TIG自动焊技术在轨道车辆CO_(2)冷媒空调不锈钢管路系统中的应用研究

针对轨道车辆CO_(2)冷媒空调不锈钢管路系统焊接的工艺难点,应用不锈钢管TIG自动焊工艺来解决CO_(2)空调不锈钢管焊接可行性问题。总结了不锈钢管TIG自动焊焊接工艺参数设定依据,通过该方式确定的工艺参数可以得到高质量的焊接接头。同时介绍轨道车辆CO_(2)冷媒空调管路系统焊接后密封性检测要求,为该类空调的系统设计、施工和密封性检测提供参考。

风量对跨临界CO_(2)驻车空调系统性能的影响

为研究风量变化对跨临界CO_(2)驻车空调系统性能的影响,控制室内外风量在最优风量以降低总能耗,获得最高的能效比。通过搭建系统样机,在焓差室测试其性能并研究风量对系统性能的影响。结果表明:样机在名义制冷工况下,取系统理想制冷性能系数C_(OP)最大时对应的排气压力为最优排气压力(9 MPa)。在最优排气压力下探究风量的影响。室内风量固定时,随着室外风量的增加,排气温度先快速下降后趋于稳定。室外风量固定时,排气温度与室内风量的关系取决于室外风量的大小,当室外风量低于1500 m^(3)/h时,排气温度随着室内风量的增加而增加;当室外风量高于1500 m^(3)/h时,排气温度随着室内风量的增加呈现先减小后增大的趋势,且在室内风量为300 m^(3)/h时排气温度达到最小值。室内、外风量增加时,系统制冷量先增加后降低,总功耗先降低后升高,系统C_(OP)呈现先上升后下降的趋势。最优风量为室内风量300 m^(3)/h,室外风量1750 m^(3)/h,此时系统C_(OP)达到最大2.26,为跨临界CO_(2)驻车空调系统的设计与安全高效运行提供参考。

回热器对CO_(2)驻车空调系统制热性能影响的研究

为了提升驻车空调的制热性能,搭建了一套带回热器的跨临界CO_(2)驻车空调系统,在焓差室中实验研究了有无回热器时气冷器出口温度与排气压力对系统的性能影响。结果表明:在排气压力分别为8.5、9.0、9.5 MPa时,气冷器出口温度从20℃升高至35℃时,制热COP_(h)降低幅度分别为29.7%、19.9%、16.4%;系统使用回热器后最优排气压力下降,下降幅度分别为4.4%、6.1%,对应的最大COP_(h)增加幅度分别为3.2%、3.7%。通过曲面拟合得到了系统使用回热器时提升制热性能的排气压力与气冷器出口温度关联式,该式对回热器在跨临界CO_(2)驻车空调系统制热模式下的实际应用有一定指导意义。

车用跨临界CO_(2)空调系统变工况㶲分析

为了确定影响车用跨临界CO_(2)空调系统性能的因素,构建了车用跨临界CO_(2)空调系统的仿真模型,并利用仿真数据对系统及各部件进行了热力学分析。研究了不同的压缩机转速、气体冷却器进风风速、气体冷却器进风温度、蒸发器进风量和蒸发器进风温度对系统㶲损、㶲效率和各部件相对㶲损的影响。结果表明:在所研究的工况范围内,压缩机转速、气体冷却器进风风速和温度对系统㶲损影响较大;系统最大的㶲损来自膨胀阀,在各工况下平均占系统总㶲损的36.54%,其次分别是气体冷却器、压缩机和蒸发器,分别占系统总㶲损的24.24%、20.47%和18.81%;系统的总㶲损随压缩机转速增加和气体冷却器进风温度升高而增大,随气体冷却器进风风速增加和蒸发器进风温度升高而减小,随蒸发器进风风速的增加先减后增;系统的㶲效率随压缩机转速增加和蒸发器进风温度升高而降低,随气体冷却器进风风速增加和风温的升高而升高,随蒸发器进风风速先增后减。

跨临界CO_(2)汽车空调中润滑油影响特性研究进展

应对新能源汽车复杂应用环境和应用需求,润滑油是影响跨临界CO_(2)热泵空调性能、可靠性的关键因素。油品及油充注量对于充分发挥系统性能,保障系统安全稳定运行具有重要作用。讨论了跨临界CO_(2)汽车热泵空调中润滑油的作用与影响。总结了应用于CO_(2)汽车热泵空调的几种常用润滑油,并对各种润滑油的各项应用性能进行了对比。分析了加入润滑油对跨临界CO_(2)热泵空调系统中各部件性能产生的作用与影响,以及对空调系统整体性能的影响。润滑油在压缩机中起到减小运动件磨损和工作噪声,防止制冷剂泄漏和排温过高等作用,但过量的油积聚于压缩腔中会导致容积效率降低和功耗升高;在换热器及管路中,油在流动壁面上形成的油膜增大了流动流阻及换热热阻,同时油在蒸发器中起到抑制核态沸腾和气泡扰动的效果,对换热起到恶化作用。总结了相关领域现有研究成果与结论,并对领域内关键研究方向进行了展望。

电动汽车CO_(2)热泵空调系统优化及制冷性能分析

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO_(2)系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(T_(go))、气体冷却器压力(P_(g))、中间补气压力(P_(m))、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Q_(e))和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明:存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO_(2)系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。

CO_(2)变频空调系统软件设计研究

二氧化碳变频空调综合了二氧化碳环保理念与变频空调节能实用性两方面优点,通过理论与实践相结合的方法探究CO_(2)变频空调控制方法,总结出CO_(2)变频空调的压缩机转速控制逻辑与电子膨胀阀控制逻辑,同时对系统做出必要的3种保护。最后通过软件设计对二氧化碳变频空调的功能予以实现得出验证,在一定环境温度下系统最终进入稳定状态,且不同环境温度下系统都可以满足温度控制要求。

电动汽车CO_(2)热泵空调制热性能分析

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调的系统性能及扩宽热泵空调的使用温区,构建了回热器+补气增焓的跨临界CO_(2)系统,通过建立数值模型对该系统的制热性能进行了仿真分析。研究结果表明,气体冷却器压力对制冷系数(Coefficient of Performance,COP)影响较大,且存在最优气体冷却器压力和中间补气压力使COP达到最大值;中间补气过程能有效提升COP和制热量,且能有效降低压缩机排气温度;回热器过热度对COP和制热量影响较小,但会导致压缩机排气温度上升。

新能源车用CO_(2)空调系统泄漏特性仿真研究

CO_(2)作为一种安全、高效且环境友好的自然工质,是未来汽车空调制冷剂替代方案的重要选择。考虑到CO_(2)系统制冷剂泄漏导致乘员舱气体体积分数超标的舒适及安全问题,本文使用三维仿真软件STAR-CCM+搭建乘员舱CO_(2)制冷剂泄漏仿真模型,仿真分析两种不同泄漏速率和泄漏圆孔孔径下乘员舱乘客面部测点CO_(2)体积分数的动态变化情况。在50 g/s的高CO_(2)泄漏速率下,面部CO_(2)体积分数在泄漏完成时能够达到9%以上,需要切换送风模式提供新风来降低乘员舱内CO_(2)体积分数;在0.1 g/s的低CO_(2)泄漏速率下,泄漏完成时面部CO_(2)体积分数不超过3%,处于呼吸安全区范围。

封闭空间CO_(2)浓度限值及呼吸空气供应

通过分析封闭空间内CO_(2)浓度限值及其与呼吸空气供应量的关系,确定了紧急情况下向空调系统提供的呼吸空气量,并结合项目实例介绍了呼吸空气系统方案。

应用IMOABC空调房间CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制性能的研究

由于定风量空调机组(Constant Air Volume Air Handling Unit, CAVAHU)输出的新风量往往是固定的,当空调房间内的额定人员数量超员或不足时,会导致空调房间CO_(2)浓度测量值Cn高于室内CO_(2)浓度设定值Cn=Cn,set或新风负荷增大的状况。对此提出了一种空调房间CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制策略和设计改进多目标人工蜂群算法(Improved Multi-Objective Artificial Bee Colony Algorithm, IMOABCA)对控制器参数实施整定的思路。首先,基于人工蜂群算法,分别对雇佣蜂和观察蜂引入自适应惯性权重和精英组策略,进行非线性递减和柯西变异的演变,并结合观察蜂搜索特性,将最小粒子角度引入外部档案集,获取相应的Pareto解集,设计IMOABCA,进而对控制器的3个参数进行整定,获得相应的最优值。最后,借助MATLAB工具,对该室内CO_(2)浓度的二自由度内模分数阶PI控制系统进行组态和仿真。结果表明:该室内CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制系统和IMOABCA是可行的,能够实现Cn=Cn,set的调节目的和获取控制器的3个参数最优值,提升室内CO_(2)浓度的调节品质。

新能源汽车CO_(2)热泵空调系统仿真研究

设计了新能源汽车CO_(2)热泵空调系统,基于KULI仿真建立CO_(2)热泵模块与热管理系统的整车模型。研究制冷剂充注量、运行时间、压缩机转速对热泵空调系统的影响,并与PTC供暖系统和不带余热回收的CO_(2)热泵空调系统进行了能耗对比。结果表明,适用于全工况运行的最佳充注量为750 g;增加压缩机转速可以提高制冷量,使得乘客舱和电池入口载冷剂温度快速达到合适温度,但COPh、COPc分别降低2.5%和1.8%。通过与PTC供暖和不带余热回收的CO_(2)热泵空调系统对比,发现本系统的能耗仅为PTC供暖系统的42.5%,不带余热回收二氧化碳热泵空调系统的86.6%,极大地节约了能源,还增加余热回收功能,使得系统送风温度提升26%,提高乘客舱舒适性,为未来CO_(2)热泵空调与热管理系统实验研究提供参考。

纯电动车用CO_(2)空调整车热管理系统仿真研究

针对某款商务车型设计了一套用CO_(2)热泵空调的整车热管理系统。通过一维CFD仿真软件Flowmaster对整车热管理系统进行建模并在NEDC工况下进行仿真分析,将CO_(2)空调与传统制冷剂R134a以及PTC电加热进行性能对比。结果表明:在夏季仿真过程中电机温度保持在90℃以下,电池组温度在40℃以内,乘客舱温度在开启空调的170 s后达到设定值,随后一直稳定在25℃;冬季仿真过程中,乘客舱温度在空调开启后147 s达到设定的25℃。冬夏季仿真均符合设计要求。

纯电动汽车CO_(2)热泵空调及整车热管理概述

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,交通运输业电气化的目标进一步加快。其中电动汽车现在面临着由于低温采暖而造成的续航里程衰减严重和制冷剂选择等难题。本文通过总结相关文献,综述了提高电动汽车续航里程的CO_(2)热泵空调技术和电动汽车整车热管理系统。在制冷剂选择上,分析了R134a、R1234yf、R290、CO_(2)4种新型制冷剂的优缺点;在CO_(2)循环系统中,介绍了基本跨临界CO_(2)循环系统的特点,重点阐述了对基本跨临界CO_(2)循环系统的优化,其中包含带回热器的跨临界CO_(2)循环系统及使用补气增焓技术的跨临界CO_(2)循环系统;对于热泵空调在电动汽车上的应用,分析了直接热泵的三换热器系统和二次回路系统的工作模式和各自的特点;对于CO_(2)热泵空调在整车热管理上,介绍了电动汽车乘员舱、动力电池和驱动电机热管理的需求,展示了直冷直热系统和二次回路系统的优缺点;最后总结指出CO_(2)热泵空调系统将有效解决电动汽车冬季续航里程衰减严重的问题且能在整车热管理上发挥巨大作用,同时仍亟需在高温工况制冷、耐压、密封、控制和集成等问题上进一步探索。

带回热器的CO_(2)列车热泵系统低温工况制热性能实验研究

本文研制了一套带回热器的CO_(2)列车热泵系统,并在标准焓差台中实验研究了不同工况参数对系统低温制热性能的影响,结果表明系统最优充注量7~8 kg,此时蒸发器出口过热度接近零。在环境温度为7℃时系统制热量及性能系数(COP)分别达到31.1 kW和2.59。环境温度是影响系统性能的关键因素,当环境温度从7℃下降到-18℃,系统制热量和COP分别下降了66.1%和43%。最优高压是CO_(2)跨临界循环的热点研究问题,也是影响其性能的重要参数之一。本文根据试验结果拟合出了适用于列车的CO_(2)热泵系统最优高压关联式,为列车CO_(2)热泵系统的实际应用提供指导。

制冷剂充注量及阀开度对带气液分离器的CO_(2)汽车空调系统性能的影响

本文研究了制冷剂充注量及阀开度对带有气液分离器的CO_(2)汽车空调系统性能的影响,通过可视化的气液分离器观察在不同充注量下罐子里面的液位高低,研究了气液分离器对于系统性能的影响。研究发现充注量在1,100~1,500 g系统状态相对稳定,出现平台期。在不同充注量下,阀开度对高低压和系统性能的影响研究表明,低充注量下(400~1,000 g),阀开度对低压影响较大;高压充注量下(1,600 g以上),阀开度对高压的影响较大。

新PFASs限制法案提案下汽车空调替代制冷剂的对比与展望

随着基加利修正案在中国的通过实施,在我国汽车空调领域逐渐减少或淘汰R134a制冷剂已变成不可回避的事实,而目前国际上最主要的汽车空调替代制冷剂为R1234yf、CO_(2)和R290,目前我国在3种替代制冷剂的选用方面还没有明确方向。德国等5国也在近日提出了对PFASs的限制法案建议,R1234yf也被纳入了受限名单,使用前景不容乐观。在此背景下,从环保性、安全性、经济性以及系统性能等方面对R1234yf、CO_(2)和R290进行对比,总结了相关的研究成果和结论,并对最新的PFAS物质限制法案提案中涉及汽车空调的内容进行整理和分析,为我国汽车空调领域替代制冷剂的研究提供方向,并以此为基础对未来汽车空调替代制冷剂的选择进行展望。

地铁车站通风空调系统生命周期CO_(2)排放量研究

以地铁车站能耗和CO_(2)排放量最多的车站通风空调系统作为研究对象,确定其CO_(2)排放量计算方法,并探究其CO_(2)排放特征。建立了基于生命周期理论的地铁车站通风空调系统CO_(2)排放量计算模型。以计算模型和工程实例参数为依据,计算分析了典型车站通风空调系统生命周期CO_(2)排放量。结果表明,案例车站的CO_(2)排放强度明显高于普通建筑,每年单位制冷量所产生的CO_(2)排放量达917.39 kg/(kW·年);CO_(2)排放量在运行阶段生命周期中占比最大,达97.87%;冷源水系统在各子系统中排放量占比最大,为39.42%。

电动汽车CO_(2)热泵空调应用与优化综述

近年来,我国交通运输行业产生的碳排放量迅速提升,是可能影响我国碳达峰时间的重要因素,由燃油车向电动车过渡将有效推动碳达峰目标的实现。在电动车热泵空调中使用CO_(2)既能实现节能减排,又能解决冬季里程焦虑问题,是当下研究热点。笔者总结了目前电动汽车CO_(2)热泵空调部件的应用及优化,系统性能及优化以及实际控制的研究现状,并预测了未来的优化和发展方向。在电动汽车CO_(2)热泵空调部件中,整理了压缩机、换热器、充注量以及连接管路等的研究结论,并分别提出了优化方向;在系统性能上,总结了室内串联换热器,采用中间冷却两级压缩,加入喷射器等系统的性能,均有一定的提升;在系统控制上,整理了目前系统运行控制方法,主要为PID(比例积分微分)控制器或模糊PID控制器,并认为一些实时优化控制策略,如极值搜索算法、模型预测控制等,在动态寻优上有较好的应用前景。如何建立既能满足乘员舱温度需求,又能满足电池电机等设备温度控制的复杂热管理系统,在较多模式下实现合理的控制逻辑切换并提升系统性能,将动态寻优应用于系统中,是下一阶段电动汽车CO_(2)热泵空调的研究任务。

CO_(2)跨临界制冷技术的应用研究

CO_(2)是天然工质,应用于蒸气压缩制冷循环具有传热性能好、流动阻力小、单位容积制冷量大且经济性好的优点。本文介绍CO_(2)跨临界制冷技术的基本原理,阐述该技术在人工冰场及新能源汽车空调系统的应用情况和相应的研究进展,指出系统全工况性能检测、关键部件可靠性提升是未来CO_(2)跨临界制冷技术的重要研究方向。