城市轨道交通车辆构造教案第6章.docx

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城市轨道交通车辆构造教案第6章

城市轨道交通车辆构造

城市轨道交通车辆构造第六章空调系统

连苏宁主编

城市轨道交通车辆构造

【问题导入】城市轨道交通车辆空调系统能为乘客提供舒适的乘车环境。

那么空调系统如何工作，各零部件的特点及在系统中的作用是什么，国内比较典型的城轨车辆空调系统有什么特点，我们这一章就是要解决这些问题。

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【学习目标】1.能掌握湿空气的基本概念，湿空气的四个基本物理参数和热量的概

念、特点。

2.能掌握常见的制冷方法的原理和特点。

3.能掌握城市轨道交通车辆空调制冷装置的基本工作原理。

4.能掌握城市轨道交通车辆客室内空气参数的要求，客室内空调方案的确定及热负荷计算。

5.能掌握制冷剂的概念、分类及性能，常用制冷剂的特点及应用，冷冻油的性能要求及选用原则。

6.能掌握活塞式、螺杆式制冷压缩机的结构特点和工作过程。

7.能掌握空调制冷装置中的换热器、辅助设备和自控元件的特点。

8.能掌握上海地铁和南京地铁空调系统的特点。

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【教学建议】1.教学场地：

在教室、互联网多媒体教室及空调实训室中进

行，课后可实地参观。

2.设备要求：

至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，或能放视频投影的设备及课件。

3.课时要求：

课堂讲授6课时；实际操作4课时。

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第一节热力学理论知识一、压力1.饱和空气

2.未饱和空气二、温度

（1）热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，符号为T,单位为K;热力学温标是在一个标准大气压下定义纯水的冰点温度为273.16K,沸点温度为373.16K,其间分为100等份，每等份称为热力学温度1度（1K）。

（2）摄氏温标又叫国际温标，符号为t,单位为℃;在一个

标准大气压下，把纯水的冰点温度定为0℃,沸点温度定为100℃,其间分成100等份，每一等份就叫1℃。

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第一节热力学理论知识（3）华氏温标其符号本书用θ表示，单位为H。

（4）三种温标的换算关系三、湿度和露点1.绝对湿度2.相对湿度

图6-1湿球温度测试

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第一节热力学理论知识3.含湿量与露点四、热量五、焓

图6-2水的潜热与显热的关系

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第二节一、制冷方法1.相变制冷

制冷与空调的基本原理

（1）蒸气压缩制冷循环将蒸发器出来的蒸气冷却加压后，重新冷凝为液体，然后再蒸发，如此不断循环，这就是蒸气压缩制冷循环。

（2）吸收式制冷循环吸收式制冷循环利用热源所提供的热能，使工质产生循环，其工作原理如图6-4所示。

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第二节制冷与空调的基本原理

图6-3蒸气压缩制冷循环原理

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第二节制冷与空调的基本原理2.节流制冷3.膨胀制冷二、城轨车辆空调制冷装置的基本工作原理1.制冷循环过程

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第二节制冷与空调的基本原理

图6-5蒸

气压缩制冷循环系统图

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第二节制冷与空调的基本原理

（1）蒸发过程蒸发过程是在蒸发器中进行的。

（2）压缩过程压缩过程在压缩机中进行，这是一个升压升温过程。

（3）冷凝过程冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个恒压放热过程。

（4）节流过程电冰箱的节流阀是又细又长的毛细管。

2.制冷剂液体过冷和吸气过热对制冷循环的影响

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第二节制冷与空调的基本原理

（1）制冷剂液体过冷的影响制冷剂在冷凝器中被冷凝成液体后，如果液体制冷剂继续向外放热，换句话说液体制冷剂继续被冷凝，就会使制冷剂液体的温度低于饱和温度（这是指对应于冷凝压力的冷凝温度）而成为过冷液体。

（2）吸气过热的影响在理论循环中，假定由蒸发器流出和被压缩机吸入的制冷剂都是饱和蒸气，从蒸发器出口至压缩机吸入口之间的管路不存在热交换。

（3）回热制冷循环为了限制节流汽化，从冷凝器出来的液态制冷剂应进一步降温，使其过冷。

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第二节制冷与空调的基本原理

图6-6回热制冷循环

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第二节制冷与空调的基本原理三、空调装置的基本工作原理1.制冷工况

（1）制冷循环空调采用蒸气压缩制冷循环方式，它包括压缩、冷凝、节流和蒸发四个热力过程，制冷剂经节流降压后，在室内侧的蒸发器中等压蒸发，吸收汽化热，变成低温低压的蒸气，然后经过压缩机压缩，变成高温高压的蒸气，最后在室外侧的冷凝器中冷凝成液体，放出液化热。

（2）空气循环空气循环是利用机内电风扇强迫车厢内外空气按一定路线对流，以提高换热器的热交换效率。

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第二节制冷与空调的基本原理2.制热工况

图6-7热泵型空调器运行原理a）制冷工况b）制热工况

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第三节

城轨车辆客室内空气参数的确定

一、客室内空气参数的要求1）客室内的空气温度。

2）人体周围空气的流动速度。

3）客室内空气的洁净度。

表6-1地铁车辆客室内夏季的空调参数（上海）

表6-1地铁车辆客室内夏季的空调参数（上海）

二、外气参数的确定（以上海为例）三、热负荷计算

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第四节一、制冷剂1.制冷剂的概念2.制冷剂的分类

制冷剂与冷冻油

（1）低温高压制冷剂冷凝压力大于2MPa,正常汽化温度低于70℃,主要有R13、R14和R503等，适用于低温制冷装置及复叠式制冷的低温部分。

（2）中温中压制冷剂冷凝压力在0.3~2MPa之间，正常汽化温度介于0~70℃之间，主要有R12、R22和R502等，适用于电冰箱及中、小型空调器、城轨车辆空调。

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第四节制冷剂与冷冻油（3）高温低压制冷剂冷凝压力在0.2~0.3MPa之间，正常汽化温度大于0℃,主要有R11、R21、R113和R114等，多用于空调系统的离心式压缩机（大宾馆的中央空

调）。

3.制冷剂的性能

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第四节制冷剂与冷冻油

（1）物理性能临界温度比环境温度高，在常温或普通低温下可冷凝成液体，因为制冷循环的冷凝温度如果接近临界温度，节流损失就很大，制冷循环的经济性能势必不好；在制冷温度范围内，制冷剂的饱和蒸发压力应稍高于大气压，以免空气漏入制冷系统；冷凝压力不能过高，一般不超过1.5~2.2MPa,以免设备过于笨重，压缩机功耗太大；同时，冷凝压力与蒸发压力之比也不能过大，以免压缩机排气温度过高；凝固温度尽可能低，以便获得更低的蒸发温度；单位容积制冷量要大，以提高压缩机的能效比，减

少设备的体积；

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第四节制冷剂与冷冻油热导率要高，以提高热交换器的效率；粘度和密度要小，以减少制冷剂在流动过程中的能量损耗；能与润滑油互溶或混合，而且不影响润滑油的润滑性能和电气性能，也不降低制冷剂本身的热力学性能。

（2）化学性能化学稳定性好，在高温下不分解；对金属和其他材料无腐蚀作用；与冷冻油不发生化学反应。

（3）安全性能在一般条件下，不燃烧、不爆炸，无毒、无臭、无味，不污染环境。

（4）经济性能价格低廉，易于购买、储运。