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12m客车空调制冷系统节能优化

作　者: 魏鹏威
导　师: 张建一
学　校: 集美大学
专　业: 轮机工程
关键词: 12m客车制冷节能优化替代
分类号: U463.851
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

制冷是客车重要的能耗组成，对制冷系统的节能优化具有重要意义。本课题以12m客车空调制冷系统为研究对象，应用各种节能技术进行优化计算分析。主要的工作内容和结论如下：1）制冷剂的优化选择。通过对R152a、CO2和HFO-1234yf与R134a的特性比较，发现前两种制冷剂作为R134a替代制冷剂均存在一定不足。分析发现，新一代制冷剂HFO-1234yf为R134a最佳替代制冷剂。2）制冷压缩机的优化选择。对压缩机样本的计算发现，典型螺杆机与典型活塞机比较，COP平均高出14.7%。选用螺杆机替代活塞机，制冷系统可节能12.2%。螺杆机在国外客车已应用多年，建议优先选用。3）换热器计算分析与优化。在设计管片式冷凝器时，适当选择高的冷凝温度进行计算，这样增加的投资不多，系统在实际运行中效率较高。目前企业选用冷凝温度60℃进行设计，缺乏科学计算，在实际应用中可能存在浪费。对比计算发现，管片式冷凝器传热面积是平行流冷凝器的4.6倍，传热系数是平行流冷凝器的五分之一。平行流冷凝器的材料成本比管片式冷凝器低35%。因此，12m客车应优先选择平行流冷凝器。4）制冷流程优化。计算发现，采用回热循环、蒸发器冷凝水过冷循环及单级压缩制冷新流程后，原制冷系统的COP分别提高了20.4%、5.5%和0.6%～12.2%。三种流程中，回热循环对制冷系数提高幅度最大。其投资回收期为半年，建议12m客车推广采用。5）太阳能利用与LNG客车冷量利用。经计算，太阳能利用与客车空调节能结合，能够为12m客车每天增加9.72kW·h电量。利用LNG冷量进行低温送风，可以使系统制冷量提高9.6%～11.8%，COP提高5.5%～7.7%。在设定工况下，将回收的LNG冷量用于过冷循环，系统COP提高了16.94%，可使系统节能11%。两种节能优化分别适应于燃油客车和LNG客车。本课题计算表明，以上几种优化方式结合应用，可使12m客车空调制冷系统节能30%以上，节能效果良好。另外，除太阳能利用优化外，其他几种优化方式的回收周期均在一年以内，具有良好的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 客车空调研究现状  10-12
  1.3 研究内容  12-14
第2章车用制冷剂的选择  14-22
  2.1 引言  14
  2.2 汽车空调制冷剂的选择标准  14-15
    2.2.1 制冷剂的一般选择要求  14-15
    2.2.2 客车空调制冷剂的选择要求  15
  2.3 客车制冷剂的替代  15-21
    2.3.1 四种车用制冷剂的对比  15-16
    2.3.2 HFO-1234yf 与 R134a 的比较  16-19
    2.3.3 HFO-1234yf 在 12m 客车上的应用分析  19-21
  2.4 小结  21-22
第3章制冷压缩机选型分析  22-28
  3.1 引言  22
  3.2 制冷压缩机选型理论依据  22-24
    3.2.1 压缩机选型要点  22
    3.2.2 客车对配置制冷压缩机的要求  22-23
    3.2.3 客车空调压缩机发展现状  23-24
  3.3 客车空调压缩机选型分析  24-27
    3.3.1 客车空调压缩机类型合理性分析  24-25
    3.3.2 几种压缩机的容量范围  25-26
    3.3.3 不同类型压缩机在 12m 客车上的应用分析  26-27
  3.4 小结  27-28
第4章换热器优化  28-38
  4.1 引言  28
  4.2 客车用冷凝器的设计  28
  4.3 客车管片式冷凝器的设计计算  28-33
    4.3.1 管片式冷凝器设计理论分析  28-30
    4.3.2 管片式冷凝器结构设计及计算  30-33
    4.3.3 不同冷凝温度下管片式冷凝器参数的对比分析  33
  4.4 管片式冷凝器和平行流冷凝器的对比分析  33-36
  4.5 蒸发器优化方法  36-37
  4.6 小结  37-38
第5章制冷系统流程优化  38-51
  5.1 引言  38
  5.2 回热循环的应用  38-42
    5.2.1 回热循环的理论分析  38-40
    5.2.2 回热循环在客车空调制冷系统中应用计算  40-42
  5.3 过冷循环的应用  42-45
    5.3.1 过冷循环的理论分析  42-43
    5.3.2 蒸发器凝结水用于过冷循环的计算分析  43-45
  5.4 带有辅助回路的单级压缩制冷新流程  45-49
    5.4.1 新流程的理论分析  45-47
    5.4.2 新流程的应用计算  47-49
  5.5 三种流程的可行性分析  49-50
  5.6 小结  50-51
第6章新能源利用与其他制冷方式的研究  51-59
  6.1 引言  51
  6.2 太阳能在汽车空调上的研究与节能  51-54
    6.2.1 太阳能汽车空调发展及现状  51-52
    6.2.2 太阳能天窗原理  52
    6.2.3 汽车太阳能天窗的应用分析  52-54
  6.3 LNG 冷量利用  54-57
    6.3.1 LNG 冷量回收  54-55
    6.3.2 LNG 冷量用于低温送风的理论分析  55-56
    6.3.3 过冷循环的应用  56-57
  6.4 其他制冷方式的研究  57-58
  6.5 小结  58-59
第7章总结与展望  59-61
  7.1 本课题工作总结  59-60
  7.2 展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
在学期间发表的学术论文  65

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