5. Принцип работы холодильной машины
Основные функции кондиционера - это охлаждение и обогрев воздуха, уже находящегося внутри помещения. Охлаждение воздуха в кондиционерах происходит при помощи компрессионного цикла охлаждения.
Этот цикл основан на 2 явлениях:
- При испарении жидкости теплота поглощается из окружающей среды.
- При конденсации пара тепло выделяется.
Температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот.
Теплота парообразования жидкостей очень велика. Это явление и используется в холодильной машине. Фреон превращается в пар в специальном отделении - испарителе. Трубки испарителя обдуваются потоком воздуха. Кипящий фреон поглощает тепло из этого воздушного потока, охлаждая его.
Но в холодильной машине невозможно только испарять фреон, поглощая тепло, поэтому в ней производится и обратный процесс конденсации - превращения из пара в жидкость. При конденсации любой жидкости выделяется теплота, которая поступает затем в окружающую среду. Температура конденсации, как и температура кипения, зависит от внешнего давления. При повышенном давлении конденсация может происходить при весьма высоких температурах.
Кондиционер тратит электроэнергию на перенос тепла из помещения на улицу: сжатие хладагента и его перекачку по трубкам. Холодопроизводительность кондиционера в 3-5 раз выше, чем потребляемая мощность.
Компрессионный цикл охлаждения состоит из четырех основных элементов:
- Компрессора
- Испарителя
- Конденсатора
- Регулятора потока.
Эти основные элементы соединены трубопроводами в замкнутую систему, по которой циркулирует хладагент (обычно это фреон). Циркуляцию хладагента по контуру производит компрессор холодильной машины.
Хладагент постоянно циркулирует в холодильной машине, меняя агрегатное состояние при периодически изменяющихся температуре и давлении. В каждом цикле имеется два определенных уровня давления. На стороне высокого давления происходит конденсация хладагента и находится конденсатор. На стороне низкого давления находится испаритель и жидкий хладагент превращается в пар. Граница между областями высокого и низкого давления проходит в двух точках - на выходе из компрессора (нагнетательный клапан) и на выходе из регулятора потока. Подробнее:
На выходе из испарителя хладагент - это пар при низкой температуре и низком давлении.
Затем компрессор всасывает хладагент, давление повышается до примерно 20 атм., а температура достигает 70 - 90 °С.
После этого горячий пар хладагента попадает в конденсатор, где он охлаждается и конденсируется. Для охлаждения используется вода или воздух. На выходе из конденсатора хладагент представляет собой жидкость под высоким давлением.
Затем хладагент (жидкий, при высоких давлении и температуре) поступает в регулятор потока. Здесь давление резко падает, и происходит частичное испарение.
На вход испарителя попадает смесь пара и жидкости. В испарителе жидкость должна полностью перейти в парообразное состояние.
Образовавшийся в испарителе перегретый пар выходит из него, и цикл возобновляется сначала.
В кондиционерах сплит-системы испаритель расположен во внутреннем блоке, а компрессор и конденсатор - во внешнем. В оконном моноблочном кондиционере все элементы заключены в один корпус, но конденсатор находится в той его части, которая обращена на улицу, а испаритель - во внутренней части корпуса.
Для улучшения теплопередачи теплообменники обдуваются воздухом при помощи вентиляторов.
Список использованной литературы
1) Ю.Д. Сибикин. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Учебное пособие по специальности «Теплоснабжение и теплотехника», 2008г.
2) В.А. Ананьев, Л.Н. Балуева и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика, 2000г.
3) Интернет и другие источники.