Система кондиционирования - полная теория, описание работы

Сообщение

Скрытая теплота парообразования

: Скрытая теплота парообразования; Screenshot_9.jpg (194.28 КБ) 20618 просмотров

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это количество тепла в Джоулях (Дж), необходимое для повышения температуры вещества. Удельная теплоемкость является функцией температуры. Для газов необходимо проводить различие между удельной теплоемкостью при постоянном давлении и при постоянном объеме.

Удельная теплота плавления

Удельная теплота плавления твердого вещества — это количество тепла в Дж, необходимое для перевода 1 кг вещества из твердого состояния в жидкое при температуре плавления.

Скрытая теплота парообразования

Скрытая теплота парообразования жидкости — это количество тепла в Дж, необходимое для испарения 1 кг жидкости при температуре кипения. Скрытая теплота парообразования сильно зависит от давления. Пример: если к емкости, содержащей 1 кг воды при 100С (на уровне моря) подвести тепло, вода поглотит 1023 кДж скрытого тепла без какого-либо изменения в показаниях термометра. Однако, произойдет изменение агрегатного состояния из жидкости в пар. Поглощенное водой тепло называется скрытой теплотой парообразования. Пар сохранит 1023 кДж, поскольку эта энергия требовалась для изменения агрегатного состояния.

Скрытая теплота конденсации

При обратном процессе, когда тепло отводится от 1 кг водяного пара при 100С (на уровне моря), пар выделит 1023 кДж тепла без изменения в показаниях термометра. Однако, произойдет изменение агрегатного состояния из пара в жидкость. Поглощенное водой тепло называется скрытой теплотой конденсации.

Сообщение

Температура и давление

: Температура и давление; Screenshot_10.jpg (167.82 КБ) 20617 просмотров

Тепловые измерения

Температура, или ИНТЕНСИВНОСТЬ тепла, измеряется термометром. Большинство значений температуры в данном руководстве приводятся в градусах Цельсия (С), однако иногда используются и градусы Фаренгейта (F). Значение температуры говорит только об интенсивности тепла или о ЯВНОМ ТЕПЛЕ, а не о действительном количестве тепла. Ком-фортная температура для человека находится в пределах от 21 до 27С. В этом диапазоне температур человек чувствует себя наиболее комфортно. Когда любая температура выше или ниже этого диапазона, человек воспринимает это как теплое или холодное. В науке существуют понятие «абсолютный ноль» — температура, при которой от тела отведено все тепло. Температура абсолютного нуля определяется как –273°C. Любое вещество при температуре выше абсолютного нуля содержит некоторое количество тепла. Для понимания основ кондиционирования воздуха также необходимо понимать связь между давлением, температурой и агрегатным состоянием. Наша планета окружена воздухом, иначе говоря газом. Давление в газе передается во всех направлениях одинаково. Окружающий нас газ состоит на 21% из кислорода и на 78% из азота. Остающийся 1% занимают другие редкие газы. Эта комбинация газов называется атмосферой. Она простирается на несколько сотен километров над земной поверхностью и удерживается силой гравитации. На уровне моря атмосферное давление составляет 1,0 бар, а точка кипения воды — 100С. В любой точке выше уровня моря атмосферное давление ниже, а также ниже температура кипе-ния воды. При понижении давления до 0,38 бар, температура кипения воды составляет 75С, а при давлении 0,12 бар — 50С. Если на точку кипения воды влияет уменьшение давления, логично предположить, что увеличение давления также на нее повлияет. Пример — пароварочный котел!
Дополнительная информация: как перевести градусы Фаренгейта в градусы Цельсия и наоборот: C = 5/9 × (F – 32). F = (9/5 × C)+32. Кельвин = C + 273. Ренкин = F + 460.

Сообщение

Температура и давление

: Температура и давление; Screenshot_11.jpg (193.22 КБ) 20484 просмотра

Зависимость между теплом и давлением: важно понять связь между давлением и темпера-турой хладагента в системе кондиционирования воздуха. Если давление хладагента низкое, его температура также будет низкой. И наоборот, если давление высокое, температура также будет высокой. Это означает, например, что при повышении температуры растет давление, а при росте давления повышается температура.
Пример: велосипедный насос. Это важно запомнить, так как изменение давления так же как изменение температуры имеет большое значение в работе системы кондиционирования.

Сообщение

Принцип действия кондиционера

: Принцип действия кондиционера; Screenshot_12.jpg (233.4 КБ) 20483 просмотра

Для понимания принципа работы системы кондиционирования воздуха необходимо представлять себе все компоненты системы и то, как они связаны друг с другом. Когда речь идет об основных компонентах системы кондиционирования воздуха, необходимо также понимать термины «сторона высокого давления» и «сторона низкого давления» системы. Основные компоненты каждой системы кондиционирования также относятся к стороне высокого или низкого давления системы.
Сторона высокого давления. Термин «сторона высокого давления» подразумевает часть системы с высоким давлением хладагента. Высокое давление (и высокая температура) создается компрессором таким образом, чтобы хладагент R134a смог сконденсироваться и отдать теплоту в конденсаторе. Разность давления создается расширительным клапаном — рядом с компрессором — это вторая точка деления системы на стороны высокого и низкого давления.
Сторона низкого давления. Термин «сторона низкого давления» подразумевает часть системы с низкими давлением и температурой хладагента. Хладагент R134a, циркулирующий от расширительного клапана через испаритель ко входу в компрессор, имеет низкое давление. Это позволяет передать тепло салона автомобиля более холодному хладагенту R134a и таким образом удалить тепло из салона.

Общие сведения

Система кондиционирования удаляет тепло из наружного воздуха, когда он проходит через испаритель, и таким образом в салон подается охлажденный воздух. Теплый воздух салона отдает часть тепла холодному приточному воздуху. За счет этого охлаждается весь салон автомобиля. Схема холодильного цикла объясняет принцип работы системы кондициони¬рования воздуха: Хладагент циркулирует в замкнутом цикле и непрерывно переходит из жидкого состояния в газообразное и обратно. Таким образом тепло отводится из салона автомобиля наружу. Холодильный контур состоит из пяти основных компонентов: компрес¬сора, конденсатора, осушителя / ресивера, расширительного клапана, испарителя. Эти компоненты соединены в замкнутом холодильном контуре, в котором циркулирует хладагент. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где подвергается сжатию и нагревается. Затем в конденсаторе от горячего газа отводится тепло, и он конденсируется. Когда сконденсировавшийся хладагент проходит через расширительный клапан, его давление снижается и он испаряется (в испарителе), поглощая тепло. Затем газ поступает в компрес¬сор, и цикл повторяется. Холодильный цикл делится на контур высокого давления и контур низкого давления (сторона всасывания). Точками деления являются компрессор, пластина клапана и расширительный клапан.

Сообщение

Хладагент R12

: Хладагент R12; Screenshot_13.jpg (182.95 КБ) 20481 просмотр

Как многим из вас известно, в прошлом в автомобильных кондиционерах применялся так называемый хладагент R12. Причины его использования заключались в его удачных физических и химических свойствах. Например, точка кипения R12 составляет –28,9 градусов Цельсия. Однако позже обнаружилось, что он негативно воздействует на окружающую среду, в частности, разрушает озоновый слой. Поэтому R12 был заменен на новый хладагент: R134a.

Сообщение

Озоновая дыра

: Озоновая дыра; Screenshot_14.jpg (235.72 КБ) 20480 просмотров

Теория истончения озонового слоя. Фреон является чрезвычайно стабильным веществом. Он проходит путь от поверхности Земли через тропосферу и достигает стратосферы, не разрушаясь. Там рассеянный фреон под воздействием сильного ультрафиолетового излучения разрушается, высвобождая хлор. Этот хлор действует в качестве катализатора в химической реакции, в результате которой озон разрушается. Попавший в стратосферу хлор остается там надолго, и разрушение озона продолжается.
Регулирование потребления ХФУ. В мае 1989 года состоялась встреча сторон Венской конвенции (об охране озонового слоя), которые первыми присоединились к Монреальскому протоколу. На встрече было детально рассмотрено предложение об ужесточении стандартов, требующих полного запрета определенных фреонов к 2000 году. Согласно этому плану, производство целевых фреонов с января 1994 г. сокращалось до 25% от фактического их потребления в 1986 г., а к 1996 г. производство и потребление этих Фреонов полностью запрещалось.
Феномен «озоновой дыры». Ультрафиолетовые лучи определенной длины губительны для живых организмов, являются причиной возникновения рака кожи и влияют на гены. Озоновый слой поглощает эти ультрафиолетовые лучи, играя, таким образом, исключительно важную роль в сохранении жизни на Земле. Однако, в 1985 году доктор Фарман из Великобритании объявил, что над Южным полюсом наблюдается явление истощения озонового слоя весной и восстановления его до нормального уровня летом. Датчик искусственного спутника также зафиксировал это явление, а из переданного изображения стало ясно, что озон в небе над Антарктидой истощался. Поскольку явление это выглядело как дыра в озоновом слое, оно получило название «озоновой дыры». Озоновая дыра вызвала интерес ученых. Факт разрушения озонового слоя фреонами и опасности попадания губительных ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли был отмечен более чем десятью годами ранее. Было принято решение провести широкомасштабные исследования с целью изучения механизма образования озоновой дыры и прояснения ее связи с фреонами.

Сообщение

Роль озона

: Роль озона; Screenshot_15.jpg (240.93 КБ) 20479 просмотров

Роль озонового слоя. Окружающая поверхность Земли атмосфера делится на несколько слоев, из которых самый ближний к Земле называется тропосферой. В тропосфере наивысшая температура у поверхности Земли, а с удалением от нее температура уменьшается. По этой причине, в атмосфере происходит конвекция, известная как атмосферные явления. На высоте от 20 до 30 км в стратосфере находится область с высокой концентрацией озона. Это озоновый слой. Ультрафиолетовое излучение с определенной длиной волны губительно для живых организмов, является причиной рака кожи и оказывает воздействие на структуру генов. Озоновый слой, поглощая это ультрафиолетовое излучение, играет важную роль в сохранении жизни на Земле.
Образование озона. Молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовые лучи и распадаются на атомы кислорода. Эти атомы кислорода объединяются с молекулами кислорода и образуют озон. Озон образуется вблизи экватора, где больше солнечной радиации, и распространяется по направлению к полюсам, следуя по медленным течениям в атмосфере.

Сообщение

Парниковый эффект

: Парниковый эффект; Screenshot_16.jpg (381.87 КБ) 20478 просмотров

Парниковый эффект: в результате сжигания большого количества ископаемого топлива (нефти, угля и попутного газа) и истощения лесных ресурсов концентрация углекислого газа, фреона, метана и т. д. в атмосфере растет, а тепло, исходящее от поверхности Земли, поглощается атмосферой. Совокупность этих факторов вызывает глобальное потепление.