Система кондиционирования - полная теория, описание работы

Сообщение

Хладагент ГФУ-134а

: Хладагент ГФУ-134а; Screenshot_17.jpg (191.06 КБ) 20502 просмотра

Указанные хладагенты представляют собой химически стойкие нетоксичные вещества без цвета и запаха, негорючие и не вызывающие коррозии. По этим причинам они нашли широкое применение в качестве хладагента для кондиционеров и холодильных машин, пропел-лента для аэрозолей, средства для очистки электронных систем, наполнителя огнетушителей, пенообразующего материала и сырья для производства синтетических смол. И наоборот, наиважнейшей характеристикой альтернативного фреона является низкий потенциал разрушения озона и неотъемлемое условие, что его можно безопасно использовать в лю-бой области. Фреон — это вещество, в котором все или часть атомов водорода, такие как метан и этан, перегруппированы в галоидные элементы фтор (F) и хлор (Cl). Такой комби-нацией получают различные типы фреона. Из альтернативных веществ, не содержащих хлор, вызывающий разрушения озона, ГФУ 134а считается наиболее подходящим, и его безопасность проверяется тестами в рамках PAFT-1 [Program for Alternative Fluorocarbon Environmental Toxicity Testing — Программа тестирования альтернативных гидрофторуглеродов на токсичность для окружающей среды].

Сообщение

Свойства хладагента

: Свойства хладагента; Screenshot_18.jpg (274.92 КБ) 20501 просмотр

Размер молекул R134a значительно меньше, чем у R12. Как результат, мы имеем большие потери хладагента. Количество от 10% до 15% в год является нормальным! Кроме того, другая точка кипения требует внести изменения в холодильный контур, например в на-стройку расширительного клапана и т. д. Также необходимо использовать другое масло. Таким образом, модификация системы требует замены некоторых компонентов, таких как осушитель, и более того, систему следует тщательно промыть 2-3 раза от остатков минерального масла (предварительно удалив масло из компрессора и т. д.). Вместо R134a могут быть использованы альтернативные хладагенты, но они менее доступны и, кроме того, могут вызвать трудности при техническом обслуживании, поэтому искать замену R134a не рекомендуется.

Сообщение

Давление и точка кипения

: Давление и точка кипения; Screenshot_19.jpg (111.16 КБ) 20477 просмотров

Точка кипения жидкости приводится в справочных таблицах. Она всегда дается для атмосферного давления 1 бар. Если давление, оказываемое на жидкость, меняется, также меняется точка кипения жидкости. При этом все однородные жидкости ведут себя одинаково. Из диаграммы давления пара можно заключить, что, например, при постоянном давлении и снижении температуры пар превращается в жидкость (в конденсаторе). При снижении давления жидкого хладагента он переходит в газообразное состояние (в испарителе). Процесс испарения используется в автомобильных системах кондиционирования. Рабочим телом в системе кондиционирования служит легко кипящая жидкость, которая называется хладагентом. Практическое применение нашли хладагенты R12, который кипит при –29,8°C, и R134a, который кипит при –26,5°C. Приведенные точки кипения соответствуют температуре кипения при нормальном атмосферном давлении (760 мм. рт. ст. = 1013,25 мбар).

Сообщение

Изменения, необходимые для заменителей R12

: Изменения, необходимые для заменителей R12; Screenshot_20.jpg (139.97 КБ) 20476 просмотров

Хладагент R134a, разработанный для замены R12, имеет следующие характеристики в сравнении с R12: плохая совместимость с обычными смазочными маслами (компрессорное масло). Высокая растворимость в воде, вызывает значительное набухание и обладает высокой проникающей способностью в материал уплотнений и шлангов. Поскольку характеристики нового хладагента R134a отличаются от характеристик R12, необходимо внести соответствующие изменения в систему. Если заправить R134a в систему кондиционирования, рассчитанную на R12, это приведет к таким проблемам, как заклинивание компрессора или утечка хладагента. Поэтому, во избежание заправки неправильного хладагента, принимаются контрмеры совместно с изменениями, обусловленными различиями в свойствах и характеристиках. Различия в характеристиках следующие: давление и нагрузка увеличиваются при высокой окружающей температуре (что вызывает недостаток охлаждения). Система была приведена в соответствие путем повышения КПД, заменой электромагнитной муфты и конденсатора, изменения технических характеристик, таких как настройки реле давления, настройки расширительных клапанов и т. д. Для послепродажного технического обслуживания: не существует взаимозаменяемости хладагента, масла и уплотнителей. Во избежание неправильного подключения и заправки неподходящего хладагента были изменены параметры трубок, соединений, заправочных клапанов и идентификационные данные инструмента для облуживания и ремонта. Во избежание выпуска хладагента в атмосферу отказались от применения болтов с плавкой вставкой, вместо них используются предохранительные клапаны.

Сообщение

Модификации системы

: Модификации системы; Screenshot_21.jpg (250.74 КБ) 20580 просмотров

КОНДЕНСАТОР

Понизить температуру конденсации для сохранения характеристик, поскольку система на R134a, как правило, имеет большую производительность по конденсации, чем система, рассчитанная на работу с R-12.

КОМПРЕССОР

H-NBR обеспечивает лучшую совместимость с синтетическим маслом PAG для R-134a. Компрессоры для работы с R134a, как правило, делают более износостойкими, чтобы приспособить их к более высокому давлению и другим смазочным материалам, используемым с данным хладагентом.

Компрессорное МАСЛО

Минеральное масло не смешивается с R134a.

МАТЕРИАЛ ШЛАНГОВ

Улучшенная герметичность и растворимость с R134a

ОСУШИТЕЛЬ

Материал с измененным диаметром пор для лучшего поглощения влаги, количество изменено с 30 до 45 г.

РЕЛЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

У R134a давление нагнетания выше, чем у R12, при одинаковой температуре.

ЗАПРАВОЧНЫЕ ШТУЦЕРЫ

Обеспечить уникальность конструкции заправочного штуцера для R134a во избежание путаницы с R12 при техническом обслуживании. Снизить утечки в системе и исключить возможность заправки неправильного хладагента.

Сообщение

Обзор системы кондиционирования

: Обзор системы кондиционирования; Screenshot_22.jpg (215.14 КБ) 20580 просмотров

В кондиционере тепло, переданное хладагенту в испарителе, переносится по системе циркулирующим хладагентом R134a (циркуляция хладагента обеспечивается компрессором). Поток хладагента переносит тепло от испарителя к конденсатору, где оно рассеивается в атмосферу. Подобным образом, как только тепло, переданное в конденсатор, проводится через материал оребрения, оно излучается в атмосферу. Поток набегающего воздуха (поток воздуха, проходящего через радиатор под действием скоростного напора при движении автомобиля) отводит тепло от конденсатора. Это еще одна разновидность конвекции. В системе кондиционирования воздуха тепло из салона автомобиля передается через металлическое оребрение испарителя более холодному хладагенту (R134a). И ана-логично, тепло от более теплого хладагента на другой стороне системы кондиционирования передается через металлическое оребрение конденсатора, откуда отводится путем излучения и конвекции. При поглощении тепла хладагент испаряется и переносит тепло в конденсатор. В этой точке системы хладагент находится под высоким давлением и имеет высокую температуру. Температура хладагента выше, чем температура наружного воздуха вокруг конденсатора.
Снова тепло перетекает от более теплого тела к более холодному и, таким образом, рассеивается снаружи автомобиля. Отдавая тепло, хладагент снова конденсируется, превращаясь в жидкость, и цикл повторяется. Одним из основных преимуществ использования хладагента является его способность циклически изменять агрегатное состояние в широких диапазонах температуры и давления, которые имеют место в системе кондиционирования. Напоминание: хладагент дважды совершает фазовый переход за один цикл. Из газа в жидкость в конденсаторе и из жидкости обратно в газ в испарителе.

Сообщение

Свойства хладагента

: Свойства хладагента; Screenshot_23.jpg (411.41 КБ) 20578 просмотров

Энтальпия — это количество тепловой энергии, содержащейся в хладагенте и измеряемой в килоджоулях на килограмм хладагента. На диаграмме прямые постоянного давления проходят горизонтально, так что перемещение вправо-влево происходит при постоянном давлении, в то время как другие свойства изменяются. Прямые линии постоянной энтальпии проходят вертикально, так что при перемещении вверх-вниз энтальпия остается постоянной, но изменяются другие свойства. Линии постоянной температуры на диаграмме представляют собой кривые особой формы. Обратите внимание, как проходят линии внутри петли, образованной кривыми насыщенной жидкости и насыщенного пара: они абсолютно горизонтальны. Это означает, что, если давление и температура остаются постоянными, смесь может иметь состав от 0% газа до 100% газа в любой пропорции. Доля газа и жид-кости зависит от энтальпии или, проще говоря, от того, сколько энергии содержится в кило-грамме хладагента. Отметьте также, что для заданного давления существует только одно значение температуры, при которой хладагент насыщен. Это означает, что весь хладагент только что перешел в газообразное состояние. Если температура растет дальше, газ будет перегретым. Так как изменение агрегатного состояния соответствует изменению энтальпии (количества тепловой энергии), это является ключевым моментом в работе системы кондиционирования

.

: Энтальпия — это количество тепловой энергии; Screenshot_24.jpg (492.66 КБ) 20578 просмотров

1. Хладагент поступает в компрессор. В нашем примере это холодный газ с температурой 10С при давлении около 2,2 бар.

2. Компрессор выполнил свою работу. Заметьте, что давление выросло с 2,2 бар пример-но до 13,5 бар. Также резко возросла температура газа — примерно до 70С. Одновременно с ростом давления и температуры происходит увеличение энтальпии (так как процесс отклоняется вправо на диаграмме). Затем хладагент, обладая большей энергией, входит в конденсатор.

3. Попав в конденсатор, хладагент отдает часть своего тепла, его температура снижается, но давление остается постоянным. В этой области хладагент представляет собой насыщенный пар, который при дальнейшем отводе тепла начинает конденсироваться.

4. Смесь содержит 0% газа — это насыщенная жидкость. Температура хладагента такая же, как была в точке 3, но энтальпия значительно уменьшилась. Тепловая энергия была рассеяна через конденсатор.

5. Это точка выхода из конденсатора. Между точками 4 и 5 конденсатор только охлаждает жидкость. Заметьте, что давление остается постоянным, но температура и энтальпия уменьшаются. Этот процесс называется процессом переохлаждения.

6. Между точками 5 и 7 находится расширительный клапан. Когда хладагент проходит через дросселирующее устройство клапана, давление и температура резко падают (вертикальная линия на диаграмме). В точке 6 хладагент вновь пересекает кривую насыщенной жидкости.

7. Хладагент входит в испаритель. Заметьте, что часть хладагента уже превратилась в пар. Как показывает диаграмма, смесь жидкости и пара содержит около 27% пара. В данном примере температура хладагента составляет около 0С. В этой точке хлад-агент начинает поглощать тепло, что от него и требуется. Отметьте относительно низкое значение энтальпии. В этой точке хладагент прошел большую часть пути через испаритель. Он поглотил большое количество тепла, отметьте рост энтальпии. Темпе-ратура хладагента осталась той же, что была на входе в испаритель. В точке 8 хлад-агент представляет собой насыщенный пар. После того, как хладагент покидает испа-ритель и до момента входа компрессор в точке 1, температура хладагента несколько повышается. Этот процесс называют перегревом. Переохлаждение и перегрев: посколь¬ку процесс поглощения тепла протекает между точками 7 и 1, это называется охлаж¬дающей способностью. При большем переохлаждении можно было бы сдвинуться дальше влево по диаграмме, а затем пересечь кривую насыщенной жидкости в точке, которая бы продлила процесс поглощения тепла. Перегрев также имеет важное зна¬чение. Повышение температуры хладагента сверх точки насыщения является средст¬вом защиты от попадания части жидкого хладагента в компрессор. Это может слу¬читься, если хладагент поглотил недостаточное количество тепловой энергии, чтобы полностью превратиться в пар. В силу особенности автомобильных кондиционеров требуется какое-либо регулирование холодопроизводительности, чтобы гарантировать, что она соответствует нагрузке на систему (этот вопрос будет рассмотрен в следующей главе). Например, в апреле требуется меньше холода, чем в июле. По этой причине система кондиционирования должна иметь возможность регулирования.

Сообщение

Компрессор с качающейся шайбой

: Компрессор с качающейся шайбой; Screenshot_25.jpg (245.36 КБ) 20577 просмотров

Принцип действия (общие сведения)
Компрессор приводится в движение двигателем. Компрессор сжимает испарившийся хлад-агент (газ), повышает его давление (при этом растет температура) и направляет в конденсатор. Когда в конденсаторе температура понижается, хладагент превращается в жидкость. Для того чтобы приспособиться к различной частоте вращения двигателя, изменениям наружной температуры или настройкам температуры в салоне, коэффициент подачи компрессора делают переменным. Большинство компрессоров регулируются двухпозиционно — вкл./выкл. В компрессоре с качающейся шайбой поршни приводятся в движение так называемой качающейся шайбой, которая представляет собой диск, закрепленный на валу компрессора под некоторым углом. Благодаря этому, когда вал вращается, поршни двигаются вперед и назад (циклы всасывания и сжатия). У компрессоров с качающейся шайбой несколько независимых поршней, например 5, которые работают в 10 цилиндрах. На такте всасывания хладагент R134a со стороны низкого давления системы (из испарителя) втягивается в компрессор. Всасывание R134a происходит через пластинчатый клапан. Это обратный клапан, контролирующий поступление газообразного хладагента в цилиндр. На такте сжатия газообразный R134a сжимается. При этом растет как давление, так и температура хладагента. Затем открываются пластинчатые клапаны на стороне выхода (нагнетания), и хладагент подается в конденсатор. От выпускного клапана и далее начинается сторона высокого давления.
ПРИМЕЧАНИЕ: компрессоры рассчитаны на работу только с парообразным хладагентом, жидкий хладагент вызовет повреждение пластинчатых клапанов компрессора. В некоторых системах есть так называемый плавкий предохранитель в катушке соленоида, который предотвращает обрыв ремня навесных агрегатов в случае заклинивания компрессора.