Принцип работы кондиционера – кратко

В основе работы кондиционера лежит перемещение тепла сжиженным газом, который называют хладагентом, в процессе перехода его из жидкости в пар и обратно. Т.о. процесс работы кондиционера практически ничем не отличается от процесса работы обычного холодильника. Температура кипения хладагента намного ниже температуры кипения воды. Например, температура кипения наиболее часто используемого хладагента - фреона R-22 составляет 5-10°С, в то время как вода кипит при температуре 100°С.

Рассмотрим цикл работы кондиционера в режиме охлаждения. Благодаря работе компрессора, размещенного в наружном блоке, во внутреннем блоке создается пониженное давление. Температура хладагента в этот момент равна 5-10°С, поэтому он начинает кипеть и переходит в пар. Необходимая для этого энергия поступает от теплого воздуха помещения, отдающего часть своего тепла хладагенту. Охлажденный таким образом воздух возвращается вентилятором внутреннего блока обратно в помещение.

В то же время парообразный хладагент, проходя через компрессор наружного блока, сжимается под воздействием высокого давления и температура его увеличивается до 50-60°С. Далее горячий пар охлаждается в наружном блоке и снова превращается в жидкость, отдавая тепло окружающему воздуху при помощи вентилятора наружного блока. И даже если температура окружающей среды достигает 40-45°, она все же ниже температуры хладагента. После конденсатора жидкий хладагент пропускается через капиллярную трубку. Давление при этом резко падает и температура хладагента вновь опускается до 5-10°С, в результате чего жидкость снова начинает кипеть в испарителе, поглощая тепло из охлаждаемого помещения.

Таким образом, при работе кондиционера происходит перенос тепла из среды, в которой находится испаритель (внутреннее помещение) в ту среду, где находится конденсатор (улица).

Принцип работы кондиционера – кратко

Конструкция кондиционера

Компрессоры: принцип работы и типы

Один из главных элементов любой холодильной машины - это компрессор.

Компрессор всасывает пар хладагента, имеющий низкие температуру и давление, затем сжимает его, повышая температуру (до 70 - 90°С) и давление (до 15 - 25 атм.), а затем направляет парообразный хладагент к конденсатору.

Основные характеристики компрессора - степень компрессии (сжатия) и объем хладагента, который он может нагнетать. Степень сжатия - это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.

В холодильных машинах используют компрессоры двух типов:

  • поршневые - с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах;
  • ротационные, винтовые и спиральные- с вращательным движением рабочих частей.

Поршневые компрессоры

Принцип работы кондиционера – кратко

Поршневые компрессоры используются чаще всего в машинах большой мощности. Принцип их работы показана на схеме.

При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) хладагент сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).

Под действием давления пара открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора холодильной машины.

На схеме показана фаза всасывания хладагента в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Парообразный хладагент низкой температуры и низкого давления попадает в рабочее пространство компрессора.

На схеме показана фаза сжатия пара и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и пар под высоким давлением выходит из компрессора.

Основные модификации поршневых компрессоров(отличаются конструкцией, типом двигателя и назначением):

  • герметичные компрессоры;
  • полугерметичные компрессоры;
  • открытые компрессоры.

Герметичные компрессоры:

Используются в холодильных машинах небольшой мощности (1.5 - 35 кВт). Электродвигатель расположен внутри герметичного корпуса компрессора. Охлаждение электродвигателя производится самими всасываемым хладагентом.

Полугерметичные компрессоры:

Используются в холодильных машинах средней мощности (30 - 300 кВт). В полугерметичных компрессорах электродвигатель и компрессор соединены напрямую и размещены в одном разборном контейнере. Преимущество этого типа компрессоров в том, что при повреждениях можно вынуть двигатель, чтобы ремонтировать клапаны, поршень и др. части компрессора. Охлаждение электродвигателя производится самими всасываемым хладагентом.

Открытые компрессоры:

Имеют внешний электродвигатель, выведенный за пределы корпуса, и соединенный с компрессором напрямую или через трансмиссию.

Мощность многих холодильных установок может плавно регулироваться с помощью инверторов - специальных устройств, изменяющих скорость вращения компрессора.

В полугерметичных компрессорах возможен и другой способ регулировки мощности - перепуском пара с выхода на вход либо закрытием част всасывающих клапанов.

Основные недостатки поршневых компрессоров:

  • пульсации давления паров хладагента на выходе, приводящие к высокому уровню шума.
  • большие нагрузки при пуске, требующие большого запаса мощности и приводящие к износу компрессора.

Ротационные компрессоры вращения (наиболее часто применяемые)

Принцип работы ротационных компрессоров вращения основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин.

Их преимущество перед поршневыми компрессорами состоит в низких пульсациях давления и уменьшении тока при запуске.

Существует две модификации ротационных компрессоров:

  • со стационарными пластинами;
  • с вращающимися пластинами.

Компрессор со стационарными пластинами

Принцип работы кондиционера – кратко

В компрессоре со стационарными пластинами хладагент сжимается при помощи эксцентрика, установленного на ротор двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и находящийся перед ним пар хладагента сжимается, а затем выталкивается через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют области высокого и низкого давления паров хладагента внутри цилиндра компрессора.

  1. Пар заполняет имеющееся пространство
  2. Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
  3. Сжатие и всасывание продолжается

Сжатие завершено, пар окончательно заполнил пространство внутри цилиндра компрессора.

Компрессор с вращающимися пластинами

Принцип работы кондиционера – кратко

В компрессоре с вращающимися пластинами хладагент сжимается при помощи пластин, закрепленных на вращающемся роторе. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя области высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

Пар заполняет имеющееся пространство.

Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента

Сжатие и всасывание завершается.

Начинается новый цикл всасывания и сжатия.

Компрессора, на одном валу которых расположено два ротора, называют двуроторными.

Спиральные компрессоры SCROLL

Спиральные компрессоры применяются в холодильных машинах малой и средней мощности.

Такой компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставлены одна в другую и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль неподвижно закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.

Спирали имеют особый профиль (эвольвента), позволяющий перекатываться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена на эксцентрике и перекатывается по внутренней поверхности другой спирали. При этом точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Пары хладагента, находящиеся перед линией касания, сжимаются, и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки касания расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими порциями, чем в других типах компрессоров. В результате нагрузка на электродвигатель компрессора снижается, особенно в момент пуска компрессора.

Пары хладагента поступают через входное отверстие в цилиндрической части корпуса, охлаждают двигатель, затем сжимаются между спиралей и выходят через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

Принцип работы кондиционера – кратко

Недостатки спиральных компрессоров:

  • сложность изготовления и, как следствие, высокая цена;
  • необходимо очень точное прилегание спиралей и герметичность по их торцам.

Винтовые компрессоры (применяются в мощных машинах (для информации))

Винтовые компрессоры применяются в холодильных машинах большой мощности (150 - 3500 кВт). Существуют две модификации этого типа:

  • с одинарным винтом
  • с двойным винтом

Винтовой компрессор с одинарным винтом:

Модели с одинарным винтом имеют одну или две шестерни-сателлита, подсоединенные к ротору с боков.

Сжатие паров хладагента происходит с помощью вращающихся в разные стороны роторов. Их вращение обеспечивает центральный ротор в виде винта.

Пары хладагента поступают через входное отверстие компрессора, охлаждают двигатель, затем попадают во внешний сектор вращающихся шестеренок роторов, сжимаются и выходят через скользящий клапан в выпускное отверстие.

Винты компрессора должны прилегать герметично, поэтому используется смазывающее масло. Впоследствии масло отделяется от хладагента в специальном сепараторе компрессора.

Винтовой компрессор с двойным винтом:

Модели с двойным винтом отличаются использованием двух роторов - основного и приводного.

Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Всасывание хладагента постоянно происходит с одной стороны компрессора, а его выпускание - с другой стороны. При таком способе сжатия паров уровень шума гораздо ниже, чем у поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры позволяют плавно регулировать мощность холодильной машины с помощью изменения частоты оборотов двигателя.

Теплообменник

Кондиционер содержит в себе внешний и внутренний теплообменники. Их функция - осуществлять теплообмен между хладагентом и воздухом окружающей среды. Во время охлаждения внутренний теплообменник называется испарителем, а внешний конденсатором. Во время нагрева - наоборот. Испаритель - поглощает тепло из помещения и понижает его температуру. Конденсатор - заставляет хладагент выделять тепло в окружающую среду и конденсирует хладагент в жидкость.

Теплообменник состоит из теплообменных пластин и медных трубок. Пластины на медных трубках усиливают эффект теплообмена. Движимый вентилятором воздух проходит через поверхность теплообменника, который заставляет хладагент выделять тепло в окружающую среду.

Основные неполадки во время работы теплообменника связаны с тем, что пыль забивает теплообменные каналы, это серьезно влияет на работу теплообменника. Здесь важно регулярно прочищать теплообменник вручную или, используя пылесос или сжатый воздух.

Терморегулирующий вентиль

Для того чтобы жидкий хладагент мог испаряться, необходимо снизить его давление. Для этого на выходном отверстии конденсатора устанавливается препятствие, ограничивающее объем проходящего через него фреона. Как правило для этого используется длинная тонкая трубка, называемая капиллярной трубкой. После прохождения жидкого хладагента через капиллярную трубку его давление падает и он попадает в испаритель.

Четырех ходовой клапан

Четырех ходовой реверсивный клапан предназначен для изменения направления движения хладагента. Во время работы в режиме "охлаждение" газ с высокой температурой и давлением поступает во внешний теплообменник через клапан. Во время работы в режиме "нагрев" клапан направляет газ с высокой температурой и давлением во внутренний теплообменник. Состоит из основного и распределительного клапанов.


Новые материалы:
Предыдущие материалы:

 

Черный цвет в интерьере - дизайн

Черный цвет в интерьере - дизайн

Существуют люди, которые предпочитают черный цвет в интерьере, но существуют и такие, которые будут его критиковать. Самым распространенным сочетанием является: черная цветовая гамма с белой.

 

Декоративные подушки в интерьере – что нужно знать

Декоративные подушки в интерьере – что нужно знать

Подушки - идеальный материал для декорирования интерьера. С их помощью можно легко и быстро преобразить пространство, придав ему особый характер и уникальность.

 

Большие идеи для маленьких кухонь

Большие идеи для маленьких кухонь

Конечно же, все мы мечтаем о прекрасных больших кухнях. Читаем о них в журналах по дизайну, а иногда видим в квартире лучшей подруги. Но наша кухня выглядит иначе, и мы должны смириться с обстоятельствами, в которых живем.