2.2 冷凝器和蒸发器

2.2 冷凝器和蒸发器

2.2.1 冷凝器

细节一:冷凝器的功用

冷凝器是换热管、换热片组合一体的换热装置。它的作用是将来自压缩机的高温高压气态制冷剂利用管壁和翅片将其中的热量传递给冷凝器周围的空气,从而使气态制冷剂冷凝成高温高压的液体,再使其通过节流元件(如膨胀阀或节流管)吸收大量热量而汽化,从而使周围温度降低。

细节二:冷凝器的工作原理

当制冷系统工作时,由冷却风扇形成的空气流经冷凝器,将冷凝器管内制冷剂的热量带走,从而使制冷剂由气态变为液态。冷凝器中制冷剂经过的阶段有:过热、冷凝以及过冷。进入冷凝器的制冷剂是高压的过热气体,向外放出热量后,首先是将温度降至冷凝压力下的饱和温度,仍然是气态工质。然后在冷凝压力下,由于放出热量而逐渐冷凝成液体,保持温度不变。最后继续放出热量,使液态制冷剂温度下降,成为过冷液体。冷凝器的过冷程度对提高制冷量和制冷系数,确保膨胀阀有效而安全地工作是非常有意义的。

细节三:冷凝器的结构

冷凝器的结构形式很多,在汽车空调制冷系统中,经常采用的有管片式、管带式、鳍片式以及平流式等类型。

(1)管片式 管片式冷凝器是传统的冷凝器形式,也是最早的一种冷凝器形式。管片式冷凝器的结构如图2-33所示,它是由厚度为0.1~0.2mm的铝散热片套在圆管(铜管或铝管)上,用机械或液压的方法进行胀管,使散热片固定在管子上,并与管壁紧贴,确保热量能通过紧贴的管片进行传递。它的特点是体积较大、热交换效率较差、结构简单,因其加工成本比较低,目前仍有使用。

图2-33 管片式冷凝器的结构

1—制冷剂管路;2—出口;3—散热片;4—进口

(2)管带式 如图2-34所示为管带式冷凝器的结构,它是由盘成蛇形的多孔扁管和波浪形的散热片焊接而成,扁管的孔数为3孔或者4孔。

图2-34 管带式冷凝器的结构

1—散热片;2—扁管

(3)鳍片式 通常冷凝器的管子和散热片是两个独立构件,需用镶嵌、胀管或焊接等办法将它们连接在一起。若两者接触面贴合不紧,不仅会影响传热效果,而且整体强度和耐振性能也会降低,为此,出现了鳍片式冷凝器,如图2-35所示。因为鳍片式冷凝器的片、管是一体的,所以其抗振性特别好,散热性能相较前两种可提高5%,省材25%,且管片之间无需焊接,可在常温下加工,加工的能耗少,所以曾一度被认为是最先进的车用冷凝器。但因为它需要专用的铣削设备,弯管也需专用夹具,所以一时难以大量推广。标致型轿车的空调冷凝器采用了这种结构。

图2-35 鳍片式冷凝器

(4)平流式 平流式就是平行流动式,这种冷凝器由管带式冷凝器演变而成,也是由扁管与波浪形散热片组成,散热片(带)上开有百叶窗式条缝,如图2-36所示,扁管不是弯成盘带式,而是每根截断的,每端各有一根集流管。平流式冷凝器又分为两种:一种是集流管不分段,制冷剂流动方向一致,叫做单元平流式冷凝器;另一种为多元平流式冷凝器,它的集流管是分段的,中间有分隔片隔开,可起到分流及汇流的作用。

图2-36 平流式冷凝器

细节四:冷凝器的拆装

(1)冷凝器的拆卸 如图2-37所示为冷凝器总成的拆装,步骤如下。

图2-37 冷凝器总成的拆装

1—压缩机至冷凝器管路;2—冷凝器至储液干燥器管路

①使用专用制冷剂回收并加注设备将制冷剂抽空。

②将蓄电池负极接头拆下。

③拆下散热风扇电源插头,然后将散热风扇组拆下。

④拆下散热器进水管和出水管,用干净的棉纱将端口塞住,以免冷却液流溢;也可以先用容器收集冷却液,等散热器安装完毕之后再将冷却液倒入补充液箱,重复使用。

⑤拆下散热器,拆下之后须妥善放置,勿在散热管带上放重物或者磕碰散热管带。

⑥拆下冷凝器至储液干燥器的连接管路,如图2-38中箭头所示,拆下后要封闭管口,避免异物侵入。

图2-38 拆卸冷凝器至储液干燥器的连接管路

⑦拆下压缩机至冷凝器的连接管,拆下后也要封闭管口,避免异物侵入。

⑧将前保险杠托架拆下。

⑨如图2-39中箭头所示,旋出4个螺栓,拆下导向件。

图2-39 拆卸冷凝器导向件

⑩ 旋出固定螺栓,从车身上将冷凝器拆下。

(2)冷凝器的安装 冷凝器的安装顺序与拆卸顺序相反,步骤如下。

①将冷凝器用螺钉安装在支架上。在安装时,要注意分清制冷剂进、出口。由于从压缩机输出来的高压制冷剂蒸气必须从冷凝器上端进入,再流动到下部管道,冷凝成液态制冷剂后由下方出口流出。所以安装时位置一定要正确,否则会造成制冷系统压力升高、冷凝器和压缩机胀裂的严重事故。

②用两个固定扳手将上、下连接管螺母拧紧,防止漏气,重新安装时,拆下的O形圈不能再使用,应更换新的O形圈。

在安装冷凝器前应充分清洗冷凝器,保证管路通畅,充分散热;安装时注意冷凝器下部的正确位置,上端和发动机室盖的间隙不小于25mm。

细节五:冷凝器的检修

(1)冷凝器的检修内容 冷凝器的检修主要包括:冷凝器的内部脏堵以及外部折瘪的检查;冷凝器总成的泄漏检查;冷凝器导管及翅片有无污垢或残渣的检查。

(2)冷凝器的检修方法 具体操作如下。

①如果仅仅是外表脏污而造成冷凝器的散热片被堵塞,则应用水清洗或用压缩空气吹干净。注意:不要损伤冷凝器散热片,如果发现散热片已弯曲,则应使用一字螺钉旋具或手钳加以矫正,不必将冷凝器拆卸下来。

②若是冷凝器散热风扇的问题,则也不必拆卸冷凝器,可直接修理风扇。

③若冷凝器漏气或内部脏堵,则应将冷凝器出口和入口的接头拆开,并封闭管路,排除脏物。

④若冷凝器泄漏,则可在泄漏处焊补。

⑤若冷凝器导管发生脏堵或导管外部折瘪,则可将该处剖开修理,然后进行焊补或更换总成。

⑥修理完后装配时,应注意出口与入口,切勿接错,并且要加入一定量的冷冻机油。

2.2.2 蒸发器

细节一:蒸发器的功用

汽车空调蒸发器一般安装在车内。它是借助低温低压的液态制冷剂蒸发时吸收周围空气中的热量,从而达到车内降温的目的。在汽车上,总是将蒸发器、风机、温度控制器,甚至还有许多相关的零部件组装在一起,叫做蒸发器总成,如图2-40所示。采用这种结构方式便于整体安装和拆卸,可避免零件的散失,且维修也非常方便。

图2-40 蒸发器总成

1—风机;2—真空阀;3—加热器芯;4—出水口;5—进水口;6—制冷剂进口;7—制冷剂出口;8—膨胀阀;9—蒸发器芯;10—温度控制器;11—进风罩滤网;12—进风罩;13—车厢温度开关

细节二:蒸发器的工作原理

蒸发器的工作原理正好与冷凝器相反,从膨胀阀或节流孔管流出、直接进入蒸发器的制冷剂由于体积突然膨胀而变成低温低压雾状物(微粒液体),这种状态的制冷剂极易汽化,汽化时将吸收周围大量的热量,而空调风机强制使进入车内的空气从蒸发器表面流过,利用管片将热量传给蒸发器内的制冷剂,通过吸收热量使液态的制冷剂汽化,而车内温度则由于热量被带走而变冷。

细节三:蒸发器的结构

汽车空调蒸发器有管片式、管带式以及层叠式三种基本结构。

(1)管片式蒸发器的结构基本与冷凝器相同,如图2-41所示。

图2-41 管片式蒸发器

(2)管带式蒸发器的结构与冷凝器有两点主要的不同之处,如图2-42所示,一是扁管宽度通常比冷凝器更宽些,二是扁管是竖向弯曲的,目的是便于把蒸发器表面的冷却液排走。

图2-42 管带式蒸发器

(3)层叠式蒸发器也叫做板翅式蒸发器,是在管带式蒸发器之后发展起来的新型结构形式。它是由两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道,每两组通道之间都夹有波浪形散热片,如图2-43所示。此种形式的蒸发器加工难度最大,但是换热效率很高,并且结构紧凑。它的换热效率通常会比管带式蒸发器高出10%左右,是目前最被看好的蒸发器形式。

图2-43 层叠式蒸发器

层叠式蒸发器的传热面是由隔板与翅片组成的,而热传递基本是依靠翅片来完成的,隔板只传递一小部分。翅片除承担传热任务以外,还起到两隔板间的加强作用,所以,若翅片不能完全与隔板焊接在一起,不但会影响到传热效果,同时还会影响隔板的强度。为了提高换热效果,经常在翅片的结构上采取一些强化换热的措施,如图2-44所示为翅片的结构。

图2-44 翅片的结构

细节四:蒸发器的拆装

(1)蒸发器的拆卸 在拆卸或安装蒸发器之前,应先切断车辆的电源,拆除影响拆卸的导线、端子及其他附件,并对车辆的表面涂层进行保护。蒸发器的分解图如图2-45所示,其拆卸步骤如下。

图2-45 蒸发器的分解图

1—蒸发器壳体;2—蒸发器芯;3—弹簧夹片;4—蒸发器下壳体;5—双孔橡胶圈;6—固定块;7—蒸发器感温管

①将前排乘客侧储物箱拆下。

②拆卸仪表板。

③拆卸进风罩。

④将紧固螺母旋出,如图2-46中箭头A所示,拆下蒸发器至压缩机的管路,并封住已经拆下的管子端口。

图2-46 拆卸蒸发器管路

⑤旋出紧固螺母,如图2-46中箭头B所示,将储液干燥器至蒸发器的管路拆下,封住已经拆下的管子端口。

⑥如图2-47中箭头所示,拆下连接螺栓。

图2-47 蒸发器连接螺栓位置

⑦拔下感温管插头,小心地将蒸发器取出,如图2-48所示。

图2-48 蒸发器感温管插头位置

(2)蒸发器的安装 蒸发器的安装顺序同拆卸顺序相反,在安装时要注意蒸发器的入口和出口,切勿装反。温度控制元件或者感温包要牢固地安装在合适的位置,要将膨胀阀和感温包包好保温材料,蒸发器内要加注一定量的冷冻机油。

细节五:蒸发器的检修

(1)蒸发器的检修内容 蒸发器的检修内容主要包括:蒸发器外表面有无积垢、异物;蒸发器是否损坏;用检漏仪检查蒸发器有无泄漏;观察排气管路是否洁净、畅通。

(2)蒸发器的检修方法 具体操作步骤如下。

①检查蒸发器外表面有无积垢、异物,若有,应使用软毛刷(或软布、棉纱)和清水清洗。注意不要用硬毛刷与高压水冲刷,不要弄弯吸热片。

②检查蒸发器的内部盘管有无泄漏现象。若有泄漏现象,应由专业修理人员对泄漏处进行焊补。

③测试蒸发器内部压力,如图2-49所示,用专用接头分别把蒸发器的进、出口连接到高低压组合表的截止阀上,并用压缩机向蒸发器加压,压力通常应为1.5MPa左右,停止加压后24h压力应无明显下降。也可以用肥皂水涂在系统各处进行检漏。

图2-49 测试蒸发器内部压力