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1、第三章第三章汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理(方貴銀,李輝編著.汽車空調(diào)技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.1P16-34)3.1汽車空調(diào)的制冷原理汽車空調(diào)的制冷原理(參考文獻(xiàn):張蕾主編,汽車空調(diào).)3.1.1制冷方式制冷方式空調(diào)的制冷方式很多,常見的有以下四種:液體汽化制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱電制冷。其中液體汽化制冷的應(yīng)用最為廣泛,它是利用液體汽化時的吸熱效應(yīng)而實現(xiàn)制冷的。蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射式和吸附式
2、制冷都屬于液體汽化制冷方式。1液體汽化制冷任何液體汽化時都要吸收熱量。在定壓狀態(tài)下,1kg液體汽化時所吸收的熱量稱為汽化潛熱。r=h’’h’=T(s’’s’)(21)式中r——單位質(zhì)量工質(zhì)的汽化潛熱,單位為kJ/kg;h’’——單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和蒸氣比焓值,單位為kJ/kg;h’——單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和液體比焓值,單位為kJ/kg;s’’——單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和蒸氣比熵值,單位為kJ/(kgK);s’——單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和液體比熵值,單位為
3、kJ/(kgK);T——此定壓下對應(yīng)的飽和溫度,單位為K。對于任何一種液體,汽化潛熱是隨其蒸發(fā)壓力而變的;而在相同的壓力下,不同工質(zhì)的汽化潛熱也是不相同的。工質(zhì)的分子量越小,其汽化潛熱的數(shù)值越大。對任何一種工質(zhì),隨著蒸發(fā)溫度的提高其汽化潛熱不斷減小,當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時其汽化潛熱為零。在制冷機(jī)的工作過程中,在低溫下蒸發(fā)的制冷劑液體都是使高壓液體經(jīng)節(jié)流降壓而得到的。較高壓力的飽和液體節(jié)流降壓后即進(jìn)入兩相區(qū),并閃發(fā)出一定的飽和蒸氣。對于1kg制
4、冷劑,若用x表示閃發(fā)后的干度,則當(dāng)其余液體全流的溫度可達(dá)10~50℃,熱氣流的溫度可達(dá)100~150℃。調(diào)節(jié)閥通過改變熱氣流在閥前的壓力,調(diào)節(jié)兩部分氣流的流量比例,從而改變冷、熱氣流的溫度。渦流管制冷的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活、起動快、維護(hù)方便。只要有壓縮空氣,便可用渦流管制冷。渦流管制冷的主要缺點是效率低,制冷系數(shù)小于蒸氣壓縮式制冷機(jī)。4熱電制冷熱電制冷又稱溫差電制冷,它是利用熱電效應(yīng)(即帕爾帖效應(yīng))的一種制冷方法。該方法的制冷效
5、果主要取決于兩種材料的熱電勢。純金屬材料的導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性也好,其帕爾帖效應(yīng)很弱,制冷效率極低。半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢,可以成功地做成小型熱電制冷器。根據(jù)電流載體的不同,半導(dǎo)體分為N型(電子型)半導(dǎo)體和P型(空穴型)半導(dǎo)體。由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電制冷元件如圖22所示。當(dāng)通以直流電流I時,P型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(空穴)和N型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(電子)在外電場作用下產(chǎn)生運動。由于載流子(空穴和電子)在半導(dǎo)體內(nèi)和金屬片內(nèi)具有的勢能不一
6、樣,勢必在金屬片與半導(dǎo)體接頭處發(fā)生能量的傳遞及轉(zhuǎn)換。因為空穴在P型半導(dǎo)體內(nèi)具有的勢能高于空穴在金屬內(nèi)的勢能,在外電場作用下,當(dāng)空穴通過結(jié)點a時,就要從金屬片中吸取一部分熱量,以提高自身的勢能,才能進(jìn)入P型半導(dǎo)體內(nèi),這樣結(jié)點。處就冷卻下來。當(dāng)空穴通過結(jié)點b時,空穴將多余的一部分勢能傳遞給結(jié)點6而進(jìn)入金屬片Ⅱ,因此結(jié)點b處就熱起來。同理,電子在N型半導(dǎo)體內(nèi)的勢能大于在金屬片中的勢能,在外電場作用下當(dāng)電子通過結(jié)點6時,就要從金屬片Ⅱ中吸取一部
7、分熱量轉(zhuǎn)換成自身的勢能,才能進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi),這樣結(jié)點d處就冷卻下來。當(dāng)電子運動到達(dá)結(jié)點c時,電子將自身多余的一部分勢能傳給結(jié)點c而進(jìn)入金屬片Ⅱ,因此結(jié)點c處就熱起來。這就是電偶對制冷與發(fā)熱的基本原因??照{(diào)的制冷方式有許多種,目前實際應(yīng)用于汽車上的空調(diào)制冷方式,全部為蒸氣壓縮式。其他制冷方式,由于其制冷系數(shù)低,或者是熱源不足而引起制冷效率差,或換熱器過大,目前應(yīng)用在汽車上較困難。3.1.2汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)簡介汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)簡介汽車空調(diào)
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