣的提升,該公司做了如下的改進:      (1)縮小扁管高度、翅片高度、翅片間距,促進導熱;   (2)確立超高防腐材料的技術實現薄壁扁管。貝洱公司在蒸發器的研究上也是有類似的,并且在中國注冊了專利[1],目前生產及規劃中有兩代產品。     第一代:從2002年起,扁管式蒸發器開始批量生產,厚度為65 mm和55 mm。     第二代(見圖4):厚度為40 mm和50 mm;由于性能體積比率更高,其性能與一代產品一樣;高抗腐蝕性;非六價鉻親水表面處理;更優化的排水能力。     貝洱公司還從熱成像方面展示了扁管式比層疊式更優的性能(見圖5、圖6)。                   從熱成像圖5和圖6看出,扁管式在溫差方面也有比較好的優勢,這樣的結果會在HVAC熱平衡的設計上有比較好的幫助。     其實蒸發器由層疊式向扁管式結構的變革還有另外的原因:     (1)層疊式由于是疊片組成,在焊接爐中焊接形成封閉通道,所以模具要求非常高,并且在厚度和高度方向受限,變形困難。所以在批量不大時,模具攤銷成本非常高(見圖7)。                   (2)但對于扁管式相對在尺寸方面變形較容易,且制造工藝簡單,尤其是中國市場多品種、小批量的市場,非常適合中國的市場。     貝洱率先在國內引進扁管式蒸發器的生產,在上海貝洱熱系統有限公司投資了針對55 mm芯厚的蒸發器生產線,并在2008年預備引進最新的40 mm平臺的蒸發器生產線。東風貝洱在B53/T53空調、東風天龍重卡空調上采用了55 mm扁管式蒸發器,性能比同體積的層疊式蒸發器性能提高10%左右。     3.2暖風芯體     目前在汽車空調中使用的暖風主要利用汽車的發動機余熱進行加熱的,其中暖風芯體是熱交換的重要部件,它的發展基本結構有管片式、管帶式等。目前在歐洲比較流行管片式,在以日本為代表的以鋁焊接式為發展趨勢,目前歐洲也在逐步以鋁焊接結構為主流,主要原因是:管片式結構變形困難,一旦尺寸確定,除了在長度方向,厚度和寬度基本無法進行改變,生產柔性化不夠;東風貝洱公司ZX1的散熱器供應神龍公司富康系列轎車,其生產非常單一,投資幾千萬,只能生產單一品種,這也是該項目投資失敗的很好的見證。     隨著工藝的進步與發展,鋁焊接結構的暖風芯體也在發生改變,下面就日本某知名空調公司的變化進行闡述(見圖8、圖9)。     通過以上的改進,該公司進行測定比較(見表2)。從表2中可以看出,新開發的SFAII在性能上提高了8%,體積縮小10%,重量減輕20%。                              3.3冷凝器     冷凝器是汽車空調中制冷系統中向外散熱的重要部件,它的性能的好壞直接影響制冷性能及系統的穩定與可靠性。     冷凝器的發展結構從管片式、管帶式、平行流式。在當今的大多數汽車空調中采用平行流式,并且在厚度方面從26 mm、20 mm、16 mm、12 mm逐步發展。下面也是從日本某知名空調公司和貝洱公司的發展,來總結冷凝器的發展趨勢。     圖10和圖11是該知名空調公司在冷凝器的發展趨勢的描述。              通過以上的改善,同等正面面積的散熱性能提高25%。     貝洱公司在冷凝器的開發上有一個專利技術[2],那就是稱之為KOMO結構的冷凝器(見圖12)。                   該冷凝器一個顯著的特點就是干燥儲液器與冷凝器成為一體,并且增加過冷區,大大提高冷凝效率和可靠性。     圖13是貝洱發展的三大系列。                  測試條件:進風溫度=45°C正面面積FSt=20 dm2;     冷凝器入口溫度=100°C;     冷凝器入口壓力=20 bar;     過冷度=-5 K     由圖13可以看出12 mm冷凝器幾乎達到與16mm相當的性能,但體積和重量大大減小,為汽車的空間布置、節能提供了技術支持。     4·結論     綜上所述,其實在空調換熱器的發展趨勢可以整理出以下特點:     (1)降低波高、減小扁管截面等手段提高散熱性能;     (2)考慮生產的柔性化,適應批量生產和多品種的變化;     (3)采用超高防腐材料達到扁管的薄壁化。     參考文獻:     [1]貝洱兩合公司.熱交換器,特別是蒸發器[P].中國專利:03822146.2,2005-10-12.     [2]貝洱兩合公司.冷凝器[P].中國專利:03806775.7,2005-07-20.
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