空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)

1、試驗(yàn)準(zhǔn)備

空調(diào)系統(tǒng)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)如圖2所示，整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)分布在蒸發(fā)器室和冷凝器室這2個(gè)房間，通過調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度模擬實(shí)際運(yùn)行工況。冷凝器風(fēng)洞和蒸發(fā)器風(fēng)洞送風(fēng)方式均為吹風(fēng)式。流量計(jì)可測(cè)量制冷劑流量及系統(tǒng)含油率，計(jì)算方法可參見文獻(xiàn)①。該系統(tǒng)的測(cè)量精度控制在±3%以內(nèi)。

圖2 汽車空調(diào)系統(tǒng)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)

2、空調(diào)系統(tǒng)部件選型

由于電動(dòng)汽車以動(dòng)力電池作為整車的動(dòng)力源，而動(dòng)力電池可以輸出高壓電作為電動(dòng)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)源，所以電動(dòng)汽車可以采用電動(dòng)空調(diào)制冷系統(tǒng)。本文電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)采用體積功率比最優(yōu)的獨(dú)立式全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式, 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用永磁無刷直流電機(jī), 壓縮機(jī)選用渦旋式壓縮機(jī)。選擇的電動(dòng)壓縮機(jī)參數(shù)如表3所示。

表3 電動(dòng)壓縮機(jī)參數(shù)

3、充注量試驗(yàn)工況

試驗(yàn)條件如下：試驗(yàn)環(huán)境溫度為23.5 ℃，相對(duì)濕度為59.4%，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下熱力膨脹閥入口制冷劑壓力為1.5 MPa。

在試驗(yàn)過程中，使用量程為5 kg，測(cè)量精度為±0.1 g的電子秤測(cè)量制冷劑充注量。在開始試驗(yàn)之前，預(yù)先給系統(tǒng)充注大約400 g的制冷劑，這樣可以保護(hù)壓縮機(jī)，同時(shí)可以保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行。試驗(yàn)開始時(shí)，當(dāng)各被測(cè)量參數(shù)慢慢穩(wěn)定后，逐次充注25 g的制冷劑并且記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)的整個(gè)過程中，主要測(cè)量的性能參數(shù)包括：壓縮機(jī)排氣溫度、蒸發(fā)器出口過熱度、冷凝器出口過冷度和蒸發(fā)器出風(fēng)溫度。

由于本試驗(yàn)是雙蒸發(fā)器系統(tǒng)，HVAC和chiller是2個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)，由于2個(gè)系統(tǒng)用途不同，工作狀態(tài)不同，因此對(duì)單HVAC系統(tǒng)及雙蒸發(fā)器系統(tǒng)均進(jìn)行了充注量的試驗(yàn)。

圖3和圖4所示為單HVAC系統(tǒng)在不同充注量下系統(tǒng)各測(cè)量參數(shù)的變化曲線。由圖3可知，從冷凝器來看，當(dāng)系統(tǒng)的充注量很少時(shí)，冷凝器出口過冷度大約為0 K。隨著充注量的不斷增加，過冷度逐漸增加。當(dāng)貯液器逐漸被充滿時(shí)，冷凝器出口過冷度曲線出現(xiàn)一段比較平緩的階段，不同型式的冷凝器和空調(diào)系統(tǒng)會(huì)使得這段冷凝器出口過冷度的數(shù)值不同。而本系統(tǒng)顯示過冷度一般在9～10 K范圍內(nèi)。

圖3 單HVAC系統(tǒng)下過冷（過熱）度隨制冷劑充注量的變化情況

圖4 單HVAC系統(tǒng)下空調(diào)出風(fēng)口和壓縮機(jī)出口溫度隨制冷劑充注量的變化情況

圖5和圖6所示為雙蒸發(fā)器系統(tǒng)在不同充注量下系統(tǒng)各測(cè)量參數(shù)的變化曲線。從圖5中冷凝器出口過冷度和蒸發(fā)器出口過熱度出現(xiàn)平直段處可以得此系統(tǒng)的最小有效充注量約為575 g。

圖5 雙蒸發(fā)器系統(tǒng)下過冷（過熱）度隨制冷劑充注量的變化情況

圖6 雙蒸發(fā)器系統(tǒng)下空調(diào)出風(fēng)口和壓縮機(jī)出口溫度隨制冷劑充注量的變化情況

從圖3和圖5可知，當(dāng)制冷劑在575~650 g范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)于單HVAC和雙蒸發(fā)器系統(tǒng)，蒸發(fā)器出口過熱度趨于一條水平線，其中蒸發(fā)器出口過熱度在0～5 K范圍內(nèi)。此后，系統(tǒng)內(nèi)多余的制冷劑被貯存到干燥器內(nèi)。當(dāng)干燥器被充滿時(shí)，冷凝器會(huì)有較多的換熱面積，足以將飽和液體冷卻為過冷液體。