纯电动汽车热泵空调系统模拟与实验研究
本文关键词：纯电动汽车热泵空调系统模拟与实验研究
【摘要】：与汽油机驱动汽车相比,纯电动汽车作为一种新能源汽车,使用单一的电热源,其结构相对简单,并且具有对环境无污染和能源利用率高的特点。但是单位蓄电池内储备的电量很少,空调系统的使用又会加剧减少电动汽车行驶里程。普通热泵空调系统进行供热时会出现压缩机排气温度过高、车外换热器结霜、系统性能衰减严重甚至停止运行等问题。为降低排气温度,提高换热性能,本文设计了一种低压混气热泵系统。在建立循环工质、湿空气的热力状态参数模型和主要组成部件的计算模型的基础上构建低压混气热泵系统数学模型,并对该系统进行了模拟研究。针对热泵空调系统的制冷制热模式,通过模拟计算,得到系统的排气温度、换热量、COP等主要性能参数,并与实验数据进行对比,其参数结果误差在可接受的范围内。并从压缩机转速、车外环境温度和车内风量三个角度分析得出如下结论:低压混气热泵系统较稳定高效,更能满足在低温环境下供热的需求,同时证明模型具有很好的精度,对整个系统的开发和完善具有一定程度的指导意义。从提高换热量、空气侧换热系数以及降低风阻的角度出发,依据层叠式换热器理论模型对翅片间距、百叶窗间距和百叶窗开度的参数进行了优化,得到结果为:FP=1.5mm,LP=1mm,La=30度。通过仿真得到,优化后的散热器制热量提高了6.9㳠,制冷剂侧压降降低的幅度达到10㳠。这种换热器以及其他部件的优化设计方法对工程实践具有借鉴意义。
【关键词】：电动汽车 热泵 低压混气 数值模拟
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U463.851
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 主要符号表9-10
- 1.绪论10-16
- 1.1 课题研究背景与意义10-11
- 1.1.1 课题研究背景10-11
- 1.1.2 课题研究意义11
- 1.2 电动汽车空调系统仿真11-14
- 1.2.1 系统仿真11
- 1.2.2 系统仿真在空调领域中的应用11-14
- 1.2.3 空调部件及系统建模与仿真中存在的问题14
- 1.3 本课题研究内容14-16
- 2.系统工质数学模型16-23
- 2.1 热物性计算方法16
- 2.2 制冷剂热物性参数计算方程16-21
- 2.3 湿空气热物理性质计算方程21-23
- 3.电动汽车空调数学模型及计算23-44
- 3.1 涡旋压缩机模型23-26
- 3.1.1 电动涡旋压缩机的工作原理23-24
- 3.1.2 涡旋式压缩机模型的建立24-26
- 3.2 冷凝器模型26-34
- 3.2.1 冷凝器概述26-27
- 3.2.2 冷凝器数学模型的建立27-33
- 3.2.3 冷凝器模型算法设计33-34
- 3.3 节流机构模型34-35
- 3.3.1 电子膨胀阀流量系数的计算34-35
- 3.3.2 电子膨胀阀流通面积的计算35
- 3.4 蒸发器模型35-40
- 3.4.1 基本假设36-37
- 3.4.2 数学模型37-39
- 3.4.3 蒸发器的算法设计39-40
- 3.5 中间换热器模型40-42
- 3.5.1 中间换热器换热系数和压降41-42
- 3.5.2 模型算法设计42
- 3.6 系统数学模型42-43
- 3.6.1 部件模型间的参数耦合42-43
- 3.6.2 系统模型求解43
- 3.7 本章小结43-44
- 4.系统结果分析与性能研究44-59
- 4.1 系统装置及实验工况44-46
- 4.1.1 实验装置44-45
- 4.1.2 系统模拟工况45-46
- 4.2 实验研究与结果分析46-52
- 4.2.1 制冷工况47-49
- 4.2.2 制热工况49-52
- 4.3 系统性能模拟与分析52-53
- 4.4 层叠式换热器结构参数性能研究53-58
- 4.4.1 百叶窗间距对换热和流动特性的影响53-54
- 4.4.2 翅片间距对换热和流动特性的影响54-55
- 4.4.3 百叶窗开度对换热和流动特性的影响55-56
- 4.4.4 换热器参数优化后对性能的影响56-58
- 4.5 本章小结58-59
- 5.结论与展望59-61
- 5.1 结论59
- 5.2 展望59-61
- 参考文献61-65
- 附录：攻读硕士学位期间取得的研究成果65-66
- 致谢66
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，本文编号：962921
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