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在全球化石能源逐渐减少和日益严峻的环境污染的背景下,新能源汽车行业蓬勃发展,以电驱动的新能源汽车是当前最主流的车型。汽车空调系统能够为司乘人员提供一个安全且舒适的微环境,是汽车的一个重要的辅件。因为电动车相比传统燃油汽车没有内燃机,无法利用其余热进行供暖,采用PTC电加热的方式取暖能效比较低,故提出了电动车热泵式空调的概念。压缩机是电动车空调系统的核心部件,涡旋压缩机相比其它类型压缩机,性能优势明显。如何提高涡旋压缩机的性能是研究热点,特别是涡旋型线对于涡旋压缩机的性能有着直接影响。本文的主要研究内容如下:
首先,开展了涡旋压缩机涡旋型线方程拟合反求的研究。对某一款电动车空调用等壁厚涡旋压缩机的涡旋型线方程计算模型的建立进行研究,借助几何坐标变换、型线性质、方程的数学分析等方法,提出了一种基于CAD绘图软件的涡旋压缩机型线方程的反求方法。利用该方法,对于任意给定某涡旋压缩机的涡旋盘图形,即可求得其内外涡旋型线的数学表达式。该方法步骤简单,通用性强。反求出的型线方程,基圆半径误差为9.85046×10-5mm,发生角误差为-0.00038317rad,可满足加工精度要求。
其次,针对某一款电动车空调用等壁厚涡旋压缩机,对其进行了涡旋盘变壁厚优化研究。建立了壁厚渐变式涡旋压缩机的型线方程。在变壁厚条件下针对某一款电动车空调用涡旋压缩机对其容积特性、动力特性和热力学特性进行计算,并与等壁厚涡旋压缩机进行比较。计算结果表明:变壁厚后的涡旋压缩机吸气容积提升7.90%,压缩过程的容积变化率减小。轴向气体力较等壁厚稍有增大,相比于等壁厚涡旋压缩机制冷量和制冷COP分别提高15.55%和41.68%。
最后,设计并搭建了一套电动车用热泵式空调系统,并对其展开制热性能试验研究。实验结果表明,在外界环境温度在-7℃和7℃之间变动时,压缩机排气温度随着环境温度的减小而增大,但变化幅度不大,最大值和最小值分别为68.25℃和66.38℃。制热量和制热COP均随着环境温度的降低而逐渐减小。在环境温度为7℃工况下,制热量和制热COP分别为1.654kW和2.383;在环境温度为-7℃工况下,制热量和制热COP分别为1.153kW和1.845。
首先,开展了涡旋压缩机涡旋型线方程拟合反求的研究。对某一款电动车空调用等壁厚涡旋压缩机的涡旋型线方程计算模型的建立进行研究,借助几何坐标变换、型线性质、方程的数学分析等方法,提出了一种基于CAD绘图软件的涡旋压缩机型线方程的反求方法。利用该方法,对于任意给定某涡旋压缩机的涡旋盘图形,即可求得其内外涡旋型线的数学表达式。该方法步骤简单,通用性强。反求出的型线方程,基圆半径误差为9.85046×10-5mm,发生角误差为-0.00038317rad,可满足加工精度要求。
其次,针对某一款电动车空调用等壁厚涡旋压缩机,对其进行了涡旋盘变壁厚优化研究。建立了壁厚渐变式涡旋压缩机的型线方程。在变壁厚条件下针对某一款电动车空调用涡旋压缩机对其容积特性、动力特性和热力学特性进行计算,并与等壁厚涡旋压缩机进行比较。计算结果表明:变壁厚后的涡旋压缩机吸气容积提升7.90%,压缩过程的容积变化率减小。轴向气体力较等壁厚稍有增大,相比于等壁厚涡旋压缩机制冷量和制冷COP分别提高15.55%和41.68%。
最后,设计并搭建了一套电动车用热泵式空调系统,并对其展开制热性能试验研究。实验结果表明,在外界环境温度在-7℃和7℃之间变动时,压缩机排气温度随着环境温度的减小而增大,但变化幅度不大,最大值和最小值分别为68.25℃和66.38℃。制热量和制热COP均随着环境温度的降低而逐渐减小。在环境温度为7℃工况下,制热量和制热COP分别为1.654kW和2.383;在环境温度为-7℃工况下,制热量和制热COP分别为1.153kW和1.845。