二氧化碳汽车空调系统的动态仿真.pdf

二氧化碳汽车空调系统的动态仿真* Dynamic Simulation of A CO Automobile Air Conditioning System 2 杨涛 陈江平 陈芝久 上海交通大学制冷与低温工程研究所 上海 200030 Tel: 021 E-mail: dbstiger@163.com 摘要 本文建立了跨临界二氧化碳汽车空调系统的动态仿真模型 利用移动边界法和平均空泡系数法对蒸 发器建立了集总参数模型 利用移动边界法对气冷器和中间换热器分别建立了集总参数模型 由于压缩机 和节流阀的热惯性较小 利用经验公式对它们建立了稳态模型 计算结果同实验数据的比较表明 该动态 模型能比较准确地体现系统实际的动态性能 关键词 二氧化碳 汽车空调 动态仿真 0前言 出于环保的考虑 采用自然工质是21 世纪制冷 1.1压缩机模型 剂替代的必然趋势 自从挪威的 Petterson J 和 对压缩机建立热力学模型 为了简化建模过程 Lorentzen G 于上世纪90 年代论述了自然工质CO2 作如下假设 用于汽车空调系统的可能性并进行试验研究后 用 1 由于压缩机的体积较小 而且置于几乎密闭 跨临界CO 汽车空调系统逐渐成为其应用研究的热 的压缩机室中 因此可将其压缩看作是一绝热过 2 点 目前国内已有学者建立了CO2 汽车空调系统和 程 部件的稳态模型 进行了稳态仿真研究 取得了一 2 压缩机转速较快 吸气 压缩和排气过程都 定成果 但我们知道 汽车空调的压缩机一般由主 在很短的时间内完成 故可认为压缩机处于准稳 发动机驱动 系统工作状态受车速影响很大 稳态 态 模型难以准确模拟系统实际的工作状态 本文在实 压缩机的热力学参数主要包括制冷剂质量流量 验的基础上建立了跨临界CO 汽车空调系统的动态和出 和出口焓以及输入功率 利用以下关系式求出 2 仿真模型 用此模型分析了CO 汽车空调系统的一 wV 2 mcom hvol 1 些动态特性 并通过实验进行了验证 60v 1.跨临界二氧化碳汽车空调模型 1 hco [hco,i hci (1hs )] 2 hs 所建立的二氧化碳汽车空调制冷系统模型的组 成如图1 所示 其中 利用移动边界和平均空泡系 W m (h h ) 3 数法对蒸发器建立了集总参数模型 对气冷器和中 c co ci 间换热器分别建立了集总参数模型 由于压缩机和 式中 mcom 为压缩机中制冷剂质量流量 kg/s 节流阀的热惯性较小 利用经验公式对其建立了稳 为压缩机转速 rpm V 表示压缩机汽缸容积 m3 3 态模型 各部件模型间根据质量守恒和能量守恒原 表示压缩机吸气比容 m /kg hci hco hco,