نظرة عامة على الإدارة الحرارية في قمرة القيادة
نظام تكييف الهواء هو مفتاح الإدارة الحرارية للسيارات. يرغب كل من السائقين والركاب في متابعة راحة السيارة. تتمثل الوظيفة المهمة لمكيف هواء السيارة في تحقيق بيئة قيادة مريحة عن طريق ضبط درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح في مقصورة الركاب. وبيئة الركوب. المبدأ السائد في تكييف هواء السيارات هو تبريد أو تسخين درجة الحرارة في المقصورة من خلال مبدأ الفيزياء الحرارية المتمثل في التبخر وامتصاص الحرارة والتكثيف. عندما تكون درجة الحرارة الخارجية منخفضة، يمكن توصيل الهواء الساخن إلى المقصورة بحيث لا يشعر السائق والركاب بالبرد؛ عندما تكون درجة الحرارة الخارجية مرتفعة، يمكنها توصيل هواء بدرجة حرارة منخفضة إلى المقصورة لجعل السائق والركاب يشعرون بالبرودة. لذلك يلعب تكييف السيارة دورًا مهمًا جدًا في تكييف الهواء في المقصورة وراحة الركاب.
1.1 نظام تكييف الهواء التقليدي لمركبات الوقود ومبدأ العمل
مكيفات الهواء التقليدية لمركبات الوقود تتكون بشكل رئيسي من أربعة مكونات: المبخر، المكثف، الضاغط، وصمام التمدد. الضاغط عبارة عن جهاز طاقة يمكنه ضغط مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض إلى مادة تبريد غازية ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع. يتم تركيب الضواغط بشكل عام على محرك مركبات الوقود، ويتم تشغيل الضاغط بواسطة المحرك ليعمل.
المبخر عبارة عن جهاز تبادل حراري مثبت في المقصورة. مبدأ عمل المبخر هو استخدام التبخر لامتصاص الحرارة وبالتالي خفض درجة الحرارة. عندما يمر سائل التبريد ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض عبر المبخر، يتبخر سائل التبريد ويمتص الحرارة في المقصورة، وبالتالي يبرد المقصورة بسرعة.
المكثف هو أيضًا جهاز تبادل حراري مثبت خارج المقصورة. مبدأ عمل المكثف هو امتصاص الحرارة من خلال التكثيف وبالتالي زيادة درجة الحرارة. عندما يمر المبرد الغازي ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي عبر المكثف، فإنه يضطر إلى التبريد بواسطة مروحة ويطلق الحرارة إلى الهواء الخارجي. ، تحويل المبرد الغازي ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي إلى مبرد سائل ذو درجة حرارة متوسطة وعالية الضغط.
صمام التمدد هو جهاز يقوم بتوسيع السائل ذو درجة الحرارة المتوسطة والضغط العالي إلى سائل ذو درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض. يتم تثبيت صمام التمدد عمومًا عند مدخل صندوق التبخر. إنه يقوم بتوسيع سائل التبريد ذو درجة الحرارة المتوسطة والضغط العالي إلى سائل تبريد ذو درجة حرارة منخفضة ومنخفضة الضغط، مما يسمح لغاز التبريد بالدخول إلى صندوق التبخر. لامتصاص الحرارة في المقصورة.
تتكون مكيفات هواء السيارة من نظام تبريد ونظام تدفئة ونظام تهوية. تشكل هذه الأنظمة الثلاثة مجموعة مكيف هواء السيارة. مبدأ التبريد التقليدي لمركبات الوقود هو الخطوات الأربع للضغط، التكثيف، التمدد، والتبخر، كما هو موضح في الشكل 1. من خلال تكرار هذه الخطوات الأربع، يمكن ضمان تشغيل نظام التبريد. ثم يستمر صندوق المبخر في تبريد المقصورة.
شكل 1
مبدأ تسخين مركبة الوقود التقليدية هو استخدام الحرارة المهدرة لمحرك السيارة لتدفئة مقصورة السيارة. أولاً، يدخل ماء التبريد ذو درجة الحرارة المرتفعة الخارج من سترة ماء تبريد المحرك إلى قلب الهواء الدافئ، ويتم نفخ الهواء البارد عبر الهواء الدافئ من خلال المروحة. جوهريًا، يمكن نفخ الهواء الساخن إلى داخل المقصورة لتدفئة المقصورة أو إزالة الجليد من النوافذ. بعد أن يغادر ماء التبريد المدفأة، يعود إلى المحرك لإكمال الدورة.
1.2 نظام تكييف هواء مركبات الطاقة الجديدة ومبدأ العمل
نظرًا لاختلاف أجهزة القيادة لمركبات الطاقة الجديدة ومركبات الوقود التقليدية، فإن ضاغط تكييف الهواء لمركبات الوقود يتم تشغيله بواسطة المحرك، ويتم تشغيل ضاغط تكييف الهواء لمركبات الطاقة الجديدة بواسطة المحرك. ولذلك، لا يمكن تشغيل ضاغط تكييف الهواء الموجود في مركبة الطاقة الجديدة بواسطة المحرك، وسيتم استخدام ضاغط كهربائي لضغط مادة التبريد. المبدأ الأساسي لمركبات الطاقة الجديدة هو نفس مبدأ مركبات الوقود التقليدية. يستخدمون إطلاق حرارة التكثيف وامتصاص حرارة التبخر لتبريد مقصورة الركاب. ومع ذلك، يتم تغيير الضاغط إلى ضاغط كهربائي. حاليًا، يتم استخدام ضواغط الهيكل اللولبية بشكل أساسي لضغط مادة التبريد.
يختلف وضع التدفئة في مركبات الطاقة الجديدة كثيرًا عن أسلوب تسخين مركبات الوقود التقليدية. لأن وضع التدفئة في مركبات الوقود التقليدية هو نقل الحرارة المهدرة للمحرك إلى المقصورة من خلال المبرد لتدفئة المقصورة، لكن مركبات الطاقة الجديدة لا توجد بدون محرك. يقوم المحرك بتسخين المقصورة. ولذلك، تستخدم مركبات الطاقة الجديدة أوضاع تدفئة أخرى لتدفئة المقصورة. فيما يلي عدة طرق لتكييف الهواء والتدفئة لمركبات الطاقة الجديدة.
(1) نظام تسخين أشباه الموصلات: يتكون سخان أشباه الموصلات من مكونات وأطراف شبه موصلة لأداء وظائف التبريد والتدفئة. في هذا النظام تعتبر المزدوجة الحرارية هي المكون الأساسي للتبريد والتدفئة. يظهر هيكلها في الشكل 2. يتم توصيل جهازين من أشباه الموصلات لتشكيل مزدوجة حرارية، وبعد تطبيق تيار مستمر، سيتم توليد فرق الحرارة ودرجة الحرارة في الواجهة لتدفئة الجزء الداخلي من المقصورة. الميزة الرئيسية لتسخين أشباه الموصلات هي أنه يمكنه تسخين المقصورة بسرعة. العيب الرئيسي هو أن تسخين أشباه الموصلات يستهلك الكثير من الكهرباء. بالنسبة لمركبات الطاقة الجديدة التي تحتاج إلى قطع مسافة طويلة، فإن عيوبها قاتلة. ولذلك، فإنه لا يمكن تلبية متطلبات مركبات الطاقة الجديدة لتوفير الطاقة في تكييف الهواء. ومن الضروري أيضًا أن يقوم الناس بإجراء أبحاث حول طرق تسخين أشباه الموصلات وتصميم طريقة تسخين أشباه الموصلات تتسم بالكفاءة والموفرة للطاقة.
الشكل 2
1 - طبقة العزل الكهربائي. 2 - الكائن المراد تبريده؛ 3 - الصفائح المعدنية. 4-أشباه الموصلات من النوع N؛5 - الصفائح المعدنية. 6- جسم ساخن؛ 7-طبقة العزل الكهربائي. 8-أشباه الموصلات من النوع P
(2) تسخين الهواء بمعامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC): المكون الرئيسي لـ PTC هو الثرمستور، الذي يتم تسخينه بواسطة سلك تسخين كهربائي وهو جهاز يحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى طاقة حرارية. يقوم نظام تسخين الهواء PTC بتحويل قلب الهواء الدافئ لمركبة الوقود التقليدية إلى سخان هواء PTC. يستخدم مروحة لدفع الهواء الخارجي ليتم تسخينه من خلال سخان PTC، ويرسل الهواء الساخن إلى داخل المقصورة لتدفئة المقصورة. إنها تستهلك الكهرباء مباشرة، لذلك عند تشغيل المدفأة، يكون استهلاك الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة كبيرًا نسبيًا أيضًا.
(3) سخان سائل التبريد PTC: يعمل كل من سخان التبريد PTC وسخان الهواء PTC على توليد الحرارة من خلال استهلاك الكهرباء، ولكن نظام تسخين المياه يستخدم أولاً PTC لتسخين المبرد. بعد تسخين سائل التبريد إلى درجة حرارة معينة، يتم ضخ سائل التبريد إلى قلب المدفأة لتبادل الحرارة مع الهواء المحيط، وتقوم المروحة بإرسال الهواء الساخن إلى المقصورة لتدفئة المقصورة. يتم بعد ذلك تسخين ماء التبريد من خلال PTC ويتم تدويره ذهابًا وإيابًا. يعتبر نظام التسخين هذا أكثر موثوقية وأمانًا من نظام تبريد الهواء PTC.
(4) نظام تكييف الهواء بالمضخة الحرارية: مبدأ نظام تكييف الهواء بالمضخة الحرارية هو نفس مبدأ نظام تكييف الهواء التقليدي للسيارات، ولكن مكيف الهواء بالمضخة الحرارية يمكنه تحقيق تحويل تسخين وتبريد المقصورة. يستخدم صمام عكسي رباعي الاتجاهات لتغيير اتجاه تدفق مادة التبريد في النظام، وبالتالي تحقيق التبريد. عملية التبادل الحراري. نظرًا لأن مكيفات الهواء ذات المضخات الحرارية لا تستهلك الكهرباء مباشرة لتوليد الحرارة، فإن مكيفات الهواء ذات المضخات الحرارية أكثر توفيرًا للطاقة من سخانات PTC. حاليًا، يتم إنتاج مكيفات الهواء ذات المضخات الحرارية بكميات كبيرة في بعض المركبات.
