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摘 要

本文首先在绪论部分介绍了汽车空调的发展和汽车空调冷凝器的研究现状，接着介绍了冷凝器的基本原理和分类。然后阐述了汽车空调的基本工作原理和制冷剂在整个汽车空调系统中气相和液相的变化过程和压强温度变化情况，从而明确了制冷剂在其中所参与的过程和吸热放热发生的场所。在此基础上，进一步对应用在冷凝器里的制冷剂进行了详细的讨论和分析，尤其是制冷剂r134a物理和化学等热物性以及其特点。基于上述的工作，本文确定了设计中的汽车空调冷凝器选型和制冷剂选材，进而根据设计参考书中的经验公式，初步计算出本设计中的冷凝器的基本结构参数和相关尺寸。利用所求出的数据对冷凝器进行建模仿真，针对冷凝器单元模拟分析制冷剂r134a在冷凝管中的温度分布情况，并得出其温度云图。而且本文还借助气相和液相r134a不同的仿真结果进行对比，进一步分析了制冷剂在整个冷凝器中的传热过程。

关键词：汽车空调；冷凝器；管翅式；r134a

Abstract

This article first introduces the development of automotive air conditioning and the current research status of automotive air conditioning condensers in the introduction,Then introduces the basic principle and classification of the condenser.Then elaborated the basic working principle of automobile air conditioner and the change process of gas and liquid phase and pressure temperature change situation of refrigerant in the entire automobile air condition system.Thus, the process in which the refrigerant participates and the place where heat absorption and heat release occur are clarified.On this basis, the refrigerant used in the condenser is further discussed and analyzed in detail.Especially the physical and chemical properties of refrigerant r134a and its characteristics.Based on the above work, this paper determines the selection of automotive air-conditioning condenser and refrigerant selection in the design,Then according to the empirical formula in the design reference book,preliminary calculation of the basic structural parameters and related dimensions of the condenser in this design.Use the obtained data to model and simulate the condenser,also simulate and analyze the temperature distribution of refrigerant r134a in the condenser tube for the condenser unit,and draw its temperature cloud map.In addition, this article also uses the simulation results of different gas phase and liquid phase r134a for comparison.The heat transfer process of refrigerant in the entire condenser is further analyzed.

Keywords: automotive air conditioning; condenser; tube-fin type; r134a

目录

第一章 绪论 1

1.1 论文选题的目的和意义 1

1.2 国内外关于该论题的研究现状 1

1.3 论文主要研究内容 2

1.3.1 基本内容与目标 2

1.3.2 拟采用的技术方案及措施 2

第二章 冷凝器基本原理 3

2.1 冷凝器简介 3

2.2 冷凝器的分类 3

2.3 冷凝器的工作原理 3

第三章 制冷剂 5

3.1 制冷剂简介 5

3.2 目前常用的制冷剂 5

3.3 r134a的特性 5

第四章 冷凝器设计 6

4.1 确定基本工况参数和几何参数 6

4.2 确定冷凝器热负荷及空气流量 7

4.3 计算空气侧换热系数与翅片效率 8

4.4 计算管内侧冷凝换热系数αi 9

4.5 确定冷凝器的结构尺寸 10

第五章 建模及仿真分析 12

5.1冷凝器三维模型建立过程简述 12

5.2冷凝器三维图的建立 13

5.3冷凝器三维图网格的划分 14

5.4冷凝器的计算设置与调试 19

5.5冷凝器的仿真后处理及结果 20

5.6冷凝器的仿真对照实验及分析 22

总结与展望 24

1 总结 24

2 展望 24

参考文献 25

致谢 25

第一章 绪论

1.1 论文选题的目的和意义

经过长期的快速发展，人们一直在对汽车进行创新和改进。在不同时间，人类发展的最新结晶可用于汽车。可以说，汽车的发展反映了人类科学技术的进步，特别是汽车空调的发展。从一个制冷或单个加热的开始到当今的自动控制和计算机控制，汽车的空调已成为现代汽车的一种性能的参考标准。

技术的进步不仅显而易见，而且与此同时，每个家庭的生活也变得更加时尚和便捷。但是，特别是自上世纪末以来，整个世界在科技方面的发展迅速，汽车的发展也因此突飞猛进，因此人们对汽车的购买欲提升很大，汽车及其相关产业也在迅速增长。因此，随着汽车的发展方向作为空调系统的更新而出现了新的需求，空调系统已成为现代汽车必不可少的配件之一。它引领了空调行业发展的新势头和方向。冷凝器是汽车前部空调的四个主要部件之一，是“热交换器”。室外机的热交换器在冷却过程中被冷凝，冷凝器的质量直接影响汽车空调的散热性能。

1.2 国内外关于该论题的研究现状

从空调被运用在汽车上之后，人们关于汽车空调的研究就没有停下过脚步。随着时间的推移，科技在不断的创新和进步，越来越多新的领域和汽车空调有了交集。而关于空调冷凝器的改良与更新，也在随着科技发展而不断出现。时代在变化，人们对于汽车空调冷凝器的研究也在加深。沈雅钧教授等人在翅片管强化传热技术在冷凝器中的应用中介绍了常用冷凝器的特点,阐述了几种翅片管的强化传热机理及其在冷凝器中的应用现状。付颜红等人在汽车空调冷凝器钎焊“翅片熔蚀”现象的分析研究中介绍了铝制空调冷凝器钎焊后的“翅片熔蚀”现象。针对有此缺陷的钎焊接头,详细分析了其微观组织结构,并从原材料和工艺参数两方面分析了"翅片熔蚀"现象产生的根本原因^[1]。王磊教授在铜管管径对翅片管式冷凝器性能和经济性的影响中分析铜管管径变化时翅片管式换热器换热面积、管侧容积、换热量和压降变化情况,并进行材料成本和单位换热量材料成本的比较^[2]。郭梦茹教授在翅片管式冷凝器性能分析及多目标优化中，针对翅片管式冷凝器构建稳态分布参数模型。利用该模型对不同结构参数下的冷凝器性能进行仿真,分析管径、翅片间距、管间距等几何参数对管翅式冷凝器性能以及成本的影响^[3]。越来越多针对空调冷凝器的性能优化和节能减排的创新设计被试验，被实践，被运用。也正因为如此，汽车空调冷凝器的发展会越来越好，相信在不久的将来，将会出现新的高科技冷凝器，既能符合汽车空调的要求，又能节能环保，还造价低廉。

1.3 论文主要研究内容

1.3.1 基本内容与目标

（1）认真地了解和查阅有关汽车冷凝器的书籍和文献等，尤其是关于汽车冷凝器设计的文献应多花时间去认真阅读和思考，在设计前应该首先了解制冷原理、冷凝器的作用和常规的汽车冷凝器设计方法与步骤。

（2）认真地了解、学习与建模仿真有关的软件，比如说gambit，ANSYS，fluent这些全世界都在使用的软件，在此的基础上应当花时间去熟练操作软件，知道如何操作进而达到使用软件完成自己的仿真工作。

（3）认真的去学习AutoCAD软件的绘图功能，并且能熟练运用AutoCAD软件绘制自己所设计的零件图和装配图。

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