汽车空调教案.doc

1、广东省核工业华南技工学校 NO Date课题：物质的基本状态参数 课时：2节教学要求：1、掌握物质的基本状态参数；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：温度的温表有哪些？ 导入新课：上学期我们学习了空气调节。我们清楚空气的基本状态参数有哪些。下面我们学习新课。讲授新课：第一章 汽车空调基础知识第一节 物质的基本状态参数1.1.1温度温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。1.开尔文单位以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16

2、K后所得到的温度,过去也曾称为绝对温度。2华氏温标华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Centigrade)都是用来计量温度的单位。3.摄氏温标它的发明者是Anders Celsius(1701-1744)，其结冰点是0C，沸点为100C。两者关系摄氏温度和华氏温度的关系 ：T = 1.8t + 32 （t为摄氏温度数，T为华氏温度数） 摄氏温度和开尔文温度的关系： K=+273.151.1.2压力垂直作用于流体或固体界面单位面积上的力。标准条件【温度T=288.15开（K），空气密度=1.225千克/立方米】下海平面高度大气压力为101325帕，称为标准大气压。压强介绍1.压力一定时，

3、受力面积越小，压力作用效果越显著。 2.受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越显著。1.1.3比容单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号V表示。其数值是密度的倒数。课题：热力学基础知识 课时：2节教学要求：1、掌握热力学术语的概念；2、掌握热力学中几个与制冷相关的概念。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：物质的状态参数有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了物质的基本状态参数。我们清楚空气的基本状态参数有哪些。下面我们学习新课。讲授新课：第二节 热力学的基础知识1.2.1热量与比热1.热量，指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。而该转化过程称为热交换或热传递。热量的公制

4、为焦耳。热量的单位与功、能量的单位相同在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，目前只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦 注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。2.比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容的单位是复合单位。 在国际单位制中

5、，能量、功、热量的主单位统一为焦耳，温度的主单位是开尔文，因此比热容的国际单位为J/(kgK)，读作“焦耳每千克开尔文”。（内的字可以省略。） 常用单位：J/(kg)、J/(g)、kJ/(kg)、cal/(kg)、kcal/(kg)等。注意摄氏度和开尔文仅在温标表示上有所区别，在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的和K可以任意互相替换。例如“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。1.2.2气化与液化定义：物质从液相变为气相的现象。蒸发：物理学上，把只在物体表面发生的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能发生，液体蒸发时需要吸热。动能较大的液体分子能摆脱其他液体分子吸引，溢出液面。故温

6、度越高，蒸发越快，此外表面积加大、通风好也有利蒸发。蒸发过程的汽化热叫蒸发热，与温度有关。沸腾：是在同一温度下液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象，液体沸腾时需要吸热（液体沸腾时的温度叫做沸点，在标准的大气压下，水的沸点是100）。每种液体仅当温度升高到一定值达到沸点时，且要继续吸热才会沸腾。1.2.3显热与潜热1.显热：定义：人与环境间通过对流、辐射和传导途径交换的热量，即非蒸发性散热。原理：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。2.潜热：相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情

7、况下,从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。类型熔解潜热 ：物质在温度没有改变的状况下，从固态转变到液态的过程中吸收的能量。 汽化潜热 ：物质在温度没有改变的状况下，从液态转变到气态的过程中吸收的能量。1.2.4过热度与过冷度1.过热度：制冷循环中相同蒸发压力下制冷剂的过热温度与饱和温度之差。2.过冷度：是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。1.2.5空气的湿度湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度

8、”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度湿度有三种基本形式，即水汽压、相对湿度、露点湿度。 水汽压（曾称为绝对湿度）表示空气中水汽部分的压强，单位以百帕（hPa）为单位，取小数一位； 相对湿度用空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比的百分数表示，取整数； 露点湿度是表示空气中水汽含量和气压不变的条件下冷却达到饱和时的温度，单位用摄氏度（）表示，取小数一位。配有湿度计时还可以测定相对湿度的连续记录和最小相对湿度。1.2.6几个与制冷相关的概念1.制冷系数：也称制冷性能系数，

9、是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。2.容积效率：容积效率（volumetric efficiency）指的是在进气行程时气缸真实吸入的混和气体积除以汽缸容积。这代表了引擎的吸气能力。3.制冷能力：是指汽车空调制冷系统在稳定状态下从蒸发器处测得的制冷量。课题：制冷剂 课时：2节教学要求：1、掌握制冷剂的作用和物理性质；2、掌握制冷剂的种类。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：湿度的表示方法有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了热力学的基础知识。我们清楚热力学的一些概念。下面我们学习新课。讲授新课：第三节 制冷剂制冷剂又称制冷工质，

10、在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。1.3.1对制冷剂的要求：（1）具有优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。 （2）具有优良的热物理性能 具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。 （3）具有良好的化学稳定性 要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不

11、发生分解。 （4）与润滑油有良好互溶性 （5）安全性 工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。 （6）有良好的电气绝缘性 （7）经济性 要求工质低廉，易于获得。 （8）环保性 要求工质的臭氧消耗潜能值（ODP）与全球变暖潜能值（GWP）尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。无机化合物编号：R7XX（XX无机化合物的分子量） 例： 氨R717 二氧化碳R744 水R718 有机化合物（1）卤代烷烃命名： 分子式：CmHnFxCly （n+ x+ y = 2m+2） 编号：R(m1)(n+1)x(a,b) 例： 二氟一氯甲烷(CHClF2)R22 四氟乙烷(CF3 CH2F )R1

12、34a （2）烷烃类： 编号：与卤代烃编号方法相同 例：乙烷 (C2H6)R170 丙烷 (C3H8)R290 正丁烷(C4H10)R600、异丁烷R600a （3）烯烃类 编号：R1+卤代烃编号方法 例： 乙烯 (C2H4)R1150 丙烯 (C3H6)R1270 （4）后缀 根据碳原子上取代基的原子量之和的差别加缀字母码，取代基原子量之和差别最小的不需要加字母缀，差别第二小的加“a”，接着加“b”，以此类推。 化学组成 a -CCl2-， b -CClF-， c -CF2-， d -CHCl-，e -CHF-， f -CH2- x -CCl- ，y -CF- ，z -CH- 混合工质共沸制

13、冷剂： 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。 编号：R5XX 例： R500R152a/R12 (26.2/73.8) R502R22/R115 (48.8/51.2) 非共沸制冷剂： 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分不断变化，对应的温度也不断变化。 编号：R4XX 例： R407cR32/R125/R134a(23:25:52) R410aR125/R32(50:50)课题：冷冻润滑油、汽车空调环境保护 课时：2节教学要求：1、掌

14、握冷冻润滑油的作用和种类；2、掌握汽车空调的环境保护。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：制冷剂的种类有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了汽车空调中常用的制冷。但是在制冷系统，有压缩机工作，那就必须要用到润滑油。下面我们学习新课。讲授新课：第四节 冷冻润滑油、汽车空调环境保护一、冷冻机油主要用于润滑冷冻机中需要润滑的部位，与压缩机运转性能和使用寿命有密切关系，所以它的选择和应用，都是非常的重要。1. 主要功能(1) 润滑摩擦面，使摩擦面完全被油膜分隔开来，从而降低摩擦功、摩擦热和磨损； (2) 冷冻机油的流动带走摩擦热，使摩擦零件的温度保持在允许范围内； (3) 在密封部位充满油，保证密封

15、性能，防止制冷剂的泄漏； (4) 油的运动带走金属摩擦产生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用； (5) 为卸载机构提供液压的动力。 2. 分类一类是传统的矿物油;另一类是合成的多元醇酯类油如POE(PolyolEster)，常称聚酯油PAG(PolyalkyleneGlyco1)也是合成的聚(乙)二醇类润滑油， 它们中文名不十分统一。POE油不仅能良好地用于HFC类制冷剂系统中，也能用于烃类制冷剂。PAG油则可用于HFC类、烃类及氨作为制冷剂的系统中。 3. 选择应考虑的因素(1) 粘度 压缩机的转速越高，使用冷冻机油的粘度应越大，实际使用中一般低速立式双缸压缩机可使用L-DRAl5号冷冻油，中速和

16、高速多缸压缩机应使用L-DRA22号或L-DRA32号冷冻油，某些高速重载压缩机的发热量大，油温高，气温也高，最好使用L-DRA46号或L-DJRA68号冷冻油。 (2) 热稳定性 热稳定性一般用冷冻机油的闪点来衡量。闪点是指冷冻机油的蒸汽遇火后发生闪火的温度。冷冻机油的闪点必须高于压缩机的排气温度，如R717，R12，R22压缩机使用的冷冻机油闪点应在160以上。 (3) 流动性 冷冻机油应有良好的低温下的流动性，在蒸发器内，因温度低、油的粘度增大，流动性变差，当达到一定温度时冷冻机油停止流动，此时的温度称油的凝固点。制冷机的冷冻机油要求凝固点要低，特别是低温制冷机对油的凝固点要求很重要。否

17、则流动性降低，既影响蒸发器的传热又影响机器的润滑。 各种冷冻油的凝固点都在-40以下，能够满足一般用途的制冷机的使用需要。蒸发温度再低时，可使用精密仪器油，其凝固点一般不高于-60。 (4) 溶解性 各种制冷剂与冷冻机油相溶是不相同的，大致分三大类： 一类为相互不溶解的，一类为相互无限溶解的，再一类是介于上述二者中间的。关于溶解性的利弊在制冷剂一节已有论述，这里不再重复。 (5) 浊点 冷冻机油开始析出石蜡(油变混浊)时的温度称为浊点，当有制冷剂存在时，冷冻机油的浊点会下降。 (6) 此外，全封闭和半封闭制冷机对冷冻机油的电击穿电压有一定的要求，一般要求在25kV以上。二、汽车空调环境保护1.

18、环境保护与制冷剂问题的由来：（1）地球大气（2）大气中的臭氧层（3）臭氧的作用2.臭氧的破坏及防止措施（1）破坏的后果：紫外线照射加强，伤害人体和植物，气候条件恶化。小结：在这一章里，我们学习了和汽车空调相关的热力学基本知识概念；学习了制冷剂与冷冻润滑油的作用、性能要求及选用；并了解了制冷引起环境保护问题与劳动安全。作业：复习思考题1、2、3、4课题：汽车空调装置的组成 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调的基本功能；2、掌握汽车空调的组成。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：家用空调由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调的组成和工作原理，那汽车空调和家

19、用空调有什么不同呢？下面我们学习新课。讲授新课：第2章 汽车空调装置的组成与分类第一节 汽车空调装置的组成v 1.1汽车空调系统在设计、安装、运行和维修方面与其它用途的空调装置相比较，有许多特殊的要求，表现在：v （1）热、湿负荷大，在同样空间容积内配置的系统容量要大得多。v （2）车室的容积不大，空调装置的重量、安装尺寸和位置等均要受到整车的限制。v （3）车室的容积小、高度低、座椅满布，致使气流的温度和速度分布难以达到均匀，但空调本身又要追求舒适性，两者的矛盾不易协调统一。v （4）空调装置的安装位置要考虑汽车轴荷的合理分布。v （5）考虑汽车的整体协调，空调装置的布置要与汽车的上部造型和

20、内室美观相统一和协调，充分满足车身整体美观的要求。v （6）汽车种类繁多，结构各不相同，即使是同一种车型，由于使用对象不同，车内的布置要求各异，呈现出多样性。v （7）在安装空调系统时，要考虑司机的操作方便，要考虑节省动力，不影响汽车的动力性能。1.2汽车空调制冷工作原理v 本系列客车空调系统为蒸汽压缩制冷。采用绿色环保HFC-134a为工质。系统工作分四个过程：v A.压缩过程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。v B.冷凝过程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机(轴流风机)的作用下，通过

21、冷凝器散热器向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。v 轴流式风机，这种风压较低，风沿着电机转轴方向吹出。冷凝风机顾名思义它起着对冷凝器散热、降温的作用，使冷凝器温度降低，有利于制冷剂液化（降低系统压力）。v C.节流过程：高温高压的液态制冷剂通过贮液器、干燥过滤器干燥过滤后经膨胀阀节流降温、降压，变成低温低压液态和气态制冷剂的混合物进入蒸发器。v D.蒸发过程：经膨胀阀节流成为低温低压液态和气态混合物的制冷剂在蒸发器中汽化，在蒸发器风机作用下吸收车厢内空气热量而使车厢内空气降温，同时析出冷凝水。吸收热量后的制冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂，经压缩机吸入再进行压缩，完成一次制冷循环。

22、课题：汽车空调装置的组成 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调的分类方法；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：汽车空调由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了汽车。我们都清楚了汽车空调的组成和工作原理，那汽车空调是怎么样分类的呢？下面我们学习新课。讲授新课：第二节 汽车空调的分类v 汽车空调系统分类（1）按功能分可分为单一功能和多功能一体化。所谓单一功能是指制冷、或采暧、或通风，各自独立，自成系统。所谓多功能一体化是指全空调是集制冷、采暧和通风于一体的空调方式。（2）按驱动方式分为非独立式和独立式非独立式又称为被动式，以汽车发动机为动力直接驱动压缩机工作。独立式汽车空调装置的压缩机是由

23、专门设置的辅发动机带动。（3）按机组型式分为整体独立式和分散式整体独立式是把空调装置的各个组件统统装在一个专用机架上，自成体系。分散式是指压缩机，冷凝器和蒸发器各自独立的总成。分散安装在汽车的适当部位。（4）按送风方式分有直吹式和风道式v 直吹式即将经空调机处理后符合要求的空气直接从空调器吹出。风道式则是将处理的空气通过风道送出，这种方式可把风送到需要的部位，达到良好的气流组织，提高舒适性，同时也带来零件数增多，风阻加大等弊端。小结：在本章里，我们知道了汽车空调装置的组成包括：冷气装置、暖风装置及净化装置，并了解了个装置在汽车上的位置；掌握了汽车空调的不同类型。作业：复习与思考题1、2课题：汽

24、车空调制冷系统 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调制冷系统组成及工作原理；2、掌握汽车空调制冷系统基本元件的作用和原理；3、理解变排量空调压缩机的优点和工作原理。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：汽车空啼由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调的组成和工作原理，那汽车空调和家用空调的制冷系统有什么不同呢？下面我们学习新课。讲授新课：第3章 汽车空调制冷系统第一节 制冷系统基本组成及工作原理一、系统工作分四个过程：A.压缩过程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。B

25、.冷凝过程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机(轴流风机)的作用下，通过冷凝器散热器向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。轴流式风机，这种风压较低，风沿着电机转轴方向吹出。冷凝风机顾名思义它起着对冷凝器散热、降温的作用，使冷凝器温度降低，有利于制冷剂液化（降低系统压力）。C.节流过程：高温高压的液态制冷剂通过贮液器、干燥过滤器干燥过滤后经膨胀阀节流降温、降压，变成低温低压液态和气态制冷剂的混合物进入蒸发器。D.蒸发过程：经膨胀阀节流成为低温低压液态和气态混合物的制冷剂在蒸发器中汽化，在蒸发器风机作用下吸收车厢内空气热量而使车厢内空气降温，同时析出冷凝水。吸收热量后的制

26、冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂，经压缩机吸入再进行压缩，完成一次制冷循环。二、 汽车空调压缩机在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是其主要 部件之一。压缩机在压缩式制冷系统中的作用是：将蒸发器出口低温低压蒸气加压然后送到冷凝器中冷却和冷凝。压缩机为制冷系统的运行提供了动力，因此要消耗功。蒸气压缩式制冷系统使用的压缩机分为两种类型：一类为速度型，如离心式。另一类为容积型。在汽车空调制冷系统中，目前使用的都是容积式压缩机。1、汽车空调压缩机的分类：（1）容积式压缩机按其结构来分，可分为往复活塞式（简称往复式）和回转活塞式（简称回转式）。往复式和回转式在汽车空调器装置中均有不同程度的应用。往复式问世最早、是

27、迄今仍普遍应用的一种机型，（例如：BOCK、BITZER压缩机），就往复式压缩机而言，技术上较为成熟，生产和使用上积累有丰富的经验，对材料的要求低，加工容易，造价低廉。它能适应较广泛的压力范围和制冷量范围，热效率高。不足之处是，由于活塞作往复运行，动力平衡性能差，限制了压缩机转速的提高，结构复杂，易损件多，维护工作量大。而回转式压缩机的工作容积旋转运动，无往复运动机构，所以动力平衡性能好，运转平稳、振动小，在其适宜的工作范围内具有较高的效率。另外回转式压缩机结构简单，体积小、重量轻、零件少、可靠性高。但回转式压缩机排量较小，一般用于制冷量较小的空调系统。（2）汽车空调压缩机的驱动方式可根据其驱

28、动源而分为两种类型，非独立式和独立式。非独立式是由汽车的主发动来驱动压缩机，这种驱动方式适合于汽车主发动机有余烽而压缩机功率又不太大的车型，如小轿车、面包车、工程车等。这种驱动方式占用空间小，维护简便。但由于压缩机消耗主发动机部分动力，会影响车辆的加速性能，且空调装置的冷量会随车速的变化而变化。独立式（或称辅助式），即另行配置发动机以驱动压缩机。一般大客车、旅游车、大中型面包车等采用独立式驱动。由于另设专用驱动机，因此空调装置可与辅助发动机例题匹配。汽车行驶与空调装置的制冷效果之间互不影响。但这种驱动方式要占据一定的汽车空间，使整车配置和维护复杂化。无论是主机驱动还是辅机驱动，汽车空调压缩机都

29、 是采用开启式，即压缩机主轴的功率输入端伸出机体之外，通过皮带轮与驱动机连接。轴伸出机体部位装有轴封，以防制冷剂外泄。2、 汽车空调压缩机的特殊要求：汽车运行的动态特征与多变的外界环境对汽车空调压缩机的性能和结构提出了一些特殊要求，表现在：（1）要有良好的低速性能，要求压缩机在汽车发动机低速和空载时有较大的制冷能力和较高的效率。（2）汽车高速行驶时输入功率低，这样不仅节省油耗，而且能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车自身的动力性能。（3）压缩机要小型轻量化，这样可以节省汽车空间，安装位置方便，且节省材料和燃料的消耗。（4）要能经受恶劣运行条件的考验，有高度的可靠性和耐久性。在怠速 时，汽车发动机舱内温度有时高达80冷凝压力高，就要求压缩机能承受高温及高压和有限的过载。汽车行驶在道路上总有颠簸，这也要求压缩机有良好的抗震性能，并把制冷剂的泄漏减小到最低程度。（5）对汽车不要产生不利的影响。要求压缩机运转平稳，振动小，噪音低，启停对发动机转速的影响小，启动力矩小。3、往复活塞式压缩机的原理和性能往复活塞式压缩机是通过一定的机构将旋转运动转换成活塞的往复运动。以曲柄连杆往复式压缩机为例，曲轴旋转带动连杆，连杆又推动活塞在气缸内上下运动，使气缸容积周期性地扩大和缩小，完成吸气、压缩、v 排气等过程。4、斜板式压缩机斜板式压缩机是目前汽车空调中应用最广泛的一种机型。这种压