浅谈汽车空调冷凝器试验分析

王耀

摘 要：汽车空调冷凝器的布置和结构导致行车时空气流通受阻，影响制冷效率。本为主要以空调冷凝器热换性能为研究对象，从试验方法的确定、分析及结果评价方面进行总结和叙述。

关键词：空调;冷凝器;试验

0 概述

随着汽车保有量的增加，大家更加关注汽车空调的能效比，空调换热器是空调制冷系统中重要部分.在通常情况下冷凝器设计为迎风式，借助车辆行驶时的速度将空气气流导入冷凝器散热翅片中，增加冷凝器的散热效果。通过试验设计分析与评价的方法，不断优化设计，提升设计质量。

1 室内试验策划与实施

（1）试验台搭建。为验证实际使用状态下空调换热器性能的研究，需建立空调换热器综合试验台，除了可以完成蒸发器和冷凝器的试验外，还可以进行节流元件的性能测试与评价试验以及空调整机的性能测试与评价。试验台通常由环境室、制冷剂循环系统、环境室工况系统、空气测量装置、恒温水系统、电气控制及参数控制、测量系统等组成。

1）环境室通过控制室内侧环境室的温湿度来控制换热器进口空气的温湿度，室内侧环境室内的测试本体可以测试换热器和空调器的空气侧换热量，温度设定-15～60℃，相对湿度设定30～95%。

2）制冷剂循环系统为空调换热器提供一定质量流量、进口温度和压力的制冷剂，还可以控制制冷剂的过热度或过冷度，换热量：1000～12000W，制冷剂流量：0～200kg/h。

3）环境室工况系统包括制冷系统、空气处理箱和加湿器等，对环境内空气进行制冷、加热、加湿等处理，温度设定-15～60℃，相对湿度设定30～95%。

4）空气测量装置包括焓差测试本体和取样装置，测量空气的流量计进出口温湿度，风量200～3500m?/h。

5）恒温水系统为制冷剂循环系统提供恒温水源，冷负荷：15000W，出水温度：20～40℃，进出水温度差5℃。

6）电气控制系统包括配电柜、触摸屏、可编程控制器、PID控制仪表以及相应的接触器、继电器、开关、按钮等电气设备，负责试验台所有设备的配电和控制。

7）参数控制系统采用PID算法，控制所有试验中需要控制的参数。

8）参数测量系统由计算机、数据采集仪、温湿度、压力传感器、质量流量计等组成，负责系统中各个参数的测量和信号传递。

（2）空調换热器综合试验台采用空气焊焓值法对冷凝器的换热量进行测量。在进行冷凝器试验时，系统会控制制冷剂侧进、出口温度、进口压力和空气侧的进口温湿度、风量等参数，测量制冷剂出口压力、制冷剂质量流量、空气出口温湿度等参数，并根据这些参数数据自动核算出换热器的换热量、热平衡误差、传热系数等性能参数。当系统运行稳定后且热平衡误差在±5%以内时，进行数据采集，系统布置如图1所示。

（3）试验测试分析。以不同涨头尺寸的管翅式波纹片进行换热器试验，研究迎面风速对空气测换热量和空气侧阻力的影响、冷凝温度对空气侧换热量的影响以及接触热阻对换热量的影响。

1）迎面风速对换热量的影响。保持冷凝温度和出口过冷度不变，改变冷凝器的迎面风速，从而得出风速与空气侧换热量的关系。在冷凝温度不变的条件下，随着迎面风速的增加，对单个换热器而言，换热量显著增加，但是增加的幅度会越来越小。

2）迎面风速对空气侧阻力的影响。保持冷凝温度和出口过冷度不变，改变冷凝器的迎面风速，可得到迎面风速与空气侧阻力的关系。随着迎面风速的增加，空气侧的阻力快速增加，而且增加的幅度越来越大。

3）冷凝温度对换热量的影响。保持迎面风速和冷凝出口过冷度不变，改变冷凝器的温度，可得到冷凝温度与换热量的关系。在一定的迎面风速下，随着冷凝温度的提高换热量显著增高。但随着冷凝温度的提高，冷凝力会升高，会导致压缩机的排气压力上升，而压缩机的排气压力上升会增加压缩机的耗功，排气温度上升到一定搞都还可能导致压缩机烧毁，所以不能任意提高冷凝温度来增加换热量。

4）接触热阻对换热量的影响。在相同的冷凝器温度和相同的迎风风速条件下，观察各型号换热器的换热量，从工艺和成本角度考虑择优选择最佳涨头尺寸。

2 室外试验试验策划与实施

为了验证同一台空调机在行驶和静止状态时的效果差别，一般通过对比降温能力测试的方法实施，以便优化设计改进。

（1）静止时降温测试，将车辆至于外部温度35℃的室外，打开车窗让车室内外温度平衡，然后关闭车窗，启动发动机，开启空调，压缩机转速达到1800r/min和2100r/min时，间隔5分钟分别测试3个以上测试点的平均温度值并记录。

（2）行驶时降温测试。静止降温测试完成后，重新回到试验起始状态，分别进行压缩机转速达到1800r/min和2100r/min时，间隔5分钟分别测试3个以上测试点的平均温度值并记录。

（3）通过对比相同转速下的温度，确定冷却气流动态优化。通常改进措施如下：①改进冷凝器盖板设计，将原进风区域的平面形通风孔增加45°的翻边导风叶，朝向前进的方向。②改进冷凝机排风保护罩。通风的冷凝机排风保护罩由网状的钢丝圈焊接而成，变为新型所料导风罩，设计向中心倾斜的气流通道，使排风向风机垂直上空排出，而不会扩散又流入冷凝器芯体。

3 结束语

空调冷凝器的试验分析是为设计验证的方式，验证是否满足设计的预期目的，同时也为设计优化提供支持，进而提升空调系统的性能。

参考文献：

[1]郑闲德.制冷原理与装置[M].北京：北京出版社，2001.

[2]李媛等.铝板翅式换热器翅片表面性能的试验研究[J].石油机械，2005.