一种安全环保的汽车空调系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种安全环保的汽车空调系统。本实用新型专利技术由冷却器、膨胀阀、中间换热器、压缩机、载冷剂管路、客舱换热器、风机组成；压缩机出口通过冷却器和膨胀阀连接中间换热器气体入口，中间换热器气体出口连接压缩机入口；中间换热器内的载冷剂管与客舱换热器的载冷剂管通过载冷剂管路连接，所述空调系统内充注的工质为CO2或R1234yf，载冷剂管路内充注纳米流体载冷剂。本实用新型专利技术可实现制冷剂与客舱分离，只将纳米流体载冷剂通入车内换热器与客舱空气换热。当制冷剂发生泄漏时，将直接泄漏到环境中不会对车内人员造成伤害。因此，本系统具有安全环保的优点。 1

A safe and environmentally friendly automobile air conditioning system

The utility model discloses a safe and environment-friendly automobile air conditioning system. The utility model consists of a cooler, an expansion valve, an intermediate heat exchanger, a compressor, a refrigerant load line, a cabin heat exchanger and a fan. The compressor outlet connects the gas inlet of the intermediate heat exchanger through a cooler and an expansion valve, and the gas outlet of the intermediate heat exchanger connects the inlet of the compressor, and the refrigerant tube in the middle heat exchanger is exchanged with the cabin. The refrigerant pipe of the heat exchanger is connected by the overloading refrigerant line. The working quality of the air conditioning system is CO2 or R1234yf, and the nanofluid refrigerant is filled in the refrigerant line. The utility model can separate the refrigerant from the cabin, and only heat the nanofluid refrigerant into the vehicle heat exchanger and the cabin air to heat. When refrigerant leaks, it will be directly leaked into the environment without causing damage to the vehicle personnel. Therefore, the system has the advantages of safety and environmental protection. One

【技术实现步骤摘要】
一种安全环保的汽车空调系统
本技术涉及空调
，尤其涉及一种纳米流体做载冷剂的汽车空调系统。
技术介绍
经过40余年的发展，我国汽车空调产品的技术水平得到很大幅度提高，但其技术含量仍低于国际先进水平。对于目前市场上应用的绝大多数汽车空调，充注的制冷剂为R134a，其全球暖化潜势(GWP)为1430，属于“高GWP”的范畴，是《京都议定书》所列明的应实施减排的温室气体之一。随着现代经济的发展，各国政府对环境非常重视。欧洲在2006年通过的F-gas法案规定，2017年出厂的新车不得使用GWP大于150的制冷剂。2014年4月欧盟推出了更严格的F-gas条例限制高GWP制冷剂在制冷空调设备的使用。减少温室气体排放、减缓全球变暖已成为现阶段全球环境保护工作面临的首要问题，全球各国也加速推进环保制冷剂替代高GWP的HFC类制冷剂的进程。其中，CO2和R1234yf受到了人们的普遍关注。CO2作为制冷剂有诸多优点：1)环境友好，ODP＝0、GWP＝1；2)安全无毒不可燃，化学性质稳定；3)廉价易获取；4)与润滑油的相容性；5)粘度低、导热系数高，具有良好的热物性以及流动和传热特性；6)单位容积制冷/热量较高，与普通工质相比，CO2设备体积更加小巧紧凑。但是，传统汽车空调系统都将制冷剂直接通到蒸发器进行蒸发吸热，降低车舱内温度。然而，对于CO2汽车空调系统，当制冷剂发生泄漏，CO2将直接进入车舱内。当CO2在车舱内达到一定浓度时，会导致乘客窒息。R1234yf作为制冷剂的优点：对于制冷空调领域，在各种候选制冷剂中，R1234yf的GWP只有4，属于“低GWP”制冷剂的范畴，满足人们对制冷剂环境友好性的要求，因此受到了人们的普遍关注。当制冷剂R1234yf发生泄漏时，将直接进入车舱内。R1234yf属于ASHRAE毒性分类中的A2L级低毒类化学物质，当吸入时会引起嗜睡和注意力不集中，头晕眼花以及眼睛、皮肤和呼吸道系统不适，并且具有微可燃性，当达到一定浓度时遇明火会发生爆炸。因此，迫切需要新的技术来解决传统系统的缺陷与不足，以保证车舱内人员的安全。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种即使蒸发器中的CO2或R1234yf发生泄漏，也不会影响乘客生命安全的汽车空调系统。本技术所采取的技术方案是：提出一种安全环保的汽车空调系统，由冷却器、膨胀阀、中间换热器、压缩机、载冷剂管路、客舱换热器、风机组成；压缩机出口通过冷却器和膨胀阀连接中间换热器气体入口，中间换热器气体出口连接压缩机入口；中间换热器内的载冷剂管与客舱换热器的载冷剂管通过载冷剂管路连接，所述空调系统内充注的工质为CO2或R1234yf，载冷剂管路内充注纳米流体载冷剂。中间换热器采用逆流型套管式换热器。低温低压的CO2或R1234yf蒸汽进入压缩机吸气口，由压缩机压缩至高温高压超临界流体，进入气体冷却器与环境空气进行换热，此时的制冷剂温度稍高于环境温度，经过节流阀膨胀节流后变为低温低压的气液两相流体，通过套管式换热器与载冷剂换热，而后进入压缩机，载冷剂进入蒸发器吸收车内的热量，维持车舱内舒适的温度范围。技术具有的优点和积极效果是：(1)在载冷剂液体工质中添加纳米颗粒，可显著提高工质的传热性能，其主要原因有以下方面：1)在液体中添加纳米颗粒，增加了液体的表面积和热容量；2)在液体中添加纳米颗粒，增加了液体的有效导热系数；3)由于颗粒与颗粒、颗粒与液体、颗粒与壁面间相互作用及碰撞，使得液体截面温度分布平坦，减小了层流底层，增强了流动湍流强度，强化了纳米流体内部的能量传递过程。(2)采用一种逆流型套管式换热器，其结构简单，传热面积增减自如，两侧流体均可提高流速，使传热面的两侧都有较高的传热系数，因此，其传热效果好。(3)本系统可实现制冷剂与客舱分离，只将纳米流体载冷剂通入车内换热器与客舱空气换热。当制冷剂发生泄漏时，将直接泄漏到环境中不会对车内人员造成伤害。因此，本系统具有安全环保的优点。(4)新型制冷剂R1234yf，该制冷剂的热物理性质接近于R22，环境性能良好，ODP值为零，GWP值仅为4，远小于目前广泛使用的制冷剂R134a的GWP值1430，而且可直接替代R134a汽车空调系统。附图说明图1为本技术的系统示意图.具体实施方式为能进一步了解本技术的内容、特点及功效，附图详细说明如下：请参阅图1，一种安全环保的汽车空调系统，由冷却器1、膨胀阀2、中间换热器3、压缩机4、载冷剂管路5、客舱换热器6、风机7组成；压缩机4出口通过冷却器1和膨胀阀2连接中间换热器3气体入口，中间换热器3气体出口连接压缩机4入口；中间换热器3内的载冷剂管与客舱换热器6的载冷剂管通过载冷剂管路5连接，所述空调系统内充注的工质为CO2或R1234yf，载冷剂管路内充注纳米流体载冷剂。详细原理如下：1)CO2作为制冷剂：通过载冷剂将客舱内的热量转移至制冷剂CO2，进而通过CO2制冷系统转移至大气环境，从而降低车内的温度。本技术采用纳米流体作为载冷剂，将CO2制冷系统与客舱环境通过载冷剂的间接换热连接起来，进而控制车舱内温度，以达到安全环保的目的。第一步：压缩机4吸入换热器出口处的低温低压的CO2气体，将其压缩成高温高压的气体。第二步：高温高压的超临界CO2流体进入气体冷却器1，排出大量的热量，CO2温度降低，但温度稍高于环境温度。第三步：高压CO2流体流经膨胀阀2节流降压，变为气液两相状态。第四步；气液两相的CO2流体在中间换热器3内政法系热，最终变为过热气进入压缩机4。CO2在蒸发相变过程中吸收纳米流体载冷剂的热量，载冷剂的温度降低。第五步：温度较低的纳米流体载冷剂流入客舱换热器6，通过风扇7使空气与载冷剂发生强制对流，将冷却后的空气送入客舱。第六步：纳米流体载冷剂吸收热量后温度升高，流入中间换热器3后将热量排至CO2流体，温度降低，而后流入客舱换热器6，如此反复循环。2)R1234yf作为制冷剂：利用R1234yf制冷剂的循环流动，在流动过程发生相态的变化，在发动机舱内冷凝，由气压变化为液态，放出热量；在蒸发器内制冷剂蒸发为汽态、这个过程吸收热量，从而降低车内的温度。本技术基于利用载冷剂，达到控制车舱内温度的目的，制冷剂与客舱完全隔离，制冷剂即使泄漏，会直接排至外界环境，不会出现泄漏至客舱内造成窒息或燃烧爆炸的危险，以保证乘客的人身安全。制冷系统的工作原理是：第一步：压缩过程，压缩机吸入换热器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。第二步：冷凝过程，高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，与环境空气进行热量交换，制冷剂气体冷凝成过冷液，并排出大量的热量。第三步：节流过程，制冷剂过冷液通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以气液两相的状态排出膨胀装置。第四步；载冷过程，在中间换热器中，排出膨胀装置的低温低压的气液两相制冷剂流经与纳米流体载冷剂的进行热量交换，纳米流体的温度降低。第五步：吸热过程，纳米流体载冷剂通过载冷剂管路进入客舱换热器，风扇驱动空气不断进入蒸发器的肋片间进行冷却，并将冷却后空气送向客舱内。第六步：流出蒸发器制冷剂蒸发吸热变成过热气，被重新吸入到压缩机，反复如此循环。尽管上面结合附图对本技术的优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全环保的汽车空调系统，其特征是，由冷却器、膨胀阀、中间换热器、压缩机、

【技术特征摘要】
1.一种安全环保的汽车空调系统，其特征是，由冷却器、膨胀阀、中间换热器、压缩机、载冷剂管路、客舱换热器、风机组成；压缩机出口通过冷却器和膨胀阀连接中间换热器气体入口，中间换热器气体出口连接压缩机入口；中间换热器内的载冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：代宝民，刘圣春，姜文玲，崔志杰，盛杰，孟憧景，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12