ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Кондиционирование воздуха – это рагулирование температуры, влажности, очищение и циркулирование воздуха. Аналогично кондиционирование автомобиля – это не просто искусственное охлаждение воздуха, но и создание комфортности для водителя и пассажиров путем поддержания микроклимата внутри салона, удаления влаги, пыли и загрязненного воздуха.

При смазывании спиртом кожи можно почувствовать прохладу, это связано с тем, что спирт, испаряясь с поверхности кожи отнимает тепло. Аналогичным образом прохлада, возникающая при разбрызгивании воды во дворе летом, обьясняется испарением скрытого тепла, отнимаемого у воздуха над поверхностью земли. Говорят, что в старину в Индии воду в глиняном чане для охлаждения на ночь ставили наружу. Это можно обьяснить тем, что наружный воздух, соприкосаясь с поверхностью чана, отнимает скрытое тепло у воды, понемногу испаряющейся в результате прохождения через многочисленные отверстия поверхности чана, и делает воду чана холодной.

Если привести в порядок изложенное, то действие системы кондиционирования опирается на 3-х следующих физических законах:

Закон 1.

Тепло всегда перемещается из физического тела с высокой температурой в физическое тело с низкой температурой. Тепло является одним из видов энергии, а температура – одной из единиц измерения величины энергии.

Закон 2.

Для превращения жидкости в газообразное состояние необходимо тепло. Например, при испарении воды кипячением горелкой происходит большое поглощение количества тепла, и температура воды не изменяется, наоборот, если у газообразного вещества забирать тепло, то оно превращается в жидкость. Температура при которой кипит вода и получается водяной пар, связана с давлением. Точка кипения повышается с повышением давления.

Закон 3.

Если сжать газ, то температура и давление газа возрастают. Например, если в дизельном двигателе поршень движется вверх-вниз, температура воздуха поднимается из-за сжатия. При этом если в цилиндр впрыснется топливо, то немедленно произойдет взрыв смеси.

Если вышеуказанные законы применять относительно к основному циклу охлаждения, то это выглядит следующим образом. Хладагент в жидком состоянии, превращаясь в газообразное, поглощает из атмосферы тепло (законы 1 и 2).

Высокотемпературный газ, сжимаясь, достигает высокой температуры, немного большей, чем температура окружающего воздуха (закон 3). Окружающий воздух (температура ниже, чем температура газа в системе), поглощая тепло, превращает газ в жидкость (законы 1 и 2). Жидкость, возращаясь к начальной точке цикла, используется вновь.

СПОСОБЫ ЗАМОРАЖИВАНИЯ

Для получения низкой температуры достаточно отнять «скрытое» тепло испаряющегося вещества, которое осуществляестя двумя способами.

Первый способ – это использование спирта или воды и отнятие «скрытого» тепла испарения из окружающих веществ.

Второй способ – это замораживание с использованием хладагента, а также химических и механических установок.

Если представить, что сейчас двор поливается вместо воды веществом, обладающим большим «скрытым» теплом, то можно почувствовать не только прохладу, а холод. Хотя подобным способом можно получить низкую температуру, но с целью безопасности и экономичности эксплуатации создан специальный аппарат, называемый холодильной установкой.

ЦИКЛ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЛИ КАК РАБОТАЕТ КОНДИЦИОНЕР

Хладагент циркулирует линии закрытого контура и его составляющих частей. Подобные циклы хладагент вынужден неприрывно повторять, и это называется циклом хладагента. Явление, возникающее в зависимости от циркулирования хладагента в пределах цикла, связаны с изменением каждого значения давления и температуры при превращении хладагента в газ и конденсации вновь в жидкость. Система охлаждения опирается на нескольких неизменных физических законах. Подобные законы вытекают из обсуждения о том, какие явления вызывает хладагент при работе системы охлаждения.

Газ хладагент всасывается и сжимается компрессором до высоких температуры и давления (80 С, 15 кг/см2) и затем выпускается.

Хладагент, выпущенный из компрессора, поступает на конденсатор и принудительно охлаждается вентилятором системы охлаждения, при этом отдавая “скрытое” тепло конденсации воздуху, проходящему через конденсатор, превращается в жидкость. Температуратпри этом составляет около 50 С. Превращенный в жидкость хладагент после удаления влаги и пыли в приемнике-осушителе поступает на расширительный клапан.

Жидкий хладагент высокого давления в расширительном клапане, резко расширяясь, превращается в хладагент туманообразного состояния с низкими температурой и давлением (-2 С, 2,0 кг/см2), такой хладогент далее течет на испаритель.

Хладагент в туманообразном состоянии, войдя в испаритель и проходя через вентилятор. Отнимая “скрытое” тепло испарения у сжатого воздуха, охлаждает воздух в окрестности. Одновременно с охлаждением из туманообразного превращается в газообразное состояние и всасывается компрессором для повторного цикла.

Подобным образом хладагент, повторяя кругооборот по циклу, осуществляет охлаждение. В общем, для превращения газа в жидкость, достаточно нагнетать давление, но для облегчения превращения в жидкость одновременно с нагнетанием давления и охлаждают. Для этого в современных холодильных установках неоходимы компрессор и конденсатор.

ЧТО ТАКОЕ ХЛАДАГЕНТ

Хладагент является легко летучим веществом, играющим роль передатчика тепла при циркулировании внутри контура охлаждающей системы. Имеется несколоко видов хладагента, а во фреоновом ряду имеются: R-11, R-12, R-14, R-21, R-22. Из них в автомобилях применяется фреон R-12.

Внимание! Причиной невозможности использования в автомобилях других хладагентов фреонового ряда являются следующие особенности:

R-11: Если превысить точку кипения 23,77 С, то хорошо распространяется в смаочных маслах. Поэтому используют как очищающее средство системы А/С автомобиля.

R-14: Точка температуры превращения газа в жидкость

-45,5 С, которая очень низка.

R-21: Хотя слаб, но ядовита и высока точка кипения.

R-22: Имеет свойства растворения резины, нельзя использовать прокладки из резины.

Особенности фреонового газа R-12, используемого в автомобилях, следующие:

Велика «скрытая» теплота испарения и легко превращается в жидкость.

Не горит и не взрывается.

Химически устойчив и не меняется.

Не ядовит. Нет свойства окисления.

Не портит продукты питания и одежду.

Легко приобрести.

ОЗОНОВЫЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ

Под атмосферой понимается слои различных газов (N2, О2, СО2, и т.п.), не способных залететь во внешнюю систему из-за земного тяготения. Эти слои в зависимости от высоты расположения разделяются на тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

Особенно в стратосфере на высоте 15-35 км существуютплотные слои О3, которые и называются «озоновыми слоями».

С началом вступления в 20 век развитие науки и техники, связанное с ростом промышленности и уровня жизни людей, породило проблему загрязнения окружающей среды.

В связи с углублением таких проблем, как разрушение озоновых слоев «тепличный» эффект (повышение температуры атмосферы Земного шара), кислотные дожди, загрязнение морских вод, для принятия мер по устранению подобных проблем был принят Монреальский протокол от 29 июня 1990 года, который включает в себя правила ограничения применения разрушающих озоновые слои веществ. В последнее время в Рио-де-Жанейро (Бразилия) открыто совещание ООН по развитию среды и достигнуто решение изучения конкретных предложений по защите окружающей среды Земного шара.

Согласно Монреальскому протоколу, обьектами по ограничению применения веществ, разрушающих озонные слои, было принято 5 веществ фреонового ряда: R-11, R-12, R-113, R-114, R-115. Хотя по срокам с 1986 года ограничение применения было определено в 1995 году – 50%, 1997 – 85%, 2000 – 100% уровня, в последнее время США, ЕС и другие передовые страны резко ужесточили сроки реализации Монреальского протокола и выдвинули предложение по сокращению срока запрета с января 1994 года до 85%, а с января 1996 года - полное запрещение производства и применения веществ, разрушающих озоновые слои.

НОВЫЙ ХЛАДАГЕНТ И ЕГО ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА

Появился кондиционер, в котором применён новый хладагент R-134а вместо прежнего R-12. До настоящего времени хладагентом автомобильного кондиционера был R-12. Что из себя представляет этот газ – неизвестно. И только после опубликования теории о том, что не разложившийся фреон при достижении слоёв стратосферы в большом количестве выделяется в тропосферу Земного шара и разрушает озоновые слои, разлагаясь под влиянием сильных ультрафиолетовых лучей из космоса, применение хладагента автомобильного кондиционера стало ограниченным.

КОМПРЕССОРНОЕ МАСЛО

Применяется полиалкиленовое – гликолевое масло (РАG) с хладагентом (R-134а) и минеральное с (R-12).

В автомобилях с новым хладагентом (R-134а) в качестве смазки уплотнительного кольца при работе в соединительных частях применяется компрессорное масло со спецификацией, используемой в нынешних хладагентах (R-12). При работе главной магистрали и магистралях требуется осторожность, так как во время смазывания компрессорным маслом нового хладагента (R-134а) на уплотнительном кольце возникает явление гидрогенизации.

При работе на главной магистрали и магистралях требуется осторожность, так как при сопоставлении поглощаемости компрессорного масла нового хладагента (R-134а) при прочих равных условиях ее значение примерно в 180 раз выше, чем у компрессорного масла ныне применяемого хладагента.

При компрессорном масле у автомобилей с новым хладагентом (R-134а) обьем заправки таков же, что у автомобилей с нынешним хладагентом (R-12).

ОХЛАЖДАЮЩИЕ МАСЛА

В последнее время из-за быстрого развития компрессоров, разработок облегченных малых компрессоров и применения новых видов хладагента еще сильнее повышаются требования к роли охлаждающего масла. Роль охлаждающего масла важна как звено способа для обеспечения длительной безопасности системы кондиционирования и стойкости к боле высокой и низкой температуре. Если посмотреть роль охлаждающей жидкости в системе, то

Выходной клапан:

В компрессоре участок выходного клапана является наиболее высокотемпературным местом. На этом участке образуется углерод и нельзя допустить его наслоения.

Конденсатор:

Наибольшее количество масла, входящее в систему хладагента, вместе с жидким хладагентом должно поддерживать жидкообразное состояние, чтобы не препятствовать теплообмену или течению от затвердения на стенах конденсатора.

Трубопровод равного давления и расширительный клапан, масло не должно содержать твердые вещества, мешающие расширению, а также создавать подобные вещества.