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制冷空调专题研讨
与电力机械
基于遗传算法的车辆用空调换热器的优化
岳敏楠柳建华
上海理工大学动力工程学院上海
摘要针对轿车空调用冷凝器的特点在平行流冷凝器数学模型的基础上建立了综合考虑
换热器体积和阻力的性能评价因子并将遗传算法引入平行流冷凝器的结构优化中该方法通过
将冷凝器的结构参数转化为遗传算法中染色体通过种群进化实现换热器结构的优化。最后对实
际车型冷凝器的计算达到了较好的设计结果。
关键词汽车空调冷凝器遗传算法
中图分类号文献标识码文章编号
引言
换热器是汽车空调的重要组成部分其性能的好和管带式冷凝器相比换热性能得到进一步提高具有
坏直接影响着汽车空调的制冷性能也影响汽车舒适换热系数高、质量轻、结构紧凑、制冷剂充灌量少等优
性。换热器重量和体积在整个汽车空调系统中几乎占点。因为平行流式冷凝器的扁管是每根截断的两端
了一半。随着现代汽车设计的紧凑性要求换热器的有集流管依据集流管是否分段又可分为多元平流式
尺寸和重量需要大幅降低。但尺寸的降低导致流动阻和单元平流式。多元平流式冷凝器集流管中有隔片打
力的提高将影响汽车空调器的性能和汽车的能耗。断每段管子数不同进入冷凝器时制冷剂呈气态比
进行优化设计使汽车空调换热器具有结构紧凑、换热容最大管子数也最多随着制冷剂逐渐冷凝成液体
效率高、重量轻、制冷剂侧和空气侧流动阻力小、坚固其比容减小管子数也相应减小。因此平流式冷凝器
耐用、运行可靠等特性这对于降低汽车空调投资费制冷剂侧流动阻力与管带式相比大大降低仅为其
用、运行成本、减少空间占用均具有现实意义。~ 同时又能保证制冷剂在两相区的后半段
汽车空调用换热器管材最早是全铜的现在大部和过冷液体区有较高的流速和换热系数从而总体传
分是全铝的。冷凝器的形式从管片式、管带式逐渐向热性能明显提高。这种变流程设计使冷凝器有效容
平行流式发展。随着制冷剂的使用平行流式积得到有效利用使制冷剂的流动和换热情况更加合
冷凝器逐渐成为最具发展前途的结构形式。理总换热能力与管带式相比可提高以上。而且
本文以平行流式冷凝器的设计为例在满足换热
效能的前提下建立综合考虑冷凝器体积和流动阻力
的冷凝器性能评价因子并且引入遗传算法对冷凝器
进行优化设计以改善汽车空调性能和降低冷凝器的
体积。
平行流式冷凝器数学模型
平行流式冷凝器由管带式演变而来由多孔扁管
和波纹型百叶窗翅片组成如图所示。但与管片式图平行流式冷凝器结构示意图

总第期第卷
专题研讨制冷空调
与电力机械
在相同的迎风面积和冷却条件下制冷剂冷凝温度和的指标主要有换热性能和阻力损失而汽车空调的体
压力相对降低解决了冷凝压力高的问题。积大小也是重要因素在满足换热量的条件下显然阻
平行流式冷凝器的数学模型如下力引起的功耗和换热器体积更为重要。因此本文建立
热平衡方程了冷凝器性能评价因子如下式所示

* Δ
ρ
式中—换热器体积


! " Δ—制冷剂侧阻力

—分别为体积和阻力的权重系数其为正

数。
ααηβ
从式中可看出性能评价因子, 越大换热器性能
式中—制冷剂侧导热系数·
α℃越好。
α—空气侧导