空調基礎原理

2022-08-20 05:48:05 字數 4624 閱讀 5936

空調原理基本上來說就是製冷劑冷凝向環境釋放熱量以制熱,製冷劑蒸發吸收環境熱量以製冷。

要說清楚空調的工作原理,就要提及乙個名詞:製冷劑,在空調系統中,製冷劑的作用就如同乙個人身體裡的血液一樣,製冷劑在系統裡不停地迴圈流動,通過汽化和液化狀態的轉變不停地提供熱量,吸收熱量。製冷劑怎樣能不停地形成汽化液化狀態的轉變呢?

這就要說到製冷劑的性質了。氟利昂(r22)是製冷劑家族的代表,氟利昂是一種常溫下高壓液化狀態儲存的無色透明液體,它的沸點非常低,只有零下四十度,因此,基本上所有常溫正常壓力狀態都可以通過吸收周圍環境的熱量正常汽化,而且,低溫高壓汽液態氟利昂,經過節流後急劇膨脹,又可轉變成低溫低壓的液化狀態,正是這種特性,讓氟利昂成為一種幾乎不可替代的製冷劑。現在,由於環保的需要,製冷界漸漸用混合的方法找了不少替代產品,比如:

r134a、r407c、r410a等等。(洩漏)

了解空調,先要從基本零部件的名稱和工作原理開始。

空調有四個主要部件:壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器。

了解各主要部件的名稱後,我們再來一一了解它們的工作原理。

認識了製冷劑,我們再來看空調的各大部件。

首先是壓縮機,就如同人有心臟一樣,壓縮機是空調的心臟,大家來工廠這麼長時間了,都見過壓縮機是什麼樣子了吧,但壓縮機是怎麼工作的呢?壓縮機就是由電動機將電能轉化為動能,通過往復式壓縮或旋轉式壓縮,造成壓縮腔兩端壓力差,由低壓端吸入低溫低壓氣態製冷劑,經過壓縮機壓縮成高溫高壓氣態製冷劑,再由高壓端排出,這就是壓縮機的工作原理。壓縮機用壓縮方法來分類的話,可以分為:

活塞式、旋轉式、渦旋式、螺桿式;還有分為:封閉式、半封閉式。(壓縮機卡死、異音、過熱、過流)

認識了製冷劑從低溫低壓的氣態到高溫高壓的氣態的轉變,再來看看其冷凝過程,也就是從高溫高壓的氣態到低溫高壓汽液混合態的轉變過程。這個過程是通過冷凝器來完成的。相信大家都有過冷卻開水的經歷吧。

要把高溫的水冷卻下來,我知道的有三種方法,一是對盛開水的杯子吹氣或扇風,讓流動的氣流迅速帶走水的熱量;二是用兩個杯子,將水輪流在兩個杯子中倒來倒去,並且杯子要盡量拉開距離,這是因為要讓開水增加和空氣接觸的面積,使開水中的熱量更多的被空氣帶走;還有一種方法就是將開水乘在金屬器皿中,然後在將其放在裝有冷水的大盆中,不停晃動器皿或不停攪動冷水,這是用冷水將開水中的熱量帶走。冷凝器按工作方式分為兩大類,一類是翅片式冷凝器,一類為殼管式冷凝器。翅片式冷凝器的結構是銅管外穿鋁箔,再漲緊,銅管內流動高溫高壓的氣態製冷劑,通過銅管和翅片傳熱到冷凝器翅片表面,再用電機風葉對其強迫空氣對流,帶走熱量,達到冷凝液化高溫高壓製冷劑的目的。

它的工作原理就是我們第

一、第二種冷卻開水的方法的合併運用。殼管式冷凝器結構是在銅管的外麵包上乙個殼管,殼管封閉,留一進一出兩個水口,銅管內流動高溫高壓的氣態製冷劑,殼管內的水(其它載冷劑)通過水幫浦迴圈流動,水(其它載冷劑)通過銅管和製冷劑交換熱量,並在和外界迴圈中帶走熱量,達到冷卻製冷劑的目的。空調的冷凝過程就是將高溫高壓的氣態製冷劑通過對外界強迫放熱冷凝成低溫高壓的汽液混合態製冷劑的過程。

在乙個相對密閉的空間不停地進行這個過程就是空調的制熱過程。還有幾種另類的殼管類換熱器(比如套管式、板式、高效罐等)。

弄懂了冷凝器的工作原理,我們再看蒸發器就容易了很多,因為蒸發器和冷凝器的工作原理相同,工作形式也一樣,只是冷凝器是對空氣或水(其它載冷劑)放出熱量,而蒸發器是對空氣或水(其它載冷劑)吸收熱量。學過物理的人都知道,液體汽化時會吸收大量的熱量,過去病人發熱時,醫生會用酒精給病人擦身體,就是因為酒精蒸發會帶走大量的熱,從而達到給病人降溫的目的。空調的蒸發過程就是乙個將低溫低壓的液體製冷劑通過從外界強迫吸收熱量蒸發成低溫低壓氣態製冷劑的過程。

在乙個相對密閉的空間不停地進行這個過程就是空調的製冷過程。蒸發器和冷凝器一樣分為翅片式和殼管式兩大類。

(兩器的倒片)

清楚了製冷劑從低溫低壓氣態形態到高溫高壓的氣態形態、從高溫高壓氣態形態到低溫高壓汽液混合態形態、從低溫低壓液態形態到低溫低壓氣態形態三個轉變過程,有人不禁要問,那製冷劑從低溫高壓的汽液混合態形態到低溫低壓的液態形態,這一過程是如何轉變的呢?這就要說到空調的第四大部件:節流裝置。

節流裝置有毛細管和膨脹閥兩個大類。「節流」從字面意義來說就是減小流量。空調的節流過程是乙個減壓和調節流量的過程。

調節流量是依靠調節固定內徑的毛細管的長度或調節膨脹閥的內部孔徑大小來控制的。毛細管越長,膨脹閥孔徑越小,那流經毛細管和膨脹閥的製冷劑的流量越小。減壓是依靠同流量的製冷劑從毛細管或膨脹閥孔徑突然流到大截面積的管道發生體積膨脹來實現的。

體積的急劇膨脹會對製冷劑的壓力和溫度造成急劇下降,使製冷劑從低溫高壓汽液混合態形態轉變成更低溫度的低壓液態形態。(節流裝置堵塞、感溫包毛細管斷裂、變形、調節能力不足)

幾個主要的狀態變化大家都了解了,就來說說空調的整體原理,空調的製冷制熱過程,其實就是這幾個主要過程合併成的乙個迴圈,製冷的卡諾迴圈和制熱的逆卡諾迴圈(見製冷原理示意圖,制熱原理示意圖與之流向相反)。

空調的整體原理說完了,再來了解一些空調經常用到的配件,電機風扇、水幫浦前面在說兩器時已經提及,這裡就略過。(電機風扇抖動、異音、水幫浦異音、堵轉、漏水等)

控制器,也是空調不可缺少的部分,乙個空調系統放在那邊,沒有控制器來控制,那就是死的,就好像植物人一樣,可以說控制器就是空調的大腦,空調如何執行,執行到什麼程度,都需要控制器來控制。(控制器程式不對、燒毀、線控器不顯示、不能操作等)

電磁四通閥,對空調接觸過一段時間的人都知道,空調有單冷型和熱幫浦(冷暖)型兩類,單冷型顧名思義,只有製冷一種形態,熱幫浦(冷暖)型那就是既具有製冷又具備制熱的兩種形態的空調,這種空調又是如何將這兩種相反的過程在乙個系統中完美統一的呢?這就是四通閥的作用了。四通閥顧名思義有四個通路,其中接壓縮機排氣和接壓縮機回汽的兩個通道是固定的,而另兩個通道可以通過電磁線圈控制四通閥內部滑塊來改變。

線圈不通電就是常態時,四通閥排氣介面和冷凝器進氣介面相通,回汽介面和蒸發器出口介面相通,這是正常製冷狀態;線圈通電就是非常態時,電磁線圈控制四通閥內部滑塊滑向另一端,四通閥排氣介面和蒸發器出口介面相通,回汽介面和冷凝器進氣介面相通,這是正常制熱狀態,正好與製冷狀態相反。

空調系統內除了這些常用的部件外,還有一些不經常使用,但作用不可忽視的小部件,下面我們再簡單的一一認識一下。

儲液器,製冷劑在經過冷凝器冷凝後,一部分還保留氣體狀態,一部分會由於冷凝原因變為液態;也就是說製冷劑在這時確切地說應該為汽液混和態,這樣的製冷劑在流經毛細管和膨脹閥時會影響流量,從而進一步影響製冷效果。儲液器就起到乙個留住汽態製冷劑,放過液態製冷劑的作用,留下來的汽態製冷劑會在儲液器內放熱冷凝,再參與迴圈。

氣液分離器,製冷劑經過蒸發器蒸發,由於蒸發器蒸發能力的大小(比如環境溫度高時,蒸發能力強,反之則弱),會有一部分製冷劑不能完全蒸發,這部分未蒸發的液態製冷劑假如直接被吸入壓縮機的話,會造成壓縮機液擊,造成壓縮機執行異常,嚴重的話會影響壓縮機的使用壽命。氣液分離器就是使流入其中的汽液混合態製冷劑,液體沉降再在其中吸熱蒸發,汽體流出參與系統迴圈。

油分離器,任何一種運動部件,有運動就會有磨損,所以,大部分運動部件都需要潤滑油來減輕磨損,壓縮機也同樣如此。壓縮機使用的潤滑油與製冷劑有極好的互溶性,以便製冷劑被壓縮時,溶於製冷劑的潤滑油同時對運動摩擦部件起到潤滑作用,但這又造成了潤滑油被製冷劑帶到系統中一起迴圈,這樣會對製冷劑的流量、蒸發等起到一定得影響,而且壓縮機內的潤滑油會越來越少,甚至不足與潤滑壓縮機運動部件。為解決這個矛盾,油分離器就應允而生,油分離器通過沉降、離心、吸附過濾等方法將潤滑油與製冷劑分離,再通過一定得手段(比如使用排氣壓力與電磁閥結合作用、或者使用壓力與噴射閥共同作用)使之回到壓縮機參與潤滑。

電磁閥,電磁閥是通過電磁線圈產生磁力吸附磁性芯鐵開啟(或閉合)電磁閥通路的一種閥類,由於是電磁作用,所以極其偏於電訊號控制,所以常用於需要頻繁開閉的系統通路之中。

單向閥,一種在高低壓差作用下,只有乙個流通方向的閥類,另乙個流向會因為壓力差而緊緊閉合,常用於需要保持單一流向的系統通路中。

乾燥過濾器,由於製冷劑在極低的溫度下蒸發,而且蒸發會帶走大量的熱量這一特性,造成製冷劑在空調製冷中無可替代的作用,也正是由於這個特性,造成製冷劑非常怕水,因為哪怕只有極其少量的水混合在製冷劑中流經毛細管或膨脹閥,就會因為製冷劑在急劇膨脹時吸熱而結冰,造成毛細管或膨脹閥冰堵。因此,製冷劑需要保持乾燥。同時,由於毛細管或膨脹閥都有一段小口徑通道,都非常怕製冷劑中含有雜質,因為,少量的雜誌在流經毛細管或膨脹閥時,就會造成毛細管或膨脹閥髒堵。

乾燥過濾器在系統通路中就起到吸附系統通路中製冷劑內的水分,過濾掉其中的雜質。(這也是為什麼空調管路焊接需要氮氣保護,需要保持管路中的潔淨度,不能有水留在系統管路中,需要抽真空的原因。)

角閥,一種直角型的截止閥。在系統中用於經常需要關閉維護的通道兩端。

安全閥,一種壓力安全閥類,在系統壓力超過其承受上限時,會沖開其頂端閥門,使系統壓力恢復安全值。

壓力開關,空調系統工作時,為了保護壓縮機,會根據壓縮機的工作能力人為地設定乙個壓縮機的安全執行範圍,這個安全範圍體現在壓縮機的吸氣壓力、排氣壓力、工作電流、排氣溫度、吸氣溫度等多方面,但這些方面又多多少少會相互影響,相互統一。而這其中,以系統壓力最為直觀,最易測量和控制,壓力開關就是為此而產生的乙個安全裝置,壓力開關由其設定的安全範圍分為兩類:高壓開關、低壓開關。

壓力開關都有兩個設定值,一高一低,高壓開關在系統壓力高於高點壓力時,斷開控制器加於自身的弱電訊號,控制壓縮機停止執行,等系統壓力低於低點壓力時,恢復接通控制器加於自身的弱電訊號,控制壓縮機恢復執行。低壓開關與高壓開關執行方式相反。低壓開關在系統壓力低於低點壓力時,斷開控制器加於自身的弱電訊號,控制壓縮機停止執行,等系統壓力高於高點壓力時,恢復接通控制器加於自身的弱電訊號,控制壓縮機恢復執行。

說了這麼多以後,我們再來看看乙個比較完整的系統示意圖,大家加深一下印象。(下圖的三器一體是指儲液器、氣液分離器、換熱器合為乙個整體)

空調結構原理

汽車空調系統是實現對車廂內空氣進行製冷 加熱 換氣和空氣淨化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環境,降低駕駛員的疲勞強度,提高行車安全。空調裝置已成為衡量汽車功能是否齊全的標誌之一。汽車空調系統型別 1 按驅動方式分為 獨立式 專用一台發動機驅動壓縮機,製冷量大,工作穩定,但成本高,體積及重量大...

空調原理結構

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空調原理知識

分體式空調製冷系統圖 利用製冷劑由液體狀態汽化為蒸氣狀態過程中吸收熱量,被冷卻介質因失去熱量而降低溫度,達到製冷的目的。利用製冷劑由蒸氣狀態凝結為液體狀態過程中釋放熱量,被加熱介質因獲得熱量而公升高溫度,達到供熱的目的。製冷劑在系統中的溫度 壓力 狀態變化 製冷過程 1 壓縮機部分 a b 製冷劑從...