冬季空调轿车车厢内部热湿环境的数值模拟研究

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1、北京交通大学硕士学位论文冬季空调轿车车厢内部热湿环境的数值模拟研究姓名：吴国刚申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：徐宇工20060301北京交通大学硕士学位论文第～章绪论第一章绪论1．1研究工作的背景和意义改革开放二十多年来，中国的汽车工业得到了长足的发展。随着人们生活水平的提高，买车已经逐渐被提到普通家庭的议事日程，据国家统计局的数据，2005年7月份全国轿车产量为26．48万辆，同比增长55．4％；全年累计产量为160．72万辆，累计增长11．1％【l】。轿车的数量不断增多，保有量持续上升【2】，汽车已经逐渐成为人们生活中非常重要的交通工具。与此同时，人们在满足衣食住行等基本需求

2、之后，越来越关心身心的健康，对于汽车的舒适性问题也越来越重视，乘坐舒适性已经成为人们在选购汽车时所考虑的重要因素。汽车的车内环境直接影响汽车的正常驾驶及乘员的精神状态，舒适安静的乘坐环境能使乘客和驾驶员在生理和心理上有一个良好的感觉。“舒适”是一个比较广的概念，汽车上的舒适性是指为乘员提供舒适、愉快、便利的乘坐环境与乘坐条件，包括良好的平顺性、车内的低噪音、适宜的空气环境以及良好的驾驶操作性能【3]。人们对汽车内环境的感受是一种主观综合判断，影响因素众多，它与心理感受、声感觉、热感觉及视感觉等因素相关，还与车内的安全感及个人情绪等因素相关，具体相关因素如下【4】：主观感受f热环境：湿度、温

3、度、气流速度等物酬叫嚣!蒹：嚣群f空气品质：新风量、洁净度、co，含量等心u叫裳鬈高蒿粟鬈：雯擎等北京交通大学硕士学位论文第一章鳍论车内的热舒适是人们在众多因素作用下对车内环境的主观反映，它涉及的范围广泛，影响因素众多，但研究表明，只有6个因素对热舒适性起主要影响作用，即与人有关的2个因素：人体代谢率和服装热阻；与环境有关的4个因素：空气温度、空气速度、相对湿度及平均辐射温度。空气温度是指空气的干球温度，它是影响热舒适的主要因素，它直接影响人体通过对流及辐射的热交换，在水蒸气分压力不变的情况下，空气温度升高使人体皮肤温度升高，排汗量增加，从而人的主观热感觉向着热的方向发展；空气温度下降，人

4、体皮下微血管会收缩，皮肤温度降低。人体对气温的感觉很灵敏，通过机体的冷热感受可以对热环境的冷热程度做出判断。气流速度会从两方面影响人体的舒适性感觉，首先，空气流速决定着人体的对流散热量，其次，它还会影响人体与空气的湿交换系数，从而影响蒸发散热。当空气温度低于皮肤温度时，流速增大，产生散热效果：当空气温度高于皮肤温度时，流速增加会造成较高的对流换热，使人体被加热。平均辐射温度是指室内环境墙壁、设备等的平均辐射温度，它主要取决于围护结构表面温度。平均辐射温度的改变，主要对人体辐射热造成影响。一般情况下，人体辐射散热量占总散热量的42％~44％【5】。当环境平均辐射温度提高后，人体辐射散热量下降

5、，人体为了保持热平衡，必然要加大对流散热和蒸发散热的比例，人的生理反应和主观反应向热的方向发展。但在不同条件下，其变化程度有相当大的差别，当空气温度较高时，平均辐射温度变化对人体热舒适的影响将比较明显。湿度是影响人们舒适感的一个重要参数，人们生活在温湿度适宜的环境里，能提高工作效率；反之，将给人们正常的工作和生活带来极大的不便。因此，一些规范、技术措施等都对维持空调室内的湿度作了具体规定。相对湿度对人体热舒适的作用与空气温度有关。文献[6】指出，舒适性空调室内空气温、湿度应达到如下标准：夏季：温度24～28℃，相对湿度40～65％：冬季：温度18～22℃，相对湿度40～60％。北京交通大学

6、硕士学位论文第一章绪论显得丰润而有光泽、有弹性。目前轿车上一般都配备有空调采暖系统，汽车空调采暖系统的功能是在寒冷的气候下为车内提供暖气及前窗玻璃除霜除雾。现代轿车上一般均采用水暖式采暖系统，其基本结构如图1．1所示【81。图1l水暖式采暖装置结构1-冷却水箱：2一节温器；3．热水阀：4．冷空气；j．采暖用热交换器(加热器芯)；6一暖气；7．发动机当发动机的冷却液温度达80℃时，节温器开始分流部分冷却液进入加热器芯，此时冷空气被鼓风机强迫通过加热器芯，经热交换加热后送进车厢进行取暖和前窗除霜。在加热器芯中经热交换温度下降的冷却液离开加热器，被发动机水泵抽回发动机，完成一次热交换循环。在发动

7、机缸体的出水口上由水阀控制出水量大小，从而调节了暖风机的产热量。也可通过调节鼓风机的风量，完成对取暖温度的调控。以往人们对于车内舒适性的研究，只是侧重于舒适的空气温度和适宜的气流组织，对相对湿度的影响考虑得不多。确实，相对于空气温度来说，相对湿度的舒适范围比较广，根据室内空气质量标准的规定，相对湿度的标准4北京交通大学硕士学位论文第一章绪论值，夏季空调为40～80％，冬季采暖为3啦60％[9】。在夏季，空调机组按降温去湿