冬季空調(diào)轎車車廂內(nèi)部熱濕環(huán)境的數(shù)值模擬研究

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1、北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文冬季空調(diào)轎車車廂內(nèi)部熱濕環(huán)境的數(shù)值模擬研究姓名：吳國剛申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：環(huán)境工程指導(dǎo)教師：徐宇工20060301北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第～章緒論第一章緒論1．1研究工作的背景和意義改革開放二十多年來，中國的汽車工業(yè)得到了長足的發(fā)展。隨著人們生活水平的提高，買車已經(jīng)逐漸被提到普通家庭的議事日程，據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2005年7月份全國轎車產(chǎn)量為26．48萬輛，同比增長55．4％；全年累計(jì)產(chǎn)量為160．72萬輛，累計(jì)增長11．1％【l】。轎車的數(shù)量不斷增多，保有量持續(xù)上升【2】，汽車已經(jīng)逐漸成為人們生活中非常重要的交通工具。與此同時(shí)，人們在滿足衣食住行等基本需求

2、之后，越來越關(guān)心身心的健康，對于汽車的舒適性問題也越來越重視，乘坐舒適性已經(jīng)成為人們在選購汽車時(shí)所考慮的重要因素。汽車的車內(nèi)環(huán)境直接影響汽車的正常駕駛及乘員的精神狀態(tài)，舒適安靜的乘坐環(huán)境能使乘客和駕駛員在生理和心理上有一個(gè)良好的感覺?！笆孢m”是一個(gè)比較廣的概念，汽車上的舒適性是指為乘員提供舒適、愉快、便利的乘坐環(huán)境與乘坐條件，包括良好的平順性、車內(nèi)的低噪音、適宜的空氣環(huán)境以及良好的駕駛操作性能【3]。人們對汽車內(nèi)環(huán)境的感受是一種主觀綜合判斷，影響因素眾多，它與心理感受、聲感覺、熱感覺及視感覺等因素相關(guān)，還與車內(nèi)的安全感及個(gè)人情緒等因素相關(guān)，具體相關(guān)因素如下【4】：主觀感受f熱環(huán)境：濕度、溫

3、度、氣流速度等物酬叫囂!蒹：囂群f空氣品質(zhì)：新風(fēng)量、潔凈度、co，含量等心u叫裳鬈高蒿粟鬈：雯擎等北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章鰭論車內(nèi)的熱舒適是人們在眾多因素作用下對車內(nèi)環(huán)境的主觀反映，它涉及的范圍廣泛，影響因素眾多，但研究表明，只有6個(gè)因素對熱舒適性起主要影響作用，即與人有關(guān)的2個(gè)因素：人體代謝率和服裝熱阻；與環(huán)境有關(guān)的4個(gè)因素：空氣溫度、空氣速度、相對濕度及平均輻射溫度。空氣溫度是指空氣的干球溫度，它是影響熱舒適的主要因素，它直接影響人體通過對流及輻射的熱交換，在水蒸氣分壓力不變的情況下，空氣溫度升高使人體皮膚溫度升高，排汗量增加，從而人的主觀熱感覺向著熱的方向發(fā)展；空氣溫度下降，人

4、體皮下微血管會收縮，皮膚溫度降低。人體對氣溫的感覺很靈敏，通過機(jī)體的冷熱感受可以對熱環(huán)境的冷熱程度做出判斷。氣流速度會從兩方面影響人體的舒適性感覺，首先，空氣流速決定著人體的對流散熱量，其次，它還會影響人體與空氣的濕交換系數(shù)，從而影響蒸發(fā)散熱。當(dāng)空氣溫度低于皮膚溫度時(shí)，流速增大，產(chǎn)生散熱效果：當(dāng)空氣溫度高于皮膚溫度時(shí)，流速增加會造成較高的對流換熱，使人體被加熱。平均輻射溫度是指室內(nèi)環(huán)境墻壁、設(shè)備等的平均輻射溫度，它主要取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度。平均輻射溫度的改變，主要對人體輻射熱造成影響。一般情況下，人體輻射散熱量占總散熱量的42％~44％【5】。當(dāng)環(huán)境平均輻射溫度提高后，人體輻射散熱量下降

5、，人體為了保持熱平衡，必然要加大對流散熱和蒸發(fā)散熱的比例，人的生理反應(yīng)和主觀反應(yīng)向熱的方向發(fā)展。但在不同條件下，其變化程度有相當(dāng)大的差別，當(dāng)空氣溫度較高時(shí)，平均輻射溫度變化對人體熱舒適的影響將比較明顯。濕度是影響人們舒適感的一個(gè)重要參數(shù)，人們生活在溫濕度適宜的環(huán)境里，能提高工作效率；反之，將給人們正常的工作和生活帶來極大的不便。因此，一些規(guī)范、技術(shù)措施等都對維持空調(diào)室內(nèi)的濕度作了具體規(guī)定。相對濕度對人體熱舒適的作用與空氣溫度有關(guān)。文獻(xiàn)[6】指出，舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣溫、濕度應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：夏季：溫度24～28℃，相對濕度40～65％：冬季：溫度18～22℃，相對濕度40～60％。北京交通大學(xué)

6、碩士學(xué)位論文第一章緒論顯得豐潤而有光澤、有彈性。目前轎車上一般都配備有空調(diào)采暖系統(tǒng)，汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的功能是在寒冷的氣候下為車內(nèi)提供暖氣及前窗玻璃除霜除霧?，F(xiàn)代轎車上一般均采用水暖式采暖系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1．1所示【81。圖1l水暖式采暖裝置結(jié)構(gòu)1-冷卻水箱：2一節(jié)溫器；3．熱水閥：4．冷空氣；j．采暖用熱交換器(加熱器芯)；6一暖氣；7．發(fā)動機(jī)當(dāng)發(fā)動機(jī)的冷卻液溫度達(dá)80℃時(shí)，節(jié)溫器開始分流部分冷卻液進(jìn)入加熱器芯，此時(shí)冷空氣被鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫通過加熱器芯，經(jīng)熱交換加熱后送進(jìn)車廂進(jìn)行取暖和前窗除霜。在加熱器芯中經(jīng)熱交換溫度下降的冷卻液離開加熱器，被發(fā)動機(jī)水泵抽回發(fā)動機(jī)，完成一次熱交換循環(huán)。在發(fā)動

7、機(jī)缸體的出水口上由水閥控制出水量大小，從而調(diào)節(jié)了暖風(fēng)機(jī)的產(chǎn)熱量。也可通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，完成對取暖溫度的調(diào)控。以往人們對于車內(nèi)舒適性的研究，只是側(cè)重于舒適的空氣溫度和適宜的氣流組織，對相對濕度的影響考慮得不多。確實(shí)，相對于空氣溫度來說，相對濕度的舒適范圍比較廣，根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，相對濕度的標(biāo)準(zhǔn)4北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論值，夏季空調(diào)為40～80％，冬季采暖為3啦60％[9】。在夏季，空調(diào)機(jī)組按降溫去濕