CN112428788A - 利用出风框实现汽车节能降温的装置及降温方法 - Google Patents

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吴婧怡
魏民祥
牛路晗
龚志仁
刘梓煊
赵家豪
刘恺
杨嘉伟
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/24—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Abstract

本发明公开了一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，包括远程遥控系统、鼓风机、出风管道、出风框、出风口，所述的装置通过远程遥控系统进行交互，实现对车内降温系统的操纵与控制，装置主要基于康达效应和伯努利效应，通过汽车自带的鼓风装置在出风管道内形成高速的气流，产生狭管效应，在出风框附近形成负压从而让车内热气流沿出风口(车窗上边缘)排出车外。本发明构建的汽车节能降温鼓风装置，可以在不启用汽车压缩机、冷凝器的前提下使用，既解决了当前车内降温普遍存在的耗能高、耗时长、性价比低的问题，同时降低了冷凝剂带来的大气污染问题，最终实现节能减排的效果。

Description

利用出风框实现汽车节能降温的装置及降温方法
技术领域
本发明涉及一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，属于汽车环保领域。
背景技术
高温天气下对汽车内部的降温问题是当前节能减排的一大重点。当前普遍的车载空调降温方式，不仅存在降温周期长的问题，还存在耗能高的问题。基于汽车节能降温装置的研究已有一段历史，目前主要的降温节能的途径有如下几种：
1.利用干冰类的汽车降温剂实现降温；
2.安装车顶遮阳伞或套车罩，通过减少太阳直接照射汽车以达到降温的目的；
3.通过提升汽车原有装置的性能实现节能。
目前的车内降温普遍存在高耗能、适应性差、耗时长、性价比低等问题。途径1虽然能快速降温，但携带此类降温剂有一定的危险性，且长期使用此类降温剂会导致车内皮革等加速老化甚至损坏；途径2类似于模拟将车停于树荫下的情况，但车顶遮阳伞需要考虑其牢固性(避免在车速较快时被吹走)、折叠性(避免体积过大占据太多空间)和重量(减少车顶的承重压力)，同时实现这三点的遮阳伞较少且因性价比较低而得不到普及，车罩亦需考虑折叠性和重量(便于随车携带)，且其清洗问题较为麻烦；途径3虽然非常有效，但其实现成本较高。
综上，我们采取了利用特殊设计的出风框与汽车鼓风机相连的装置加速车内的空气流通以实现节能降温的目的。该装置适用于各种车型，且安装便捷，较为实惠，很有推广价值。
发明内容
发明目的：为克服当前普遍存在的汽车空调降温系统带来的高耗能问题，提出利用康达效应(流体有偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向)和伯努利效应(流体的流速越大，压强越小)来解决问题的鼓风装置，该鼓风装置抛弃了原有的空调降温装置，仅利用空气环流来实现汽车节能降温的效果。
技术方案：
一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，包括汽车远程交互系统、鼓风机、出风管道、出风框、出风口，所述鼓风机为汽车出厂时内部自带的鼓风机，汽车远程交互系统与鼓风机连接，鼓风机与出风管道连接，出风管道与出风框连接，所述出风管道设置在汽车前盖舱内，所述出风框设置在汽车两边侧窗玻璃上边沿，出风框靠近车内的位置有一条狭长的出风口，出风框为环状翼型结构，如机翼一般利用了康达效应使流出的空气带动环状翼形出风框后方的空气一起沿其内壁流动，由于空气与内壁之间的摩擦使空气在流动过程中受到阻力产生了负压效应，在压力作用下大量的空气从四周经环状翼形出风框内侧流过实现了风速倍数放大，由伯努利原理可知，出风口的压强较小，从而带动车内压强较大的热空气流向车外，起到降温的作用，本发明不使用汽车自带降温系统，通过出风框形成的高速气流在短时间内起到快速降温的效果。
进一步地，所述出风框的结构为环状翼型结构，即出风框呈现出与飞机机翼相同的形状，且具有一定倾角，从而使截面后方(即来流负方向)产生负压，迫使更多后方气流进入截面，增加出风量。
进一步地，出风框的截面积远大于出风口的截面积，但整体出风框的截面积相对同一平面的汽车的截面积而言仍然较小。
一种利用出风框实现汽车节能降温装置的降温方法，具体包括以下步骤：
步骤1：使用汽车远程交互系统，通过汽车主人端进行遥控，启用车内鼓风装置，触发节能降温系统，并开启车窗；
步骤2：鼓风机运转，将汽车外部相对于车内温度较低的气流鼓入出风管道，出风管道内带有气流速度较大的外界气体；
步骤3：出风管道内高流速的气体形成狭管效应，又加之出风框内形成负压，外界流速较高的空气沿出风管道进入出风框，此时气流由于康达效应会沿出风框的侧壁流动，再沿狭长的出风口流出；
步骤4：由于从出风框腔内到出风口截面积减小，所以气流从出风口流出后速度加快，并沿车窗边缘流向车外，根据伯努利效应可知，车窗边缘产生负压迫使车内热空气沿着车窗边缘流出车外，完成空气流通散热。
有益效果：
本发明的一种利用出风框实现汽车节能降温的装置及降温方法基于高温天气情况下汽车内部散热耗能大的背景，利用出风框和鼓风机来实现车内降温散热，达到节能减排的效果。本发明构建的汽车节能降温鼓风装置，可以在不启用汽车压缩机、冷凝器的前提下使用，达到了汽车内部快速降温减少耗能的效果，既解决了当前车内降温普遍存在的能耗高、耗时长、性价比低的问题，同时降低了冷凝剂带来的大气污染问题，最终实现节能减排的效果。
附图说明
图1是车内降温系统内部结构的正视图；
图2是车内降温系统内部结构的俯视图；
图3是出风框的剖面图；
图4是气流在出风框中流动方向的示意图；
图中1.鼓风机2.出风管道3.出风框4.出风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1和图2所示，一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，包括汽车远程交互系统、鼓风机1、出风管道2、出风框3、出风口4，所述鼓风机1为汽车出厂时内部自带的鼓风机，汽车远程交互系统与鼓风机1连接，鼓风机1与出风管道2连接，出风管道2与出风框3连接，所述出风管道2设置在汽车前盖舱内，出风框3沿车顶内侧(车窗上方)平行分布，出风框3靠近车内的位置有一条狭长的出风口4，如图3所示，出风框为环状翼型结构，如机翼一般利用了康达效应使流出的空气带动环状翼形出风框后方的空气一起沿其内壁流动，由于空气与内壁之间的摩擦使空气在流动过程中受到阻力产生了负压效应，在压力作用下大量的空气从四周经环状翼形出风框3内侧流过实现了风速倍数放大，由伯努利原理可知，出风口的压强较小，从而带动车内压强较大的热空气流向车外，起到降温的作用，本发明不使用汽车自带降温系统，通过出风框形成的高速气流在短时间内起到快速降温的效果。本发明利用汽车自身具有的鼓风机系统，将外界空气通过鼓风机系统(无空调降温装置操作)鼓入出风管道，在充满外界气流的狭管(出风管道)内，气体以较快的速度达到出风口，再加上出风口的截面积很小，气流在出风口附近可以产生较大的气流速度，通过车窗吹向车外。根据前述康达效应和伯努利效应，我们可以得知，车窗边缘的低气压让车内的热空气被吸引，沿着车窗散发到了车外。
所述出风框的结构为环状翼型结构，在实际生产中，以驾驶员右侧为例，出风框的截面即为图4，将图4逆时针旋转90°后出风框呈现出与飞机机翼相同的形状，且具有一定倾角，从而使截面后方(即来流负方向)产生负压，迫使更多后方气流进入截面，增加出风量。
利用出风框实现汽车节能降温装置的降温方法包括以下步骤
步骤1，进入车内前，车主通过遥控启动远程交互系统，触发汽车自带的鼓风装置，开启汽车节能降温装置，并打开车窗。
步骤2，系统启动后，鼓风机1开始工作，将外界较于汽车内部温度较低的空气鼓入出风管道2，出风管道内部由此形成高度(速)流动的气体。
步骤3，出风管道内高流速的气体形成狭管效应，又加之出风框内形成负压，外界流速较高的空气沿出风管道2进入出风框3，此时气流由于康达效应会沿出风框3的侧壁流动，再沿狭长的出风口4流出，出风口4的位置即为图2中出风框3上侧管道的垂直剖面图(靠近车内的直线部分)。
步骤4，由于从出风框3腔内到出风口4截面积减小，所以气流从出风口流出后速度加快，并沿车窗边缘流向车外。又由伯努利原理可知，此时车窗边缘会产生负压，迫使车内热空气也沿车窗边缘流出车外，从而带动车内的空气流通，在不启用压缩机、冷凝器的条件下，达到快速降温、降低能耗的目的。
步骤3和步骤4中的狭管效应、康达效应和伯努利效应分别指当气流由开阔地带流入地形构成的狭谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过狭谷，风速增大、流体(水流或气流)有偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向、流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加(狭管效应指当气流由开阔地带流入狭窄地带时，由于空气质量不能大量堆积，于是其加速流过狭窄地带，风速增大；康达效应指流体(水流或气流)有偏离原本流动方向改为随着凸出的物体表面流动的倾向；而伯努利效应则指流体速度加快时，物体与流体接触面上的压力会减小，反之压力会增大)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，其特征在于，包括汽车远程交互系统、鼓风机(1)、出风管道(2)、出风框(3)、出风口(4)，所述鼓风机(1)为汽车出厂时内部自带的鼓风机，汽车远程交互系统与鼓风机(1)连接，鼓风机(1)与出风管道(2)连接，出风管道(2)与出风框(3)连接，所述出风管道(2)设置在汽车前盖舱内，所述出风框(3)设置在汽车两边侧窗玻璃上边沿，出风框(3)靠近车内的位置有一条狭长的出风口(4)，出风框为环状翼型结构，如机翼一般利用了康达效应使流出的空气带动环状翼形出风框后方的空气一起沿其内壁流动，空气与内壁之间的摩擦使空气在流动过程中受到阻力产生了负压效应，在压力作用下大量的空气从四周经环状翼形出风框(3)内侧流过实现了风速倍数放大，由伯努利原理可知，出风口的压强较小，从而带动车内压强较大的热空气流向车外，起到降温的作用。
2.根据权利要求1所述的一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，其特征在于，所述出风框的结构为环状翼型结构，即出风框呈现出与飞机机翼相同的形状，且具有一定倾角，从而使出风框截面后方(即来流负方向)产生负压，迫使更多后方气流进入截面，增加出风量。
3.根据权利要求1所述的一种利用出风框实现汽车节能降温的装置，其特征在于，出风框的截面积远大于出风口的截面积。
4.一种采用权利要求1所述的利用出风框实现汽车节能降温的装置的降温方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：使用汽车远程交互系统，通过汽车主人端进行遥控，启用车内鼓风装置，触发节能降温系统，并开启车窗；
步骤2：鼓风机运转，将汽车外部相对于车内温度较低的气流鼓入出风管道，出风管道内带有气流速度较大的外界气体；
步骤3：出风管道内高流速的气体形成狭管效应，又加之出风框内形成负压，外界流速较高的空气沿出风管道(2)进入出风框(3)时，由于康达效应气流会沿出风框(3)的侧壁流动，再沿狭长的出风口(4)流出；
步骤4：由于从出风框(3)腔内到出风口(4)截面积减小，所以气流从出风口流出后速度加快，并沿车窗边缘流向车外，根据伯努利效应可知，车窗边缘产生负压迫使车内热空气沿着车窗边缘流出车外，完成空气流通散热。
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