Расчёт параметров цикла автомобильного кондиционера, работающего в тяжелых условиях эксплуатации

Галка Галина Александровна; Думлер Марк Георгиевич

УДК 536.7+536.2

РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛА АВТОМОБИЛЬНОГО КОНДИЦИОНЕРА, РАБОТАЮЩЕГО В ТЯЖЕЛЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Галка Г. А., Думлер М. Г.

Донской государственный технический

университет, Ростов-на-Дону, Российская

Федерация

[email protected]

Разработана установка по определению параметров автомобильного кондиционера. Исследована работа стенда в условиях подключения к тренажеру программы вывода показаний датчиков давлений через персональный компьютер.

Рассчитаны основные термодинамические параметры автомобильного кондиционера. Построен цикл холодильной машины, определены теплопритоки, проведен сравнительный анализ всех эксплуатационных параметров при нормальной работе автокондиционера и работе в тяжелых условиях эксплуатации.

Ключевые слова: автокондиционер, тепловая нагрузка, компьютерное управление, хладагент, холодильная машина,

теплопритоки, стенд-тренажёр.

UDC 536.7+536.2

CALCULATION OF CYCLE PARAMETERS OF AN AUTOMOBILE AIR CONDITIONER OPERATING UNDER SEVERE CONDITIONS

Galka G.A., Dumler M. G.

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

[email protected]

The installation for determining the parameters of an automobile air conditioner has been developed. Its operation has been studied in the conditions of connection to the simulator program output pressure sensors through a personal computer. The main thermodynamic parameters of an automobile air conditioner are calculated. The refrigeration cycle is built, leakages are identified. A comparative analysis of all operational parameters during normal operation of air conditioner and under severe operating conditions is conducted.

Key words: automobile air conditioner, heat load, computer control, refrigerant, refrigerating machine, heat leakages, simulator stand.

Введение. Создание систем компьютерной диагностики и анализа неисправностей xолодильной техники является важной задачей при создании высокоэффективньге xолодильныx комплексов. Для реализации этой задачи была создана система диагностики и анализа тяжелых условий эксплуатации кондиционера легкового автомобиля (рис. 1). Система входит в состав научно-экспериментального учебно-лабораторного комплекса, созданного для учебных целей и научной работы [1].

Основные сведения. С целью исследования работы автомобильного кондиционера, работающего в тяжелых условиях эксплуатации, использовалась система компьютерной диагностики. Кривые были сняты в момент включения, выключения и выхода на стационарный режим работы автомобильного кондиционера. Также был построен цикл холодильной машины автокондиционера [2].

Задачами данной работы являлись: запуск собранного авторами стенда-тренажера по исследованию системы кондиционирования автомобильного кондиционера, сравнение параметров при нормальной работе установки и при работе в тяжелых условиях эксплуатации (перегрузках).

Рис. 1. Стенд-тренажёр по исследованию основных термодинамических параметров

автомобильного кондиционера

Стенд-тренажёр состоит из электродвигателя, рассчитанного на 2000 Вт, ременного привода, которым он соединяется с компрессором кондиционера. К нему подведены две магистрали, одна из которых —магистраль нагнетания, а вторая — магистраль всасывания [3]. По линии нагнетания далее находится конденсатор, с прикрепленным к нему вентилятором. Затем расположены фильтр-осушитель и дроссель. Трубка всасывания после дросселя переходит в испаритель, который закрыт в специальном контуре с воздуховодами [4]. Холод с испарителя снимается двумя вентиляторами. В нем имеется регулируемая заслонка воздуха. Результаты считываются с датчиков аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), который, в свою очередь, выводит показания на компьютер. При запуске электродвигателя ременная передача запускает компрессор кондиционера. Он начинает сжимать газообразный фреон и нагревает его примерно до 70°С. Затем по линии нагнетания фреон переходит в конденсатор, где он охлаждается (нормальная температура переохлаждения 4-7°С) и переходит в жидкую фазу. Далее жидкий фреон проходит через фильтр-осушитель и попадает в дроссель, где происходит понижение давления, температуры и увеличение объема. Затем после дросселя фреон попадает в испаритель, где его температура становится примерно от 4-6°С (нормальный перегрев 5-8°С) и обдувается вентилятором. Охлажденный воздух попадает в салон автомобиля, а сам фреон перегревается и переходит парообразное состояние и попадает в компрессор. После запуска установки были сняты зависимости давлений нагнетания и всасывания при разных режимах работы (рис. 2, 3, 4).

Рис. 2. Запуск автомобильного компрессора кондиционера, работающего в тяжелых условиях эксплуатации

Рис. 3. Показания давлений на момент выключения установки, работающей в тяжелых условиях

эксплуатации

Ниммлавпечие Вид

02.54

высокое лаенение

ач.51

НЕк^ОММЙИ

Теыпературд негхешния

1 41. а I

и-.«/Т.ТГГУГЛ

_

0 1 г 1 « 6 .

Рис. 4. Показания давлений на электродвигателе и на муфте компрессора кондиционера, работающего в

тяжелых условиях эксплуатации

После снятия показаний давления на электродвигателе и муфте компрессора, построили цикл работы автомобильного кондиционера при нормальной работе и при работе в тяжелых условиях эксплуатации (рис. 5).

Рис. 5. Циклы холодильной машины автомобильного кондиционера при нормальной работе и при работе в

тяжелых условиях эсплуатации

Расчет основных параметров. По данным цикла рассчитаем основные термодинамические параметры автомобильного кондиционера. Холодопроизводительность установки [5]:

£= kx5xДT

Геометрические размеры испарителя, м:

0,12x0,35x0,07

Площадь поверхности испарителя, м2:

5 = (0,12 х0,35)2 + (0,35x0,07)2 + (0,12 х0,07)2 = 0,15

Коэффициент теплопередачи поверхности к = 8 [6]

ДT = 22+2 = 24 (ф

£= 8x0,15x24 = 28,8 (Вт)

Удельная холодопроизводительность по циклу на Р-1 диаграмме: