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过程装备时间与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器
作品分组____________ 作品编号____________
大学生过程装备 实践与创新大赛研究报告
课题名称夏日车辆室内智能温降器
参赛成员
指导教师
2018年1月8号
生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器
一、设计（论文）选题目的、意义及国内外研究现状
1、选题目的及意义
随着科技的迅速发展人们对车内驾驶的舒适度要求也越来越高，作为舒适度的重要指标车内的温度取决于车外的温度、空气的流量以及太阳的辐射大小，一般来说当车外温度高于25℃，车辆的舒适温度只能靠冷风降温达到目的。对夏天, 车辆停泊于烈日下暴晒，封闭的车内空间温度会快速升高，导致车内温度过高，致使车主进入车后车内强烈的不适感和,高温易导致车内有害气体增加,危害乘车人员身体健康, 这严重影响到了车主再次驾车的舒适度，甚至因高温对乘车人员的健康造成伤害。很多司机习惯随手将气体打火机放在中控台的置物架上，这是非常危险的，因为它在暴晒中可能发生爆炸。此外，摩丝、发胶、碳酸汽水等可能发生高温爆炸的物品尽量不要放在车里，老花镜、放大镜等能聚焦光线的物品也要清理出车厢。照相机、摄像机、备用电池等电子产品，经长时间暴晒后容易损坏。.对于一些粗心的车主，因离开时忘记将孩子带走，将孩子锁在车内而引发悲剧。2015年6月，湖南一名4岁男童被锁车内身亡，发现时车窗上满是手印2015年7月，山东一名3岁小女孩被遗忘在车内10个小时，不幸身亡，尸体脱水像蒸熟了一样。类似的事情很多，高温是引发悲剧的一个重要原因.车辆的降温系统直接影响到车主的驾车体验。
为了给车主及其家人一个安全舒适的驾车环境，给出夏日车辆室内智能温降器这一构想。此系统由蓄能系统，温度传感系统，控制系统，执行系统四个系统组成。其中控制系统主要以单片机为主控核心。其工作模式分为人控模式和自动工作模式，车主根据自己的需要选择模式，在电子钥匙上设置指定温度，工作多长时间，并按下执行按钮，控制系统收到远程信号后，启动车载制冷系统，使温度降至指定温度。其整个系统电能都由蓄能系统提供。当车主启动车辆，车载制冷系统的电能则切回原供能系统提供。由此为车主及其家人提供安全舒适的驾驶环境，提高驾车舒适度的体验。 2、国内外研究现状
1）国外车辆智能降温系统研究现状
目前国外对车辆智能降温系统的研究还是处初期阶段，多是对车内的内流场的研究。车室内流场与温度场的重要性引起世界各大汽车公司的广泛关注。通用、福特、日产及克莱斯勒公司等积极开展这一领域的研究国外一些学者对送回风口的位置送风方式考虑人体散热太阳辐射等因素进行了分析做了大量的研究工作。
Yuji Ishihara 、Junichiro Hara等分析了脚部送风口对于车内流场的影响，用Fluen软件在不考虑太阳辐射的情况下对车内气流分布进行了数值分析，并以1/4车模型进行实验，两者符合较好，分析得出脚部送风口对车内气流分布有很大影响。
AkihiroFujita等在车内无人，考虑太阳辐射、空气泄露的情况下，用CFD软件对车内流场进行数值模拟并与实验值进行比较(实验过程也考虑太阳辐射)，以人的热感觉为标准，发现计算值和实验值的差值在人体感觉温度范围内说，明作者提出的模型
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是合理的。
Chang采用CFD技术对大型空调车内的送风位置进行了讨论。
Currle利用CFD、STAR-CD软件对轿车空气流场、温度场进行了计 算,乘员的热物理模型考虑了自然对流、热传导及热辐射,对车内具有不同几何形状的乘员的热舒适性进行了评价。
Delft大学的VanderKooi利用Phoenics软件计算了车内流场,对送风口位置进行了计算,比较了速度、温度及废气集中区域的分布情况,找出了最佳的舒适度及送风方案。
其次就是在对冷凝器和蒸发器换热性能方面的优化以及压缩机效率和制冷剂方面的研究。
JoseM.Corberan等对使用R134a的板翅片管冷凝器和蒸发器的压损、传热系数进行了计算和实验,对一些文献中给出的用R134a的板翅片管蒸发器和冷凝器传热系数以及由于摩擦造成的压损进行了模拟,指出由VDIAtlas提出的计算蒸发器和冷凝器的传热系数的方程和压降的半经验公式是比较准确的。JoseM等也对使用R134a的板翅片管蒸发器的压损进行了模拟和实验。
GursaranD.Mathur对车用平流式冷凝器性能进行计算,与实验值吻合较好。 PhilipPrice等指出Necam蒸发器用于液化石油气汽车内是可行的。
LeeKyuHyun等研究了用R134a制冷剂的U型 流平板式蒸发器的制冷效率、空气侧和制冷剂侧压损。由于在蒸发器中制冷剂发生相变,作者采用了稳态有限差分模型,计算值和实验值能较好吻合。
ManelQuera等对管肋式和板肋式蒸发器的性能参数进行了计算,并与实验值进行比较。
CristianCuevasa等对高级轿车内的摆盘式(Wobbleplate)压缩机进行了模拟和实验。作者指出压缩机的效率主要取决于压缩机的转速和压缩比。在压缩比相同,转速为1000r/min时,等熵效率和容积系数分别为0165和018;而转速为4000r/min时,则分别降为014和0135。这主要是由于压力损失引起的,因此选择合适的润滑油及其质量流量是必需的。
在制冷剂方面,M.Fatouh等指出丙烷不能作为R134a的替代剂,但按一定比例混合的丙烷和丁烷的混合物可作为R134a的替代物。KhalidA.Joudi[17]等对R212、R2134a、R2290、R2600a和R290/R600a的混合物进行了性能分析,指出R290/R600a混合物(62/38)是R12的最好替代物。D.B.Jabaraj[18]等指出R407c可以作为R22的替代剂,但 是R407c不能与矿物油互溶,因此作者提出用HFC407C/HC290/HC600a的混合物来代替R22,通过对其性能参数的测定,得出该混合物可作为R22的替代物。
2011-05-04株式会社丰田自动织机森英文;井口雅夫;榎岛史修;川口真广提出一种具有朗肯循环系统和用于空气调节的制冷循环系统的车辆,包括：朗肯冷凝器,朗肯冷凝器形成将车辆的废热转化成动力的朗肯循环系统的一部分；以及空气调节冷凝器,空气调节冷凝器形成制冷循环系统的一部分。朗肯冷凝器和空气调节冷凝器在车辆中
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布置成当从车辆前方观察时一个位于另一个上方。 2）国内研究现状
目前国内对车辆智能降温系统这方面研究则呈现多方向发展姿态，但也停留在初步阶段。
2013-04-24武汉理工大学钱做勤、姚志、周游等人提出太阳能汽车空调系统，这一系统是一种能够降低油耗而不损失汽车动力性能的汽车空调系统。其由太阳能发电系统和半导体空调系统两大组分组成。太阳能电池组获得能量经由太阳能控制器分配到半导体空调系统和太阳能蓄电池,在满足太阳能空调系统的正常工作情况下,富余能量储存在太阳能蓄电池。可以保证车辆在露天停放或行驶过程中,调节车内温度,节约能源的基础上获取舒适的乘车环境。
2015-05-06昆达电脑科技(昆山)有限公司许世法提供一种汽车降温装置,通过液体升华吸收车内热量以达到降温目的,喷雾装置设于该汽车内部,当将其内部的液体喷出时,液体升华吸热使汽车内部的温度降低；温度感应模块电性连接汽车的电源,其感应汽车内部的温度,若温度大于预定温度时,温度感应模块输出第一信号,若温度小于或等于预定温度时,温度感应模块输出第二信号；处理模块电性连接温度感应模块,若温度大于预定温度时,第一信号输入处理模块,处理模块输出第一控制信号,第一控制信号输入喷雾装置,喷雾装置被开启,若温度小于或等于预定温度时,第二信号输入处理模块,处理模块输出第二控制信号,第二控制信号输入喷雾装置,喷雾装置关闭。
2016年南昌航空大学唐松良，针对夏天,车辆停泊于烈日下暴晒,导致车内温度过高湿度,致使车主进入车后车内强烈的不适感和,高温易导致车内有害气体增加,危害乘车人员身体健康,给出了基于51单片机的泊车后车内智能降温加湿系统
2016-05-25 张源提出一种全自动太阳能汽车降温系统。全自动太阳能汽车降温系统包括柔性太阳能板、蓄电池、中央控制板,汽车的全景天窗下方的盖板上安装有柔性太阳能板,柔性太阳能板与蓄电池连接,给蓄电池供电,柔性太阳能板下方设有中央控制板,中央控制板与汽车的行车电脑连接,中央控制板控制汽车的行车电脑工作。当车内温度达到设定值时,中央控制板控制汽车的行车电脑工作,将天窗打开一定的角度,将车内的热空气散出去,由于热空气比较轻,大部分从天窗散出,中央控制板控制汽车的行车电脑打开空调排气扇,先排气,等很热的空气排完后,再打开空调,将车内温度降下来,当达到设定温度时,空调关闭,节约燃油及时间。
2017-05-31宁波江北臻和设计发展有限公司严小燕公开了一种汽车空气自动降温净化装置,该装置安装于汽车车厢上,包括太阳能板,进气部,出气部以及控制部,控制部设置有甲底座和乙底座,甲底座设置有导杆,导杆连接有甲导线,乙底座连接有乙导线,进气部内设置有过滤部和进气风机,进气部下方设置有甲储能部,甲储能部设置有甲蓄电池,出气部内设置有出气风机和薄挡板,薄挡板和出气风机之间设置有具有斜面的挡块,挡块上设置有磁铁吸附着薄挡板,出气部下方设置有乙储能部,乙储能部设置有为出气风机供能的乙蓄电池。与现有技术相比,本发明结构简单成本低,能够自动
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的开启降温功能,保证汽车内部的温度处于适宜的范围之内。
2017-09-01深圳市格尔通信技术有限公司余思源提出一种汽车降温装置。,其特征在于,其包括可装入汽车天窗处的壳体,在所述壳体的朝向汽车天窗的顶部设有太阳能发电板,在所述壳体内设有制冷装置和充放电控制装置,所述充放电控制装置分别与所述太阳能发电板及制冷装置电连接,所述制冷装置通过所述太阳能发电板供电而进行制冷工作,从而降低汽车车身内温度。在天窗处设置汽车降温装置,利用太阳能发电进行工作,从而使得其可不依赖于汽车电源,而可在汽车停驶过程中依靠太阳能进行制冷,在车内温度过高时自动进行工作降温,从而可避免汽车停驶时车内温度过高的问题。
二、主要研究内容
通过文献调研了解车辆制冷系统的工作原理，控制原理，电力供给等方面知识，明确车辆智能温降器的构成板块，初步建立其工作原理图。
（1）国内外文献调研； （2）车辆制冷系统的工作原理； （3）蓄电系统的构建以及保护； （4）传感系统的搭建；
（5）以单片机为主控核心的控制系统的构建和工作； （6）车辆室内温降器如何正确工作； （7）分析与讨论可行性；
三、拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性分析论证等）
1、方法
充分调研国内外车辆智能温降系统的相关资料，了解车载空调的工作原理，传感系统和控制系统的搭建，分析国内外技术方法。了解现有的技术原理，并分析技术特点。为夏日车辆室内温降器找到构建思路。 2、车辆制冷系统原理
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