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第7讲汽车空调制冷系统其他部件
2.3汽车空调制冷系统其他部件
一、热交换器
冷凝器、蒸发器和加热器都是汽车空调系统的热交换器,他们的作用都是实现两种不同温度的流体之间的热量交换,属于风冷式。
1.热交换器的要求
在汽车空调中,对热交换器的基本要求是:
换热效率要高;重量轻,安装空间小;制冷剂侧及空气侧的阻力小;抗震性能好,耐腐蚀,不易产生泄漏。
2.热交换器的主要材料
除部分客车空调还采用铜管铝片的热交换器外,绝大部分的汽车空调都采用全铝化热交换器。
其主要原因是相比于铜和钢,铝在密度、热传导性、加工性能、耐腐蚀性、极低温性能方面有较好表现。
但铝最大的缺点是焊接困难,管子和翅片之间的连接方法主要有钎焊和机械连接两大类。
3.冷凝器
(1)安装位置:
一般安装在汽车车头、侧面或车顶,轿车通常设置在散热器的前面。
(2)功用:
把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽,通过向车外空气散发热量,转变为高温高压的制冷剂液体。
冷凝器是管内的高温高压气态制冷剂通过管壁和翅片放出热量给周围空气,自己冷凝成液体,是放热过程。
而通过冷凝器的空气则被加热升温,是吸热过程。
(3)结构
冷凝器芯一般有管片式、管带式和多元平行流式四种。
1)管片式冷凝器
2)管带式冷凝器
3)多元平行流式冷凝器
(5)冷凝器表面处理和防护
冷凝器多布置在车头或侧面、车底,容易溅上地面泥浆,受泥浆中酸性腐蚀,容易烂穿造成泄漏,因此冷凝器表面须采取一定防蚀措施。
若冷凝器布置在车头,还须采取防炫目措施。
一般对冷凝器表面进行阳极化发黑处理或涂以黑色亚光漆。
冷凝器表面的泥垢不仅会腐蚀管子,还会严重影响冷凝效果,因此,冷凝器表面应该定期进行清洗。
清洗时可使用冷水或压缩空气冲洗,严禁使用热水冲洗。
(6)常见故障:
外面脏堵、导管内部脏堵、泄漏。
4.蒸发器
(1)安装位置:
一般安装在膨胀阀与压缩机之间,安放在仪表台中的空调总成内。
(2)功用:
将节流降压后的雾状制冷剂,通过吸收流经蒸发器空气的热量,从而蒸发汽化成制冷剂蒸汽。
蒸发器是管内的低温低压液态制冷机通过管壁和翅片吸收周围空气中的热量,然后沸腾汽化。
管内是制冷剂吸热过程,而管外的空气则被降温减湿,是放热过程。
(3)结构:
蒸发器芯子有管片式、管带式和层叠式三种基本结构。
管片式结构与冷凝器基本相同,只是管片的间距小一些,蒸发器厚度方向的尺寸稍厚。
管带式比冷凝器的扁管更宽,而且是竖向弯曲,便于蒸发器表面的冷凝水排走。
目前用得最广泛的是管片式和管带式,其次是层叠式。
(4)表面的亲水防蚀处理
工作过程中,蒸发器表面温度较低,空气中的湿气通过蒸发器表面时就会在其表面凝结成水珠,时间稍长,水珠很可能在两翅片间形成“水桥”,既影响蒸发器热交换能力,又会造成腐蚀物质沉积,使铝材受到腐蚀,产生白色粉状物。
这种白粉既影响热交换,还会被吹进车内,污染车内环境。
为解决“水桥”和“白粉”问题,即改变凝露水珠在翅片上的沉积和提高翅片表面的耐腐蚀能力,一般对蒸发器进行表面亲水处理,以提高蒸发器的换热能力和寿命。
亲水处理是让翅片表面生成具有亲水性的耐腐蚀薄膜,能使凝露水珠的高度减小,使水珠一滴到其表面就能迅速扩散,形成极薄的水膜,此即为“膜状冷凝”,从而能避免形成“水桥”,减小风阻,改善热交换效果。
(5)工作过程
制冷剂在蒸发器中的工作过程分为两个阶段。
第一阶段是液态制冷剂吸热后沸腾汽化,成为饱和气体,这一阶段式潜热变化,压力和温度基本不变。
第二阶段式制冷剂继续吸热,温度升高,成为过热蒸汽,是显热变化。
蒸发器出口要有一定过热度是为了保证压缩机吸入的一定是气态制冷剂,不会发生液击现象。
对于采用膨胀阀的系统,蒸发器出口过热度是由膨胀阀控制的。
对于采用固定节流管的系统,是靠蒸发器后面的气液分离器来保证压缩机吸入的一定是气体。
(6)常见故障:
热交换器常见的故障是外面脏堵、导管内部脏堵以及泄漏等。
二、节流膨胀机构
为了使制冷剂在蒸发器内更容易地吸热蒸发,有必要将从冷凝器出来的高压液态制冷剂进行减压处理,从而变成低压的容易蒸发的雾状制冷剂。
这一任务便是由截流膨胀机构承担的。
常用的节流元件一般有热力膨胀阀、毛细管或节流孔管。
在制冷系统工作过程中,如果含有未蒸发完的液态制冷剂的气体进入压缩机,在压缩机中因压缩升温,其中所含的液滴迅速蒸发膨胀,使气缸内压力骤增,活塞阻力突然加大,从而造成压缩机的损坏,这种现象称为“液击”。
为了防止“液击”的发生,可以采用两种方法:
一种方法是采用热力膨胀阀的CCTXV系统。
这种方法牺牲一部分蒸发器的换热容积,使蒸发器出口处的制冷剂有一定的过热度,以此来保证从蒸发器出来进入压缩机的制冷剂全部是气态。
但过热度又不能太大,否则蒸发器的热交换量会降低太多。
通过热力膨胀阀,可把蒸发器出口处的过热度控制在3~8℃。
另一种方法是采用节流膨胀管的CCOT系统。
通过在蒸发器和压缩机之间设置气液分离器,既可以防止液击现象的发生,也可以保证蒸发器的最大换热能力。
1.热力膨胀阀(CCTXT系统中采用)
(1)安装位置:
一般安装在蒸发器入口处;
(2)功用:
1)节流降压:
它使从冷凝器来的高温高压液态制冷剂节流降压成为容易蒸发的低温低压雾状制冷剂,制冷剂进入蒸发器后,在蒸发器内完全蒸发。
节流:
液体在管道内的流动过程中,若遇到缩口(如小孔、阀孔),局部就产生阻力,其压力会显著下降的现象。
2)自动调节制冷剂流量:
热力膨胀阀可根据系统负荷需要量的变化自动调节制冷剂流量,以满足制冷循环要求。
3)防止液击和异常过热的发生。
膨胀阀以感温包作为感温反馈元件,保证蒸发器出口有合适的过热度。
这样既可防止液态制冷剂进入压缩机产生液击,又可使蒸发器的容积得到有效利用。
(3)类型:
根据平衡方式可分为内平衡式和外平衡式两种;根据静止过热度的调整方式可分为内调式和外调式两种;根据外形可分为F型、H型等。
内平衡式只适用于制冷量要求较小,蒸发器压力损失小的车型上;外平衡式在轿车空调上使用较多。
(4)热力膨胀阀的结构原理
1)内平衡式
PfPe+Ps
当车内温度升高,制冷系统热负荷大时,Pf增大,膨胀阀开度增大,制冷剂流量增大;当车内温度较低,制冷系统热负荷小时,Pf减小,膨胀阀开度减小,制冷剂流量减少。
2)外平衡式
PfPe’+Ps
当车内温度升高,制冷系统热负荷大时,Pf增大,膨胀阀开度增大,制冷剂流量增大;当车内温度较低,制冷系统热负荷小时,Pf减小,膨胀阀开度减小,制冷剂流量减少。
3)H型(外平衡式)
除了热力膨胀阀之外,现代轿车上也出现了电子膨胀阀。
膨胀阀常见的故障有:
1)开度过大,制冷系统中高、低压均高;低压侧管路有结霜或大量的露水;
2)开度过小,制冷系统中高压侧压力高、低压侧压力低,制冷不足;
3)膨胀阀入口滤网堵塞;
4)膨胀阀的球阀与阀口产生粘住、卡住或阀口脏堵;
5)膨胀阀冰堵;
6)感温包、毛细管破裂失效。
2.节流膨胀管(节流孔管)(CCOT系统中采用)
1)安装位置:
直接安装在冷凝器和蒸发器之间的管路中。
2)结构:
一根节流用的细铜管装在一根工程塑料管内,两端均有滤网,出口端接蒸发器,进口端接冷凝器。
液体制冷剂经滤网从进口进入节流管从其小孔喷出,由于体积增大压力降低,使其进入蒸发器中很快汽化。
3)功能:
只起节流作用,不能调节制冷剂流量,因此只能靠恒温器控制压缩机的工作与停转来调节制冷量;且为了防止造成压缩机的“液击”,需在蒸发器与压缩机间装一个气液分离器,以实现制冷剂的气、液分离。
三、其他辅助部件
1.储液干燥器
(1)作用:
1)储存多余液体可储存制冷系统的部分制冷剂,以满足制冷负荷变化时的流量变化要求,同时可以补充系统的微量渗漏。
储液罐的容量约为系统制冷剂体积的三分之一。
罐体有钢制和铝制两种;2)吸收系统中的水分避免“冰阻”现象,减少磨损;3)过滤制冷剂中的杂质;4)观察制冷剂的流动情况
在制冷系统工作过程中,可以通过储液干燥器上的观察玻璃观察制冷剂的流动情况,从而判断制冷系统的工作状况。
(2)结构
(3)储液干燥器的安装
储液干燥器在安装时,应注意以下问题:
1)注意进、出口标识:
“IN”与“OUT”或“→”,不能接反。
否则起不到相应的作用。
2)储液干燥器要安装在通风良好、远离热源的地方,通常安装在汽车面罩和水箱之间。
3)储液干燥器要直立安装,倾斜度不要大于15º。
4)工作中若发现储液干燥器进、出口温差很大,说明其内部有堵塞现象。
5)在空调系统的维修中,储液干燥器必须最后一个接入系统中,以防止空气进入干燥器。
(4)常见故障:
泄漏、脏堵或失效。
2.气液分离器
CCOT系统为了防止“液击”现象,在蒸发器的出口(低压侧)装有气液分离器(又叫吸气储液器、积累器或集液器),它除使气、液分离外,还起干燥和过滤作用,故CCOT系统就不必在高压侧安装储液干燥器了。
汽车空调系统工作时,制冷剂从蒸发器出来后,从气液分离器的上部进入,液态制冷剂连同冷冻油沉入底部,气态制冷剂则向上聚积并从上部出气管口进入出气管,被吸入压缩机。
出气管最低转弯处有一装着特殊过滤材料的小孔,使少许冷冻油能经小孔渗入出气管中,与气态制冷剂一同进入压缩机,而液态制冷剂则不能通过。
气液分离器中还装有干燥剂和滤网,起到吸收水分和过滤杂质的作用。
3.连接软管
汽车空调的各总成部件一般分散安装在汽车的各个部位,例如,压缩机与发动机连成一体,冷凝器与干燥器安装在车架前端上,而蒸发器安装在车室内,为了保证汽车在颠簸道路上高速行驶时,各部件均产生振动,制冷系统只能用柔性橡胶软管连接。
汽车空调软管为橡胶软管,两端铆压金属接头。
汽车空调常用的软管:
蒸发器至压缩机吸入口之间的软管直径最大(16mm),压缩机出口至冷凝器入口之间的软管直径较小,冷凝器出口至膨胀阀之间的软管直径最小(8mm)。
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