汽车冷却原理

基于压缩空气能量存储的汽车快速制冷和空调系统设计规范安全性的重要组成部分. 高温环境会使人感到非常不舒服，并使人们放慢对交通状况的判断. 反应能力的下降将不可避免地导致事故率的增加. 当汽车暴露在阳光下时，汽车内部的温度将迅速升高. 国外的研究表明，当环境温度达到35℃以上时，封闭汽车的内部温度会在15分钟内达到65℃！即使环境温度约为25℃，暴露在阳光下的汽车内部温度也可以在一小时内升至约50℃. 这样，车主在阳光下停车一段时间后，不可避免地要面对车内的高温. 此时，大多数人的方法是在启动车辆后直接打开空调进行冷却. 因为汽车中的温度太高，并且汽车空调的功率受到限制，所以其缺点是冷却速度非常慢，并且汽车中的人员必须忍受几分钟. 此时高温已经出汗了. 即使在车外等车，这种方法也会对发动机和三元催化器造成不同程度的损害，并且还会在空调系统上造成较大的热负荷并延迟时间. 并浪费燃料. 另一种流行的方法是在启动后一到两分钟内不打开空调就打开窗户，然后关闭窗户以打开空调.

此方法比以前的冷却速度快，但是由于在初期电动玻璃和空调开关的频繁操作，因此比较麻烦并且改善效果有限. 其他方法，例如用水喷洒酒精的方法，虽然冷却效果很明显，但是酒精对汽车内部有害，并且汽车中残留的酒精会引起醉酒驾驶的误解. 在此基础上，提出了一种基于压缩空气储能技术的汽车快速制冷空调系统新概念. 该系统是通过改造传统的汽车空调系统而实现的. 在汽车空调的低负荷时期，空气压缩机和保温气罐会存储一定量的低温和高压空气. 目的. 由于该系统无需启动发动机即可进行快速冷却，因此可以远程操作，人们可以在进入车辆之前迅速对其进行冷却，具有环保，安全和实用的优点. 二，方案概述汽车快速制冷空调系统主要由以下5部分组成（如图1所示）: 制冷系统，压缩空气系统，冷气供应系统，快速排气系统和空调控制系统，制冷系统中的蒸发器压缩机集成在压缩空气系统中，而冷气供应系统中的冷空气则存储在压缩空气系统中的隔热气罐中. 图1.汽车快速制冷和空调系统的组成图. 空调控制系统在车辆行驶期间监视汽车空调压缩机的负荷. 当负载较低时，电磁阀被控制为允许低压液态制冷剂进入制冷系统.

制冷剂流过内置在压缩气罐中的蒸发器以冷却压缩空气，并且蒸发后的气态制冷剂再次进入空调压缩机循环回路. 同时，系统会实时检测储气罐的压力，并通过打开空气压缩机直到储气罐的压力达到设定的储气压力来压缩来自车外的新鲜空气. 当需要快速冷却车厢内部时，冷气供应系统会打开储气罐排气端的电磁阀，并通过压力将低温和高压气体降至适当的压力. 减压阀并进入空调的送风路径. 该系统将车内的高温空气排出，以防止大量的气体在短时间内进入车内并导致过大的气压. 每个子系统的原理和组成如下: 制冷系统: 1.制冷系统: 制冷系统是通过使汽车主空调系统中的制冷剂分流来实现的. 制冷剂循环的如图2所示，其中左侧是汽车空调的主要循环系统. 当制冷系统运行时，电磁阀打开以将一部分液体制冷剂转移到高压气罐中的蒸发器中，以冷却其中的气体. 汽化的制冷剂通过低压气体回路进入压缩机进行循环. 当气罐中的气体达到设定温度时，控制系统关闭电磁阀，制冷系统停止工作. 图2.制冷剂循环. 压缩空气系统: 2.压缩空气系统: 压缩空气系统主要由空气压缩机，储气罐和必要的辅助设备组成. 结构如图3所示. 控制系统通过检测储气罐中的压力来控制空气压缩机的开关. 空气压缩机的气源是车辆外部的新鲜空气. 压缩的高压空气经过干燥和过滤，然后通过止回阀进入高压气罐.

其中，必要的温度和压力传感器安装在储气罐上，用于系统检测和控制. 另外，必须安装必要的安全设备汽车降温系统，以防止意外事故，例如由于系统失控而引起的过大压力. 图3.压缩空气系统. 冷却空气供应系统: 3.冷却空气供应系统: 同样，储气罐中的低温和高压气体由电磁阀控制和释放，以进入供应空气回路. 由于低温气体的高存储压力，直接排放到空调中的空气路径可能会损坏空调设备，并且高压气流可能会对车辆中的人员造成伤害. 因此，必须先将其减压至安全压力，然后才能进行空气供应. 图4.冷空气供应系统的. 快速排气系统: 4.快速排气系统: 常规的汽车空调通常没有专用的排气系统. 由于快速制冷系统会在短时间内将大量冷空气送入汽车，因此，如果不排除一些空气，汽车中的气压将过高. 此外，快速排气系统还可以去除大量的热空气，这对快速冷却的影响较大，就像冷空气的供应一样. 因为冷空气通常从汽车的前部进入汽车，所以排气系统的排气口设置在车厢内的某个位置，以避免吸入冷空气. 排气区域中的负压也可以是冷空气在机舱中形成气流，从而提高了冷却速度. 排气系统的排量应等于送入轿厢的冷空气量，以确保轿厢内的压力平衡. 空调控制系统: 5.空调控制系统: 空调控制系统为上述整个四个系统实现独立的功能，而每个子系统的监视和整体协调控制必须由空调实现控制系统. 制冷系统的灵魂.

控制系统所监视的对象主要包括汽车或中的控制信号，汽车主空调和发动机的运行状态，上述子系统中的压力和温度传感器等. 控制对象主要包括空气压缩机和排气系统的气泵和电磁阀. 通过合理的软件准备，可以实现系统的协调安全动作. 3.系统设计储气量，温度和压力: 1.储气量，温度和压力: 以长时间停车后车辆需要快速冷却为例，假设车内温度为T0 =此时为50°C. 根据车体的大小，内部空间V0估计为2〜3m3（不包括人的体积），取V0 = 3m3，并以大气压计算车内气压，即P0 ＝ 0.1MPa. 人体感到更舒适的温度为20〜25℃，并且在完全释放出低温气体后，车内温度可以降低到T'= 25℃. 储气温度考虑了HFC-134a制冷剂的绝热性能和沸点（-26.5°C），初始设置为0°C，即T1 = 0°C. 储气罐必须根据所需低温气体的实际体积确定. 由于储气罐中的低温气体（P1，V1，T1）释放过程非常短，中间环节很少，因此在不影响计算结果的前提下进行以下假设: 1） 2）3）4）计算气体是理想气体；低温气体的减压膨胀时间短，被认为是绝热过程. 进入机舱后，将低温气体与内部气体均匀混合，即温度相同. 忽略整个过程中的能量损失.

根据理想气体状态方程PV = nRT，在时间t处，轿厢中存在对应的气体状态0汽车降温系统，V0，Tt（P，每单位时间进入轿厢的大气低温气体为0，dv， T1）. 车内气体均匀混合后，有: （P，P0 * V0 + P0 * dv = n0 RTt + RT1dn =（n0 + dn）* R *（Tt + dTt）可以通过简化dTt来获得解决方案. /（T1-Tt）= dn / n0n =？N0 ln | T1-Tt | + C 2.1当n = 0时，即不进行冷却，应该有Tt = T0，可用C = n0 ln | T1-T0 |因为从头到尾进入车辆的总的大气低温气体为n = PV1 /（RT1）= P0（1 P 1 V1）/（RT1）=∫dn P02.22.3在最终状态下，应该有dT = T0-T'2.4根据上式可计算出所需的低温气体: PV1 = PV0 ln 1 0 T0？T1 T1？T'输入值后: PV1≈0.9 P0 m3 1表示所需的低温空气膨胀至常规压力应约为0.9m3. 由于储气罐的体积受车辆空间的限制，因此不应太大，并且从车辆安全的角度考虑，存储压力不应太高.

此处，体积最初设置为V1 = 50L，则存储的气体压力为P1 = 18P0，即1.8MPa. 这样的气体储存压力相对较低，并且通过选择大约2MPa的额定压力可以满足空气压缩机. 因此，储气参数确定为: P1 = 1.8MPa，V1 = 50L，T1 = 0°C. 2.空气压缩机的设计根据以上计算，储气压力为1.8Mpa，额定压力为空气压缩机选择为2MPa. 由于低温空气储备可以在行驶过程中在相对较长的时间内完成，因此整个过程需要一小时计算. 如果充气过程在10分钟内完成，则压缩机的排量应高于0.1m / min. 由于安装在车内，由于动力系统，工作环境和安装空间的限制，必须根据该系统的现有市场产品对空气压缩机进行改装，主要包括以下几个方面: 1）无油环保低噪声; 2）电源系统应与现有的汽车电源系统相匹配； 3）结构紧凑，可避免撞击和冲击. 排气装置的流量设计3.排气装置的流量设计排气系统的排量必须等于冷气供应系统的流量. 如果整个系统在30s内完成快速冷却计算，则排气系统的排气量（容积）为30L / s. 4.系统安装和放置汽车的结构非常紧凑，储气罐和空气压缩机有一定的容积. 因此，理想的安装位置是汽车的后备箱，这是通过修改现有的后备箱结构来实现的.

储气罐的设计容积为50L，按1.2m长计算. 气罐底面的直径约为30厘米，再加上空气压缩机的尺寸，应占据约100升的空间. 抽气装置应安装在汽车内部的后排座椅下方. 风道可以安装在汽车的许多地方，例如在汽车的后座和脚底壁的后面，以便于将热空气快速排放到汽车中. 4.创新性分析1.提出了一种汽车快速制冷技术的新概念，该技术可以在不启动汽车发动机的情况下通过遥控快速降低车厢内的温度； 2.设计了一种基于压缩空气储能的设计. 汽车的快速制冷空调系统将压缩空气能量存储技术与常规的空气调节技术相结合，以快速冷却汽车，并且可以扩展到需要在小空间内快速冷却的其他环境. 五，可行性分析1.提出该系统是为了解决世界上大部分地区车辆暴露于停车后的高温问题，该系统具有一定的通用性. 2，系统原则上采用成熟的理论技术，每个部件也具有成熟的产品或可以通过一定的改造实现，具有很高的可靠性和技术可行性. 3.系统结构不复杂. 批量生产后，成本低廉，市场容量巨大. 预计将在5年内形成市场规模并创造收益. 6.结论本文提出了一种基于压缩空气能量存储技术的汽车快速冷却和空调系统，以解决汽车在停车后的高温和缓慢冷却问题. 无需启动发动机即可进行远程操作，安全便捷. 整个系统是通过改造现有的成熟技术产品组合应用和部分成熟产品来实现的，技术可行性高；该系统量产后，成本较低，预计不到一千元，汽车市场容量很大，提速明显. 该系统应具有良好的市场前景.

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