10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.008

平行流冷凝器的设计计算

韩光杰1，梁永林2，陶莹1，史正玉1

（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.河南速达电动汽车科技有限公司，

河南 三门峡 472000）

摘 要：文章以某开发车型为基础，设计以R134a为制冷剂的空气冷却式冷凝器。文中详细介绍了冷凝器的设计

步骤，根据传热方程，计算出冷凝器的能力和迎风面积，从而进一步推算出冷凝器的实际面积和风阻，选择合适

的冷凝器。

关键词：平行流；空气流量；传热系数；传热面积

中图分类号：U461.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)10-20-03

Design and Calculation of Parallel Flow Condenser

Han Guangjie1, Liang Yonglin2, Tao Ying2, Shi Zhengyu2

（1. The Center of Technology of Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601；2. Henan Suda electric

Technology Co. Ltd., Henan Sanmenxia 472000）

Abstract: In this paper, cased on a development model, the design of R134a ail cooling condenser. The design procedure of

the condenser is introduced in detail, and the heat transfer capacity and the windward area ara calculated according to the

heat transfer equation.In order to calculate the condenser area and the actual drag,select the appropriate condenser.

Keywords: Parallel Flow; Air flow; Heat transfer coefficient; Heat transfer area

CLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-20-03

前言

冷凝器的作用是使由压缩机排出的高温高压制冷剂与冷

凝器外部的空气进行热交换，将高温高压气态制冷剂转变为

高温高压的液态制冷剂，并把热量散发到车外环境中。平行

流式冷凝器是目前汽车上使用最广泛的结构型式，由扁管和

散热翅片组成。与其他冷凝器相比，单位体积热换能力，可

提高 30％。

1、冷凝器设计计算步骤

1.1 计算由整车制冷量决定的冷凝器热负荷：Qc=Qe+Pi

式中Qc：冷凝器的热负荷（W）；Qe：整车制冷量，通常指设计工况下的制冷量（W）；Pi：压缩机消耗的指示功率

（W）。

也可以采用如下简便形式：Qc=mQe 式中m—负荷系数，汽车空调一般选择m=1.4 2.2 计算冷凝器的换热量（传热方程）：Qc=KAoΔtm 式中K：传热系数[W/( m²·K)]；Ao：以外表面为基准计

算的传热面积(m²)；Δtm：制冷剂和冷却介质（空气）的热

传平均温差（K）。

2、冷凝器计算示例

已知某车型整车制冷量为5809W，故要求换热量Qc =1.4

×5809w=8133w。冷凝器有5℃过冷，已知压缩机在过冷度te

=5℃及冷凝温度tc =60℃时排气温度td =85℃，空气进风温

度ta1 =40℃。 作者简介：韩光杰，男，（1987.12-），电气设计主管，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，从事汽车空调及线束系统的开发设计工作。

汽车实用技术 21 2017年第10期

2.1 计算制冷剂和空气流量

根据tc =60℃和td =85℃，以及te =5 ℃，查 HFC134a 热

力性质表，可得排气比焓hd =456.5kj/kg，过冷液体比焓 hsc

=278.7kj/kg。

故制冷剂质量流量qm，r 为：

取进出口的空气温差Δta =12℃，空气密度ρa=1.091

kg/m³，cp，a = 1.01kj/(kg·℃)，空气的体积流量qv，a 为：

2.2 结构初步规划

冷凝器采用平行流结构，多孔扁管截面与百叶窗翅片的

结构型式，翅片宽度ωF =16mm，翅片高度hF=8.1mm，翅片厚

度δF=0.135mm，翅片间距pF =1.4mm，百叶窗间距pL=1.1mm，

百叶窗长度lL =6.5mm，百叶窗角度αL=27°，见图1。多孔

扁管分4个内孔，每个内孔高度为2mm，宽度为3.35mm，扁

管外壁面高度为3mm，宽度为ωT =16mm，分三个流程，扁管

数目依次为12、8、5．取迎风面风速为va =4.5m/s。则计算

如下：

图1 多孔扁管截面与百叶窗翅片的结构型式及尺寸示意图

每米管长扁管内表面积Ar 为：Ar =[2×(2+3.35)×10-3]

×4 m²/m=4.28×10-2m²/m

每米管长扁管外表面积Ab，a 为：Ab，a =2×(16+3)×10-3m

²/m=3.8×10 -2 m²/m

每米管长翅片表面积Af，a为：Af，a =2×8.1×10-3×18×

10-3/(1.4×0.001) m²/m=0.185 m²/m

每米管长总外表面积Aa 为：Aa=Ab，a+Af，a =(3.8×10-2

+0.185) m²/m=0.223 m²/m

百叶窗高度 hL为：hL =0.5×pL ×tanαL=(0.5×1.1×

tan27°)mm=0.2802mm 扁管内孔水力直径Dh，r为：

翅片通道水力直径Dh，a为：

2.3 计算空气侧表面传热系数αa 根据已知条件，最小截面处风速va， max 为：

按空气进口的平均温度的平均值：

查取空气的密度ρ=1.0715kg/m³，动力粘度μ=18.13×

10-6 kg/(m·s)、热导率λ=2.765×10-2w/(m·k)、普郎特数

Pr=0.71，计算雷诺数Re、传热因子j、努塞尔数Nu及空气

侧表面传热系数αa如下：

由于 300

2.4 计算制冷剂侧表面传热系数αr 根据tc =60℃，查 HFC134a 饱和状态下的热力性质表和

热物理性质图，可以求得：液态制冷剂密度ρl=1055.13kg/m

³，气态制冷剂密度ρv=86.67kg/m³，液态制冷剂的动力粘度

μl=135.35×10-6kg/(m·s)，液态制冷剂的热导率λl=66.64

×10-6w/(m·k)；

液态制冷剂的普郎特数 Pr1：

由于冷凝器中制冷剂进口过热而出口过冷,因此计算制

冷剂当量质量流量时,取平均干度χ=0.5，故当量质量流量

qmr，eq 为：

2.4.1 第一流程的参数计算

单一孔内当量制冷剂质量流量

制冷剂表面传热系数ar为：

2.4.2 第二流程的参数计算

同理可计算得q‘mr，eq =3.6656×10-3kg/s，req,eR=13767，

uN=80.98，ar=2155w/（m²·k）

2.4.3 第三流程的参数计算

q‘mr，eq =5.865×10-3kg/s，req,eR=22027，uN=117.95，

ar=3138w/（m²·k） 2.4.4 由于三个流程的表面传热系数不一样，传热面积也

不同，因此必须按面积百分比计算其平均值。平均表面传热

系数 为：

2.5 如果忽略管壁热阻及接触热阻，忽略制冷剂侧污垢热阻，

取空气侧污垢热阻ra =0.0003㎡·k/w，则传热系数K为：

韩光杰 等：平行流冷凝器的设计计算 22 2017年第10期

对数平均温差Δtm为：

所以所需传热面积(以外表面为基准)Ao为：

所需扁管长度L为：

取L=0.880m

3、总结

以上是冷凝器的详细计算过程，由于数据、参数、经验

值等较多，计算中难免会出现一些错误，需要反复计算。根

据以上计算数据可以得出冷凝器的换热能力和迎风面积，由

这些我们可以进一步确定冷凝器的实际面积和风阻，以便进

行整车数据布置及校核。 参考文献

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（上接第12页）

由于汽车座椅减振系统大多是集中在控制上或者改变弹簧刚

度[10]上，这些并没有使驾驶员座椅到达最佳舒适性。针对以

上存在的问题，在以后的研究中将进一步探索座椅减振问题。

（1）进一步优化座椅减振系统的物理模型，建立数学模

型，对座椅减振系统的评价指标进一步的分析；

（2）优化座椅减振系统的刚度，由线性向非线性进行优

化，充分考虑驾驶员座椅的舒适性和安全性。

（3）利用计算机软件对研究内容进行仿真验证，多变量

进行仿真优化，达到最佳设计，更进一步提高座椅的乘坐舒

适性和安全性，减轻驾驶员的工作疲劳强度。

参考文献

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