特种车用高温空调研究

　　高温空调主要应用在特种运载装备等高温和宽温度变化范围的环境。要求其在60~75℃的高温环境能够稳定、可靠运行，在较宽的温度变化范围内制冷量变化平稳，尤其是高温区的制冷量不能明显衰减，以满足人机环境工程的需要。高温空调通常应用在外部环境恶劣的运载工具和移动设备中，应具有良好的抗振和耐高温高压的结构。高温空调是否具有较高的可靠性和良好的制冷性能，其技术关键在于空调系统的结构设计、制冷剂的选择和压缩机技术。

　　兰州交通大学何忠韬在高温空调装置中设置涡流管[1]，利用涡流管的冷热分流效应，改善空调器的冷凝效果;叶鲁伟在高温空调中设置卸荷阀和卸荷毛细管[2]，环境温度升高时卸荷阀打开，卸荷毛细管辅助增强节流作用，降低高温空调的排气温度;文献[3]提出一种在压缩机入口端设置辅助喷液的制冷系统，文献[4]采用旁通和喷液结构，降低压缩机的排气温度，提升压缩机和空调系统在高温环境下运行的可靠性。上述技术以降低空调系统能效并增加系统的复杂性为代价，虽然有助于提高高温工况运行的稳定性和可靠性，但在较宽的温度范围仍难以获得良好的制冷性能，尤其是高温工况的制冷量衰减严重。文献[5]提出了一种高温空调制冷剂的选择方案，采用中高温混合制冷剂，以使其高温工况的冷凝压力和排气温度相对合理，宽温区运行的制冷量输出特性改善;Ch Trepp等人研究了混合制冷剂R22/R142b的高温制冷特性[6]，指出R22的质量分数在50%~70%范围内是较为合理的，并实验验证了该混合制冷剂的节能潜力，利用相变时的温度滑移和合理的系统设计，提高制冷系统COP;马一太等人通过控制R22与R142b的比例来调节制冷量的变化[7]，取得了预期的效果。显然，在不增加制冷循环系统复杂性的基础上，应用中高温混合制冷剂技术[8-9]，改善高温空调在宽温带及其高温区的运行和输出特性，是切实可行的技术方案。

　　1 HLD-45B高温空调

　　HLD-45B高温空调为分体立式结构，采用常规空调的制冷循环系统(图1)。制冷压缩机由西安大金庆安压缩机有限公司制造，为JT90GABY1L基础上开发的高温型，提高了压缩机的高压气密性能、高温绝缘性能和运行极限温度，主要技术指标为：最高排气温度145℃、理论排气量7.97m³/h。基于前期研究[8-9]，使用质量配比为6.8/3.2的R22/R142b混合制冷剂。空调器的冷凝器和蒸发器均采用平直套片，为了有效减小传热温差和冷凝压力，冷凝器的设计面积和风量较常规空调增大15%~20%;与此同时，控制蒸发器的设计面积，以利于限制压缩机的回气温度及排气温度。鉴于高温空调的负荷和运行环境温度变化幅度大的特点，选用丹佛斯2.5冷吨外平衡热力膨胀阀。