R1234yf汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)性能研究.pdf

1、目前汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中普遍采用的R134a制冷劑具有很高的溫室效應(yīng)指數(shù)(GWP)，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)不利影響。汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中制冷劑替代問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫，成為了工業(yè)界及學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)，然而作為R134a的世界范圍內(nèi)的替代物目前仍未完全明確。除了不破壞臭氧層及使用安全以外，下一代汽車(chē)空調(diào)制冷劑的最大要求為低GWP值?；谶@種要求，目前世界范圍內(nèi)可供選擇的制冷劑主要有R1234yf,CO2以及R32等，這其中又以R1234yf制冷劑的替代可行性最

2、高。本文對(duì)R1234yf制冷劑在汽車(chē)空調(diào)典型工況下的理論循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析，并進(jìn)行了該制冷劑汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的直接替代性能測(cè)試，將理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果與CO2及R32的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，論證了R1234yf是目前替代性最好的汽車(chē)空調(diào)制冷劑。在此基礎(chǔ)上建立R1234yf制冷劑的系統(tǒng)及部件仿真模型，進(jìn)行系統(tǒng)性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究及生命周期環(huán)境影響(LCCP)分析。研究結(jié)果表明，R1234yf制冷劑作為最有希望的下一代汽車(chē)空調(diào)制冷劑，其系統(tǒng)性能可以經(jīng)過(guò)

3、優(yōu)化達(dá)到與現(xiàn)有R134a系統(tǒng)相當(dāng)?shù)乃?，采用?yōu)化的R1234yf系統(tǒng)，可以大幅度降低汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的LCCP指數(shù)，符合人們對(duì)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的要求。本文的研究?jī)?nèi)容及主要成果如下:
　　 一、從熱力學(xué)性質(zhì)及安全性等方面比較了R1234yf與CO2以及R32等低GWP值制冷劑在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中使用的可行性，并在汽車(chē)空調(diào)典型工況下建立上述幾種制冷劑的理論循環(huán)，對(duì)其各自性能進(jìn)行定性的分析及比較，并討論了運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)各種制冷劑理論循環(huán)性能的影響

4、。
　　 二、對(duì)R1234yf在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中直接替代的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并與R32及CO2汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，R1234yf在現(xiàn)有汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中可以直接替代，性能與原有R134a系統(tǒng)相比略有不足。R32制冷劑系統(tǒng)需要采用小排量的壓縮機(jī)，各部件的耐壓特性也需重新設(shè)計(jì)。R32本身的單位容積制冷量很大，系統(tǒng)性能與R134a系統(tǒng)相當(dāng)。CO2系統(tǒng)壓力非常高，需要對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)完全重新設(shè)計(jì)，在環(huán)境溫度不高時(shí)，可以得到

5、與原有R134a系統(tǒng)相當(dāng)?shù)男阅?。從系統(tǒng)性能及運(yùn)行狀態(tài)等方面綜合考慮，結(jié)果表明R1234yf具有最好的替代可行性，并且直接替代系統(tǒng)存在優(yōu)化空間。
　　 三、在上述研究的基礎(chǔ)上，選取R1234yf系統(tǒng)做重點(diǎn)研究，建立了R1234yf制冷劑的蒸發(fā)器及冷凝器的仿真模型，比較研究現(xiàn)有的管內(nèi)兩相傳熱關(guān)聯(lián)式對(duì)R1234yf制冷劑的適用性。結(jié)果表明Kandlikar的沸騰傳熱關(guān)聯(lián)式及Cavallini的冷凝傳熱關(guān)聯(lián)式對(duì)于R1234yf制冷劑具有

6、最好的適用性。在部件模型研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了精度優(yōu)良的R1234yf系統(tǒng)仿真模型，并借助模型研究了R1234yf系統(tǒng)性能優(yōu)化方向。
　　 四、R1234yf系統(tǒng)性能優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)研究。采用調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力及充注介質(zhì)的方法對(duì)R1234yf系統(tǒng)中的熱力膨脹閥進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，更好的控制R1234yf系統(tǒng)中蒸發(fā)器出口過(guò)熱度，使系統(tǒng)性能得到明顯改善。在R1234yf系統(tǒng)中引入中間換熱器，使系統(tǒng)制冷量得到明顯提高，達(dá)到與R134a系統(tǒng)基本相當(dāng)?shù)乃?/p>