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原文传递二氧化碳汽车空调系统特性研究

论文题名：	二氧化碳汽车空调系统特性研究
关键词：	汽车空调;二氧化碳;跨临界循环;动态模型;换热器
摘要：	在各国对环保问题日益关注的的形势下，汽车空调行业使用的温室气体制冷剂R134a面临巨大的替代压力，自然工质CO2由于其独特的热物性在汽车空调领域具有良好的应用前景。为使我国汽车空调行业掌握二氧化碳跨临界循环制冷技术，在未来制冷剂替代技术中具有自己的核心竞争力，本文以本课题组完成的CO2实验室样机和CO2节流特性研究成果为基础，在国家自然科学基金、国家级技术创新项目和高等学校博士学科点专项科研基金的资助下，根据汽车空调的运行特征，对原台架试验系统样机进行了改进设计，提高了零部件和系统的紧凑性和效率，成功研制了国内第一套二氧化碳汽车空调系统装车样机，为二氧化碳汽车空调系统的优化设计和控制策略开发、推进跨临界二氧化碳系统在我国的实际应用打下了良好的基础。本论文主要内容如下： 1、以桑塔纳轿车为安装对象，根据车用空调系统紧凑性要求高、工况变化剧烈的特点，对压缩机和换热器进行了优化设计，系统的紧凑性和轻量化大大提高，压缩机的体积减小49％，气冷器和蒸发器的体积分别约减小28％和10％。 2、台架试验表明，本文开发的CO2装车样机能在较宽广的工况下运行，性能良好，二氧化碳压缩机的效率较高，标准工况下系统COP达到2.1；对润滑油的研究表明，PAG润滑油比POE更适合于二氧化碳汽车空调系统；根据对充注量的研究，提出了最佳二氧化碳充注量的判断标准，并研究了空泡系数对CO2系统充注量的影响，发现均相流模型和飘逸流模型的选择对CO2系统的充注量影响不大，用均相流模型进行充注量计算能够满足工程需要。 3、建立了二氧化碳翅片管式换热器分布参数法动态仿真模型，为二氧化碳换热器的性能预测和改进设计提供了有力的工具，仿真研究表明气冷器宜采用错-逆流方式，蒸发器宜采用顺流方式；建立了二氧化碳轿车空调系统控制用动态数学模型，此模型经过线性化和降阶处理后能够用于二氧化碳空调系统的实时控制，为二氧化碳轿车空调系统控制策略的开发打下了良好的基础。 4、对影响CO2系统性能的关键因素进行了分析，指出高效气冷器的设计和精确高压值的控制是获得高效CO2轿车空调系统的关键；不同工况下运行高压的确定需要综合考虑四个因素：气冷器出口CO2温度、系统的COP、制冷量、系统允许的最高运行压力和温度，提出了不同工况下，高压值允许的变动幅度。
作者：	刘洪胜
专业：	制冷与低温工程
导师：	陈芝久;陈江平
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文