汽车空调换热器特点及应用发展研究

熊承乐

摘 要：汽车空调系统的重要组成部分就是汽车空调热交换器（冷凝器、蒸发器），优化换热器的性能直接影响空调系统的性能，进而影响车辆的紧凑性。针对蒸气压缩式汽车空调系统，总结了热交换器的发展分类和各结构的特点，回顾了国内外对汽车空调热交换器性能的研究进展，并发展了更好的传热技术，使用计算机辅助仿真技术有效，更紧凑、更可靠的换热器是汽车空调换热器的研究和发展趋势。

关键词：汽车空调;换热器特点;应用发展

1927年，开发了世界上第一台空调汽车，到目前为止，空调系统已被更换了四次，并且有可能开发出一种独特的空调系统，该系统只能向当今的计算机控制的空调系统供热。在汽车空调热交换器的工作中，热交换和阻力性能会导致汽车空调系统的不稳定性，这两个空间所占的空间也决定了车辆中汽车空调系统的数量。根据这种情况，用于汽车的空调热交换器的设计和改进可以有效地改善空调系统的性能。

1 汽车空调换热器的发展及特点

1.1 汽车空调换热器发展

汽车空调换热器根据汽车性能的不同而不同，但主要主題分为四类：管片式换热器、管带式换热器、平行流换热器、叠层式换热器。启动后，立即将空调安装在管片式换热器中。但是，随着时间的流逝，传统的管片式换热器不再满足人们对空调系统的需求，并且汽车制造商已经开发了管板式换热器。与传统的相比，它具有更高的热交换能力，并大大提高了热转换能力。社会在不断发展，人们在获取经济利益的同时更加重视环境保护。原始的汽车空调系统包含氟利昂，它可以破坏大气中的臭氧层。汽车制造商在研究中发现，对臭氧层无害的物质可用作空调操作的替代方法。传统的氟利昂替代工艺会直接降低传统的管带式换热器的性能，使其无法满足人们的正常需求。为了解决这种现象，汽车公司有两种主要的解决方法。汽车空调换热器的改造或研究与设计。由于相关科学技术人员的不断努力，这两种技术收到了更好的实际效果，其工作性能也在不断提高。在目前的平行流结构和蒸发器结构的情况下，这两种结构具有较高的工作性能，始终可以替代原有的空调系统，并且得到了更广泛的应用。

1.2 汽车空调换热器工作特点

首先在设计阶段，车厢内部相对较低，而且人数越多，能够满足车内热量和湿度的换热器就越多。其次由于整车体积小，在这种情况下，有必要减小空调系统的安装面积，重量不要太大，必须将其保持在一定范围内。在用于汽车空调的换热器的研究中，在确保换热器的运行性能的同时，控制其体积和重量。第三由于行驶车辆的路面状况可能不同，所以换热器必须具有高的耐冲击性和气密性，以确保空调系统的内部环境。最后由于运转中的车辆内部的压力可能不同，所以用于空调的换热器需要高耐压性，并且在这种状态下可以稳定地运转。

2 汽车空调换热器的结构及应用

2.1 管片式换热器

管片结构是将铝翅片和铜管结合在一起的常规结构，并且在扩管过程中铝翅片和铜管相互粘附。优点是加工简单、技术成熟、成本低。缺点是由轿厢的运动引起的振动导致管片之间的松动。同时，交替的温度变化导致管和散热片的热膨胀和收缩程度不同，导致管片之间的接触不良，从而提高了热阻和可靠性、性能和寿命降低。同时，当应用于蒸发器时，如果管壁温度低于空气的露点温度，则通过蒸发器管表面的空气将凝结在该表面上，冷凝水的出现也会增加热阻。排水效果不足也限制了它们在汽车空调中的使用。当前，这种结构的换热器不用于汽车空调系统中，并且一些大型的客运和工程车辆使用蒸发器。

2.2 管带式换热器

管带结构是在原始管切片结构的基础上开发的，使用机械方法将铝合金材料加工成管状结构，将其转变成等距的曲折管，使用加工方法将管板结构连接起来，最后形成永久性连接泡沫。这种类型的换热器连接方法保证了汽车成型过程中的需求，比管片类型具有更长的工作时间，并且进一步提高了换热器性能。但是，该结构在使用中的换热器性能差，并且制造多通道管的过程更复杂。因此，管带式换热器很少在实际的汽车空调中使用。

2.3 平行流式换热器

平行流换热器的结构被设计成基于管带式冷凝器在一个方向或两个方向上串联地改变制冷剂，或者在平行于两个方向上平行地改变制冷剂以进行多次流入和流出。还使用扁管挤出技术，百叶窗翅片成型技术和真空焊接技术。平行流冷凝器由分流管、扁管和歧管组成。每个过程的制冷剂流经歧管，进入多个扁平管进行热交换（每个扁平管具有多个通道），在扁平管的末端进入歧管，然后重新分配给下一个流程将会完成。由于缓慢的冷却，制冷剂的体积流量减小，因此每排扁平管的数量逐渐减少。扁管流动通道的横截面为矩形、三角形或圆形，内壁为光滑管或内翅片。扁平管之间有带有挡板的波纹状散热片。作为第三代汽车空调热交换器，汽车空调系统的发展是显著的。

2.4 层叠式换热器

层叠式换热器保留了管翅片式换热器和管式换热器的工作特性，在此基础上，U型板式换热器被设计为形成新型的空调换热器系统。在加工过程中，这种类型的热交换器在板上呈波纹状。这确保了空调系统的制冷性能，并允许其在运行期间与车辆内部的空气进行热交换。在汽车公司正在进行的设计中，还设计了各种形状的铝翅片，例如波纹状翅片和多孔翅片。

3 国内外对汽车换热器的主要研究

在汽车热交换器技术的不断发展中，世界各地的专家研究了许多汽车公司的参考文件，这些文件可归纳为首先是气流传热。其次是冷冻管中的流动热交换。最后是新的工艺性能和新的热交换器结构。

4 结语

综上所述，本文对汽车空调换热器进行了全面描述，分析了各种换热器的运行性能和特性，并总结了世界不同国家对汽车空调系统的研究重点，希望我们能够继续研究和创造中国的汽车系统引领未来市场。

参考文献：

[1]孟芳，唐明，董志斌，苏丽华，丛日新.汽车空调换热器特点及应用发展研究[J].山东工业技术，2016（12）：279.

[2]刘婷婷，陈波.汽车空调用平行流换热器的特点及研究现状[C].上海市制冷学会.上海市制冷学会2007年学术年会论文集.上海市制冷学会：上海市制冷学会，2007：276-279.

[3]唐连伟，何雅玲.汽车空调换热器特点及应用发展研究[J].制冷与空调，2005（06）：1-4.