秦昀

摘 要：隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車的舒適性要求越來越高，對汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其主要功能是使壓縮機內(nèi)的制冷劑汽化，吸收空氣中的熱量，達到降低車內(nèi)溫度的目的。在夏天汽車蒸發(fā)器容易結(jié)霜，導致系統(tǒng)性能退化，甚至失效。因此評估并提高汽車蒸發(fā)器的抗霜性是十分必要的。

關(guān)鍵詞：汽車蒸發(fā)器 抗結(jié)霜性能 評價方法

汽車空調(diào)蒸發(fā)器的抗霜性對汽車空調(diào)系統(tǒng)能否正常工作有很大的影響。結(jié)霜會使蒸發(fā)器表面結(jié)冰，影響氣流流動，降低換熱效率，同時也會降低制冷效果。這不僅會導致車內(nèi)溫度不能及時調(diào)節(jié)，而且會造成行車過程中的視線模糊，從而發(fā)生危險。因此對汽車空調(diào)蒸發(fā)器的防霜性進行評估，對保證汽車空調(diào)系統(tǒng)安全可靠地運行，提高行車安全具有重要意義。同時對汽車蒸發(fā)器防霜性能進行評估，對于節(jié)能減排也具有重要意義。對蒸發(fā)器抗霜性能進行評估，可為優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運行，有利于提高能源利用率，降低環(huán)境污染。

1 對汽車蒸發(fā)器抗結(jié)霜性能進行評價的意義

1.1 有利于促進汽車空調(diào)系統(tǒng)的正常運行

汽車空調(diào)系統(tǒng)中蒸發(fā)器所起的作用是不容忽視的，它采用蒸發(fā)式制冷技術(shù)，對室內(nèi)空氣進行降溫，使車內(nèi)溫度保持在一個較舒適的范圍內(nèi)。然而在低溫環(huán)境下，蒸發(fā)器表面極易出現(xiàn)霜層，從而降低系統(tǒng)的效率，甚至喪失制冷功能[1]。因此研制一種抗霜性好的汽車蒸發(fā)器，可以有效地解決上述問題，確保汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠在不同的環(huán)境條件下正常工作。所以通過對汽車蒸發(fā)器的抗結(jié)霜性能進行評估將為汽車空調(diào)系統(tǒng)的安全運行提供理論依據(jù)，并為汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排提供理論依據(jù)。隨著汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護意識的不斷增強，研究與評估汽車蒸發(fā)器的抗霜性是未來汽車空調(diào)設(shè)計與制造的一個重要方向，能為人們提供更舒適、更環(huán)保的駕乘體驗。

1.2 有利于促進節(jié)能減排目標的實現(xiàn)

汽車蒸發(fā)器的防霜性不僅是一個技術(shù)指標，而且是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)。當今世界，環(huán)保、節(jié)能減排已經(jīng)成為一種共識，汽車工業(yè)也應該積極響應，為減輕環(huán)境污染做出貢獻。通過對汽車空調(diào)蒸發(fā)器抗霜性能進行評估，可以提高汽車空調(diào)的使用效率。因為結(jié)霜會使汽車蒸發(fā)器表面結(jié)冰，降低換熱效率，導致空調(diào)系統(tǒng)要想獲得同樣的制冷效果，需消耗大量能源。通過對汽車蒸發(fā)器抗霜性能的評估與改善，可有效降低結(jié)霜，提高傳熱效率，降低能耗，達到節(jié)能減排的目的。而且通過對汽車空調(diào)蒸發(fā)器抗霜性能進行評估，對延長汽車空調(diào)系統(tǒng)壽命具有重要意義。因為結(jié)霜會導致蒸發(fā)器表面腐蝕、損壞，嚴重影響了空調(diào)系統(tǒng)的正常工作。因此通過對汽車蒸發(fā)器的抗結(jié)霜性能進行評價，可以有效降低結(jié)霜對系統(tǒng)造成的破壞，從而達到延長系統(tǒng)壽命、降低資源浪費的目的。因此對汽車蒸發(fā)器防霜性能進行評估，對實現(xiàn)節(jié)能減排目標至關(guān)重要，同時也有利于推動我國汽車工業(yè)向更加環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。

2 當前汽車蒸發(fā)器抗結(jié)霜性能評價中存在的問題

2.1 抗結(jié)霜評價方法存在單一性特點

目前汽車蒸發(fā)器抗霜性能評估存在諸多問題，其中最突出的就是抗霜性能評估方法單一。目前汽車蒸發(fā)器的抗霜性評價主要是在實驗室條件下進行的，通過對蒸發(fā)器在一定溫度、濕度下的表面進行結(jié)霜試驗，對其抗霜性能進行評估。但是由于評價方法過于單一，評價結(jié)果可能不夠全面、準確[2]。由于汽車蒸發(fā)器在實際應用中會遇到多種復雜的環(huán)境，如不同的季節(jié)，不同的區(qū)域，不同的車輛使用狀況，所以在實驗室條件下是不能完全模擬的。而且汽車蒸發(fā)器抗結(jié)霜性能評價方法較為單一，還制約了其技術(shù)革新與性能優(yōu)化。目前汽車生產(chǎn)企業(yè)及研究機構(gòu)對蒸發(fā)器結(jié)霜性能的評價往往過于依賴實驗室測試結(jié)果，而忽略了影響蒸發(fā)器抗霜性的其他因素。這一限制限制了汽車蒸發(fā)器技術(shù)的進步與性能的提高。所以為了提高汽車蒸發(fā)器抗霜性能評價方法的多樣性與準確性，可以通過引入多種評價指標和測評手段，對汽車蒸發(fā)器抗霜性能進行全面評估。通過對蒸發(fā)器結(jié)霜時間，結(jié)霜厚度，結(jié)霜均勻度等指標的綜合評價，從多個角度對蒸發(fā)器的抗霜性能有一個全面的認識。或者借鑒其它行業(yè)在抗霜材料與技術(shù)方面的研究成果，將其應用到汽車蒸發(fā)器抗霜性能的改善中。

2.2 缺乏統(tǒng)一的評價體系

目前汽車蒸發(fā)器抗霜性評價方法缺乏統(tǒng)一的評價指標體系和標準化的檢測手段。因此汽車蒸發(fā)器的抗霜性評價標準及結(jié)果存在較大不確定性，直接影響到車輛的正常使用與安全。因此建立統(tǒng)一的評價指標體系與標準化檢測方法，是提升汽車蒸發(fā)器抗霜性評估精度與可靠性的關(guān)鍵。由于缺乏統(tǒng)一的評價體系，不同研究對汽車蒸發(fā)器的抗霜性評價結(jié)果存在很大差別。不同的研究可能使用不同的指標與方法，從而導致結(jié)果不具有可比性。例如一些研究僅關(guān)注汽車蒸發(fā)器的結(jié)霜時間，而忽視了一些重要的指標，如結(jié)霜厚度、覆蓋面積等。由于缺乏統(tǒng)一的評價體系，不同研究結(jié)果之間難以進行對比，不利于對汽車蒸發(fā)器防霜性的深入認識與改進。而且目前汽車蒸發(fā)器的抗霜性測試方法很多，沒有統(tǒng)一的標準測試流程及參數(shù)設(shè)定。不同的試驗環(huán)境、試驗條件、試驗方法可能存在差異，從而影響試驗結(jié)果的可信度和準確度。同時由于缺乏標準化的檢測手段，導致不同研究間的對比困難，影響結(jié)果的可信性與可重復性。

3 汽車蒸發(fā)器抗結(jié)霜性能評價的方法

3.1 對蒸發(fā)器進行結(jié)霜實驗

汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其防霜性能直接關(guān)系到汽車空調(diào)系統(tǒng)能否正常運行。結(jié)霜試驗是評價汽車蒸發(fā)器抗霜性能的重要手段，為了模擬汽車空調(diào)系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的工作狀態(tài)，需要建立實驗平臺[3]。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)試驗設(shè)計要求，選取適宜的工作條件（溫、濕、風等）進行試驗。在實驗室模擬蒸發(fā)器抗霜性條件下，觀測蒸發(fā)器表面結(jié)霜情況，可對其抗霜性能進行客觀評價。實驗過程中，常將蒸發(fā)器置于較低的溫度下，通過對環(huán)境溫濕度的控制，使其表面逐漸形成霜層。通過對蒸發(fā)器表面的霜層速度、霜層厚度、霜層分布等參數(shù)的監(jiān)測，可以對蒸發(fā)器的結(jié)霜性能進行評價。比如蒸發(fā)器結(jié)霜的一個常用方法就是采用恒溫恒濕箱，在恒溫恒濕箱中，可對環(huán)境溫濕度進行精確控制，模擬各種結(jié)霜情況。在進行試驗之前，先對蒸發(fā)器進行清洗，確認其表面無雜質(zhì)。然后將蒸發(fā)器置于恒溫、恒濕箱內(nèi)，進行結(jié)霜試驗。實驗過程中，還可以利用紅外熱像儀等儀器實時監(jiān)測蒸發(fā)器表面的結(jié)霜狀況。同時這一系統(tǒng)還能對環(huán)境溫度、濕度和結(jié)霜時間進行記錄，以供分析使用。通過對蒸發(fā)器結(jié)霜速率、結(jié)霜均勻度等參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測與記錄，獲得了不同結(jié)霜條件下蒸發(fā)器的性能。通過結(jié)霜試驗不僅能對汽車蒸發(fā)器抗霜性能進行評價，而且還可以將其作為優(yōu)化設(shè)計及選材的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上對不同材料、結(jié)構(gòu)及涂層的蒸發(fā)器進行對比試驗，找出最優(yōu)的防霜方案，從而提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的運行可靠性。

3.2 對蒸發(fā)器開展熱交換效率測試

汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其防霜性是保證系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。因此有必要評估汽車蒸發(fā)器換熱效率。換熱效率的測定是評價蒸發(fā)器抗霜性的重要手段。通過對蒸發(fā)器換熱效率的測量，對汽車蒸發(fā)器的抗結(jié)霜性能可以有更進一步的了解。對蒸發(fā)器換熱效率的測試，目前普遍采用的方法是在實驗室內(nèi)進行模擬試驗。通過室內(nèi)實驗，實現(xiàn)了對溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)的控制，從而精確測定不同工況下蒸發(fā)器的換熱效率。比如在實驗前需要先準備一套空調(diào)系統(tǒng)仿真試驗臺，包括溫濕度控制器，傳感器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。然后將車載蒸發(fā)器安裝到仿真臺架上，連接相應的管線及傳感器。在此基礎(chǔ)上利用溫濕度控制器對蒸發(fā)器運行過程中的空氣溫濕度進行實驗。在此基礎(chǔ)上還需要引用一套實時監(jiān)測系統(tǒng)，對蒸發(fā)器進、出風口溫差、制冷量等運行狀態(tài)進行了實時監(jiān)測。在試驗過程中，通過改變周圍環(huán)境條件或調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)，如改變制冷劑的流速等，對不同工況下的換熱效果進行評價。將不同工況下的實驗數(shù)據(jù)進行對比，得到蒸發(fā)器換熱效率曲線，以此來評估蒸發(fā)器的抗霜性。或者還可以通過引入表面溫度分布、結(jié)霜率等測試手段，對蒸發(fā)器抗霜性能進行全面評估。這些方法能較準確地評價結(jié)霜工況下蒸發(fā)器的運行狀況，對改善蒸發(fā)器抗霜性能具有一定的指導意義。在此基礎(chǔ)上對蒸發(fā)器進行換熱性能的測試，不僅能對其防結(jié)霜性能進行評估，而且對優(yōu)化設(shè)計、改進工藝具有重要的指導意義。隨著汽車空調(diào)系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，為滿足新技術(shù)應用與發(fā)展的需要，需要對蒸發(fā)器性能進行評估。

3.3 構(gòu)建數(shù)字模型評估其抗結(jié)霜性能

汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)的核心部件，它通過蒸發(fā)冷卻降低室內(nèi)溫度，為汽車提供舒適的駕乘體驗。然而汽車蒸發(fā)器容易因結(jié)霜而影響制冷效果，嚴重時還會引起系統(tǒng)故障。因此，對汽車蒸發(fā)器的防霜性進行評價具有重要意義。目前對汽車蒸發(fā)器的抗霜性進行評估主要有試驗和數(shù)字化模擬兩種方法。實驗方面，主要是通過搭建實驗臺，模擬實際工作條件下的結(jié)霜過程，通過觀測結(jié)霜方式及時間，對蒸發(fā)器的抗霜性進行評估[4]。該方法能直接獲得霜層的實測數(shù)據(jù)，但由于實驗條件所限，試驗結(jié)果可能會有誤差。為克服試驗研究的局限，人們開始嘗試采用數(shù)字化值模擬方法對汽車蒸發(fā)器抗霜性能進行評估。在此基礎(chǔ)上，建立蒸發(fā)器結(jié)霜數(shù)值模型，對不同運行條件下蒸發(fā)器結(jié)霜過程進行模擬，分析結(jié)霜形態(tài)及時間，評價其抗霜性。數(shù)字化模擬方法成本低，效率高，重復性好，對汽車蒸發(fā)器的設(shè)計與優(yōu)化具有重要的參考價值。建立數(shù)學模型對汽車蒸發(fā)器的抗霜性進行評價時，需綜合考慮多種因素。比如在建立汽車蒸發(fā)器的數(shù)字化模型時，要充分考慮汽車蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和工況等因素。采用數(shù)學建模與計算機模擬相結(jié)合的方法，對不同結(jié)霜條件下汽車蒸發(fā)器的結(jié)霜速率、厚度、面積等參數(shù)進行精確模擬。在此基礎(chǔ)上對汽車蒸發(fā)器的抗霜性進行定量評價，確定影響其性能的主要因素。而且通過利用數(shù)字化模擬方法，還可以對不同設(shè)計方案的汽車蒸發(fā)器防霜性進行研究。對比分析不同結(jié)構(gòu)、材料和工藝參數(shù)對蒸發(fā)器結(jié)霜性能的影響，確定優(yōu)化設(shè)計方案，以改善汽車蒸發(fā)器的結(jié)霜性能。這種方法既節(jié)省了時間，又節(jié)約了成本，提高了設(shè)計的精度和可靠性。

3.4 使用表面處理技術(shù)提升抗結(jié)霜性能

汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，它的防霜性直接關(guān)系到汽車行車的安全性與舒適性。因此對汽車蒸發(fā)器的防霜性進行評價具有重要意義。近幾年來隨著科技的進步，研究人員也開始嘗試將表面處理技術(shù)應用于改善汽車蒸發(fā)器的防霜性，這種方式方法能有效地提高汽車蒸發(fā)器的防霜性。表面處理技術(shù)其實就是指通過化學、物理或生物學手段使材料表面發(fā)生變化，從而改變材料的性能。為了提高汽車蒸發(fā)器的抗霜性，常用的表面處理方法有表面鍍層，表面納米化，表面修飾等。其中表面鍍層是一種常用的表面處理技術(shù)，它是將特定材料或涂料涂覆到汽車汽化器表面，使汽化器表面形成一層保護膜，以提高汽化器的防霜性。如疏水涂層可有效降低蒸發(fā)器表面水汽凝結(jié)，降低結(jié)霜幾率。另外某些具有抗菌和抗氧化功能的涂料還能進一步提高汽車蒸發(fā)器的性能。除表面鍍層外，表面納米結(jié)構(gòu)在汽車蒸發(fā)器防結(jié)霜方面也得到了廣泛的應用。在蒸發(fā)器表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，增大表面積，加快水蒸氣擴散速率，降低結(jié)霜幾率。同時該納米結(jié)構(gòu)還能提高蒸發(fā)器表面疏水能力，減小水滴與蒸發(fā)器表面的粘附力，從而進一步提高汽車蒸發(fā)器的防霜性。另外對蒸發(fā)器進行表面改性，也可以提高蒸發(fā)器的抗霜性。對蒸發(fā)器表面進行功能化修飾和表面化學修飾，可提高蒸發(fā)器的抗霜性。比如通過引入親水基團來提高材料的親水性，從而縮短液滴在材料表面的停留時間，從而達到防止結(jié)霜的目的。通過采用表面處理技術(shù)可以有效提高汽車蒸發(fā)器抗霜性能。在此基礎(chǔ)上，通過進一步完善表面處理技術(shù)，提高汽車蒸發(fā)器抗霜性能，可以為汽車工業(yè)提供更可靠、更高效的解決方案。

3.5 制定統(tǒng)一的評價體系和標準

防霜性是汽車空調(diào)蒸發(fā)器性能的重要指標，它直接關(guān)系到汽車空調(diào)系統(tǒng)低溫運行的穩(wěn)定性與效率。因此評估汽車蒸發(fā)器抗霜性能并使其標準化檢驗具有重要意義。為建立統(tǒng)一的防結(jié)霜性能評價指標體系，必須明確防結(jié)霜性能的定義及其影響因素。防霜性是汽車蒸發(fā)器在較低濕度環(huán)境中不發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象的能力[5]。汽車蒸發(fā)器的抗霜性與蒸發(fā)器材料、表面處理工藝、冷媒流量及氣流速度等因素有關(guān)。并以此為基礎(chǔ)，提出一套綜合評價蒸發(fā)器抗霜性能的指標體系。在這種綜合的評價體系中應該包含汽車蒸發(fā)器的結(jié)霜時間、結(jié)霜的厚度以及結(jié)霜的面積等內(nèi)容，以此對汽車蒸發(fā)器的抗結(jié)霜性能進行綜合的評估，為汽車蒸發(fā)器抗結(jié)霜性能的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。對于標準化測試，還應建立統(tǒng)一的測試方法與標準，保證測試結(jié)果的準確、可比。其中評價方法可分為室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗兩種。室內(nèi)試驗可對環(huán)境條件進行控制，具有良好的重復性，可對蒸發(fā)器抗霜性能進行更準確的評價。而現(xiàn)場試驗能較好地模擬實際工作環(huán)境，更接近實際情況，能對試驗結(jié)果進行驗證。標準化試驗還應從試驗儀器的選用與校準、試驗程序的標準化、試驗數(shù)據(jù)的規(guī)范化等幾個方面進行評價。只有建立一套完善的評價指標體系，標準化的測試手段，才能對汽車空調(diào)系統(tǒng)的抗霜性能進行準確評估，從而保證汽車空調(diào)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

4 結(jié)語

綜上所述，汽車蒸發(fā)器是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其抗霜性能直接關(guān)系到汽車空調(diào)系統(tǒng)能否正常運行。所以對汽車蒸發(fā)器防霜性能進行評估，不僅是技術(shù)問題，而且關(guān)系到車輛的安全性、舒適性及能源效率。要保證汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境條件下穩(wěn)定可靠地工作，必須經(jīng)過科學的評估與不斷地改進。通過優(yōu)化評價方法，提高試驗精度，為汽車蒸發(fā)器的抗結(jié)霜性能的優(yōu)化及節(jié)能減排提供更可靠的技術(shù)支撐。

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