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制冷循環(huán)的冷凝、蒸發(fā)溫度對制冷量的影響
??五十鈴NKR人貨兩用車空調(diào)系統(tǒng)的改造
一、摘要
本文主要介紹重慶生產(chǎn)的五十鈴人貨兩用車，車輛使用一段時(shí)期后，由于車輛密封性和發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱效果明顯變差，使制冷劑冷卻不充分，從而不能滿足制冷的要求。通過采用增加一級冷凝器的方法，彌補(bǔ)了制冷劑冷卻不足，同時(shí)避免了要通過減少循環(huán)流量來達(dá)到降低蒸發(fā)溫度的限制。
關(guān)鍵詞：空調(diào)制冷不足；蒸發(fā)器和冷凝器溫度和壓力偏高；提高冷凝效果
二、前言
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國力不斷增強(qiáng)，人民生活水平不斷提高，對使用的汽車要求也越來越提高。不單對汽車技術(shù)性能(如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性)有更高要求，而且對其使用的舒適性也有新的要求。而提高舒適性的一個(gè)重要標(biāo)志，就是汽車能夠提供良好的空調(diào)制冷效果，以滿足駕駛員舒適性要求。若空調(diào)制冷系統(tǒng)效果不佳，則無法為駕駛員提供一個(gè)舒適的工作環(huán)境。
三、正文
(一)汽車空調(diào)制冷不良故障
據(jù)駕駛員反映，我單位一輛五十鈴NKR人貨兩用車空調(diào)制冷系統(tǒng)，空調(diào)制冷不足。接上岐管壓力表測試壓力，低壓側(cè)壓力為0.34MPa，高壓側(cè)壓力為1.72MPa，高低壓側(cè)壓力均痹積常標(biāo)準(zhǔn)偏高。運(yùn)行時(shí)觀察視液鏡制冷劑的流動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)有很多氣泡，這反映系統(tǒng)內(nèi)制冷劑不足，但由于高低壓力偏高，說明系統(tǒng)內(nèi)已混入了大量空氣。測試蒸發(fā)器溫度與壓力、冷凝器溫度與壓力，均已超出正常的范圍，若這時(shí)不考慮系統(tǒng)壓力高，已混人大量空氣的故障情況，而直接補(bǔ)充制冷劑，則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗增大，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使壓縮機(jī)拖死，皮帶發(fā)熱熔斷。但不補(bǔ)充制冷劑，系統(tǒng)的制冷劑不足勢必造成制冷系統(tǒng)制冷不良。所以應(yīng)先排除蒸發(fā)器和冷凝器溫度和壓力偏高的故障，然后再補(bǔ)充系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑。
(二)造成故障的原因分析
汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)工作過程是：經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸汽，從高壓管路進(jìn)人冷凝器冷卻后，以液態(tài)形式進(jìn)入貯液干燥過濾器，濾去雜質(zhì)、除去水分再經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓，以霧狀進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，通過蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，吸收車廂內(nèi)空氣的熱量。吸熱后的制冷劑變成低壓蒸氣，被重新吸回壓縮機(jī)再壓縮循環(huán)，通過不斷循環(huán)，吸收車廂內(nèi)空氣的熱量而使車廂內(nèi)降溫。如果制冷系統(tǒng)冷凝器冷凝效果不良，制冷劑不能通過其將仍霍氣狀態(tài)冷卻成液體狀態(tài)而降溫，則通過膨脹閥的制冷劑將不能很好降壓蒸發(fā)，而進(jìn)行吸熱。同時(shí)也會(huì)使蒸發(fā)器過熱造成熱交換效果不佳，令蒸發(fā)器吸熱量不大，從而不能大量吸收車廂內(nèi)空氣的熱量而使車廂的溫度降低。所以汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷凝器和蒸發(fā)器這兩個(gè)產(chǎn)生熱交換的中心部件，只有在冷凝溫度和蒸發(fā)溫度處于最佳狀態(tài)下才產(chǎn)生最高制冷量，否則必定造成車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)制冷不良。
五十鈴NKP人貨兩用車空調(diào)制冷系統(tǒng)選用的是排量為138mL的SD508型壓縮機(jī)或排量為161mL的SD510型壓縮機(jī)。原車有一個(gè)350mm×450mm的板式冷凝器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器前面。一個(gè)A6型蒸發(fā)器安裝在車廂內(nèi)。此車經(jīng)過一段時(shí)間使用，當(dāng)車廂的密封性和發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱能力比新車明顯下降時(shí)，運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作狀態(tài)下制冷劑的溫度和壓力比原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏高的情況，從而導(dǎo)致參與制冷循環(huán)的制冷劑出現(xiàn)冷凝溫度和蒸發(fā)溫度升高，超出正常的技術(shù)范圍(正常值：冷凝溫度為40～45℃，蒸發(fā)溫度為-12.5～-5℃)的故障。同時(shí)，制冷劑溫度升高若接近至冷凍機(jī)油閃點(diǎn)時(shí)，部分冷凍機(jī)油會(huì)炭化并集聚在閥門中。這樣既增加壓縮機(jī)冷凍機(jī)油的消耗量，又影響閥門的密封性，易使閥門變形損壞，使壓縮機(jī)充氣降低，從而減少制冷劑循環(huán)流量。如果部分冷凍機(jī)油炭化后竄人制冷系統(tǒng)的膨脹閥內(nèi)，容易造成膨脹閥堵塞，也會(huì)使參與制冷循環(huán)的制冷量減少。以上所有這些情況都會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行條件惡化，令空調(diào)系統(tǒng)制冷效果顯著降低。
解決以上的故障，如果采用從加大冷卻空氣與冷凝器之間的熱傳導(dǎo)效果來考慮降低冷凝溫度，由于冷凝器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的前面，而散熱器內(nèi)的水溫較高，雖然車輛前進(jìn)時(shí)，受到空氣流冷卻，但熱量仍能傳導(dǎo)到前面的冷凝器上，同時(shí)汽車的冷凝器緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)，散熱條件較為惡劣。所以用加大原有冷凝器冷卻能力來提高冷凝效果估計(jì)提高的幅度有限。
是否可以采用提高膨脹閥節(jié)流量來降低蒸發(fā)溫度呢?
汽車使用的制冷劑是氟利昂R12(F-12)，其蒸發(fā)溫度可達(dá)到-29.8℃，現(xiàn)在此汽車蒸發(fā)溫度選取在-5～-4℃(曰本最大的轎車空調(diào)裝置制造商電裝“DENSO”株式會(huì)社，把蒸發(fā)溫度定為-1℃。美國汽車公司“AMC”其蒸發(fā)溫度定為-5～4℃)，相對制冷劑的蒸發(fā)溫度而言，還有下降空間。然而降低蒸發(fā)溫度是有一定限制的，不能無限度地降低，因?yàn)榻档驼舭l(fā)溫度是通過減少循環(huán)流量來達(dá)到，減少循環(huán)流量會(huì)使壓縮機(jī)的性能指標(biāo)降低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變差。由于制冷劑流量降低，進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣比容增大，單位容積制冷量降低，使壓縮機(jī)的制冷系數(shù)下降；而且由于只是蒸發(fā)溫度降低，而冷凝溫度未下降，會(huì)令膨脹節(jié)流閥前后的壓力差增大，壓力差過大，單位重量制冷量也會(huì)降低，使蒸氣比容增大，進(jìn)而使壓縮機(jī)容積系數(shù)減少，令制冷量降低。所以提高制冷系統(tǒng)的制冷量，只單方面從降低蒸發(fā)溫度人手，會(huì)受到一定限制。
(三)排除故障的措施和方法
通過以上分析，排除此車故障只能從額外加強(qiáng)冷凝強(qiáng)度人手，以此去保證整個(gè)系統(tǒng)的冷凝和蒸發(fā)溫度處于正常狀態(tài)。若單靠清洗冷凝器、蒸發(fā)器或加大原有冷凝器的體積來提高冷卻量，或調(diào)較甚至更換膨脹閥都不能使冷凝和蒸發(fā)溫度兩者協(xié)調(diào)符合要求。
曾嘗試在冷凝器處加裝冷卻風(fēng)扇，或改變冷凝器相對發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻風(fēng)扇的位置，但收效都不大。
后來通過在膨脹節(jié)流閥流量固定不變情況下，在此車蓄電池后面的位置，加裝一個(gè)350mm×350mm冷凝器及冷卻風(fēng)扇，把連接原有冷凝器的高壓管改為先接人新裝的冷凝器再由輸出口接原有冷凝器(即在原有的冷凝器前再串入一個(gè)冷凝器)。由于增加多一級冷凝器，冷凝效果明顯提高，冷凝器流出的制冷劑溫度下降，又使蒸發(fā)溫度相應(yīng)下降，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)制冷劑的冷凝和蒸發(fā)溫度及壓力均達(dá)到原有的技術(shù)要求。
(四)結(jié)論
通過以上的方法，排除了五十鈴NKP空調(diào)使用一段時(shí)間后制冷不良故障。從中得出結(jié)論：此車設(shè)計(jì)上冷凝器的冷凝效果只能在新車時(shí)即車廂密封性良好和發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱良好的情況下，才能滿足制冷要求，而當(dāng)車輛使用一段時(shí)間，車輛密封性和發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱效果明顯變差后，就不能滿足制冷的要求。采取增加一級冷凝器去彌補(bǔ)制冷劑冷卻不足，是一個(gè)解決問題行之有效的辦法。
