电动汽车热泵空调结霜融霜实验研究

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1、硕士学位论文电动汽车热泵空调结霜融霜实验研究作者姓名李会喜学科专业动力机械及工程指导教师巫江虹教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年04月FrostandDefrostMechanisminHeatPumpAirConditioningforElectricalVehicleADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiHuixiSupervisor：Prof.WuJianghongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：U469.72学校代号：10561学

2、号：201220102066华南理工大学硕士学位论文电动汽车热泵空调结霜融霜机理研究作者姓名：李会喜指导教师姓名、职称：巫江虹教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：动力机械及工程研究方向：汽车空调论文提交日期：2015年04月20日论文答辩日期：2015年06月01日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：卓献荣委员：杨晚生巫江虹简弃非王红民华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人

3、和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：2015年6月1曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮P:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。0不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与

4、学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：2015年6月1日指导教师签名心/日期：2015年6月1日作者联系电话：z联系地址(含邮编)：摘要电动汽车克服了燃油汽车的化石燃料依赖问题和环保问题，能源利用多元化，安静无污染，代表着未来汽车的发展趋势。电动汽车没有发动机余热可以利用，需要采用热泵型的空调系统在冬季供热除霜除雾，高性能的电动汽车热泵空调系统可以减轻蓄电池的负荷，从而增加续驶里程。热泵系统在冬季低温工况下会有结霜现象，降低了车内人体

5、舒适性，同时也增加了汽车空调能耗，电动汽车热泵空调系统冬季结霜问题是制约其应用的重要因素。本文采用实验和理论相结合的方法重点探究结霜过程微观机理，研究电动汽车热泵空调系统制热工况的结霜现象及控制策略。微观实验采用CCD拍摄技术探究冷壁面结霜及融霜机理，分析亲水表面和疏水表面对结霜情况的影响，分析冷壁面温度对结霜的影响；宏观实验方面搭建了电动汽车热泵空调实验平台，实验分析环境温度、环境湿度及换热器迎风量对换热器结霜的影响，在线测试室外换热器结霜过程表面温度场分布，探究室外换热器表面相变临界温度及临界水蒸气分压力，找出结霜临界曲线的规律。并提出了一套热泵空调霜层厚度图像识别及传输除霜方案。主要研究

6、结论如下：结霜相变驱动力在水滴固液相变过程中由系统过冷度控制，在水蒸气固气相变过程中受水蒸气分压力和水蒸气温度控制。微观结霜实验发现水蒸气过冷度为-7℃是结霜临界相变点，此时水滴固液相变驱动力为153J/mol，水珠表面瞬间凝结成冰。在融霜阶段霜层温度为1℃是融霜临界相变点，此时霜层迅速完全融化成水。亲水（丙三醇涂层）表面和疏水（车蜡涂层）表面上都能有效的抑制霜层的生长，亲水表面霜层较疏水表面稀疏，分布不均匀，结霜量较表面少，但疏水表面的结霜时间较亲水延迟10s,霜层较为均匀。在电动汽车热泵空调结霜实验中发现换热器表面霜层成不规则“W”形状分布。当换热器表面水珠温度在-6.8~-7.2℃之间，

7、即饱和水蒸气分压力为331~343Pa之间时，水珠会瞬间凝结成霜，与微观实验观察现象相符，霜层在换热器表面的发展就是-7℃临界等温线在换热器表面的推移过程。结霜过程降低了热泵系统运行能效，实验数据表明：在标准制热工况下，当室外风机功率恒定时，车外换热器结霜后通风量从1500m³/h衰减到950m³/h，系统流量由1.5kg/min衰减至0.4kg/min，系统制热量从2300W降低至1500W，制