Схема работы кондиционера: устройство и принцип работы сплит-системы в квартире

Содержание

устройство сплит-системы и их особенности, рекомендации по обслуживанию

Невзирая на тот факт, что кондиционирующие системы сегодня есть во многих квартирах и домах, далеко не каждый пользователь знает об их особенностях и устройстве. Принцип работы кондиционера очень прост. Чтобы его понять, нужно вспомнить уроки школьной физики, когда изучалось поглощение тепла жидкостью и проводились опыты, когда спирт при испарении создавал приятный холодок на руке.

Особенности устройства
Работа оборудования
Виды кондиционеров
Частые поломки и ремонт

Особенности устройства

Независимо от модели и типа все современные кондиционеры устроены примерно одинаково. Прибор включает в себя следующие элементы:

дроссель;
компрессор;
конденсатор;
вентилятор;
испаритель.

Компрессор отвечает за сжатие фреона и его циркуляцию по узлам оборудования. В жидкость же рабочая смесь превращается с помощью конденсатора, который расположен внутри внешнего блока.

В газ фреон превращается испарителем. Дроссель отвечает за регулировку давления циркулирующего фреона. Охлаждается все это вентиляторами.

По такому принципу функционирует каждое устройство-кондиционер системы сплит. Потолочные и настенные приборы отличаются лишь схемой расположения рабочих элементов в корпусе.

Работа оборудования

Детали кондиционирующей системы, кроме вращающихся вентиляторов, скреплены друг с другом тонкими трубками из меди. В продаже встречаются модели и с алюминиевыми трубками. По ним перемещается хладагент (фреон). Он поочередно принимает то жидкое, то газообразное состояние. Вентиляторы помогают избежать перегрева всего оборудования.

Температура и давление газообразного фреона составляет 10−16 градусов и 4−6 атм. соответственно. При сжатии охладителя компрессором давление вразы увеличивается, а фреон достигает температуры в 80−90 градусов Цельсия.

Нагретая рабочая смесь поступает в конденсатор, в котором она начинает охлаждаться и выделять тепловую энергию, преобразуясь в жидкость. Затем хладагент отправляет в испаритель через дроссель. Тут жидкий и газообразный фреон перемешивается и испаряется, образуя холод. Затем хладагент вновь отправляется в компрессор, и весь процесс повторяется.

Виды кондиционеров

Сегодня в продаже есть несколько типов кондиционирующих систем, хотя все они работают по схожему принципу. По способу подачи воздуха кондиционеры условно классифицируются так:

рециркулярные;
приточные;
приборы с опцией рекуперации.

Последние модели для работы используют воздух внутри, для приточных применяются внешние массы воздуха, а в устройствах с рекуперацией задействованы обе технологии.

Существует и другая классификация подобного оборудования:

Моноблочные. В этих установках есть единый блок, совмещающий все опции. Пользоваться такими кондиционерами очень просто. Кроме того, они очень долговечны и их легко ремонтировать. К недостаткам можно отнести лишь дороговизну.
Системы сплит предполагают наличие пары блоков, отделенных друг от друга. Одно устройство устанавливается на внешней стене здания, а другое внутри помещения. Блоки соединены специальной трубкой для циркуляции хладагента. Испаритель и вентиляторы этой разновидности систем находятся во внутреннем блоке, а иные элементы — во внешнем. Сплит-системы могут иметь разную форму: есть настенные, потолочные и напольные системы.
Установки мульти-сплит оснащаются несколькими внутренними блоками. Эти устройства также бывают
потолочными, настенными и напольными.

Выбор конкретной разновидности зависит от особенностей и площади помещения, от финансовых возможностей и личностных предпочтений. Специалисты рекомендуют не экономить на покупке кондиционирующих систем, так как качество тут находится в прямой зависимости от стоимости.

Частые поломки и ремонт

Сейчас для того, чтобы настроить и поставить подобное оборудование на работе или дома, вовсе не нужно понимать принцип его работы. Однако следует знать о самых распространенных неисправностях. Эксперты отмечают, что чаще всего сплит-системы ломаются из-за гидроудара: то есть, фреон попросту не успевает преобразоваться в газ внутри испарителя.

Происходит это по разным причинам. В основном эта проблема характерна для бюджетных моделей, проектирование которых происходило с некоторыми нарушениями. Даже при незначительных скачках напряжения в них могут происходить неисправности. Гидроудар нередко случается при активизации оборудования в условиях отрицательных температур. Например, самые дешевые системы ломаются при температуре -12 градусов.

Засорившиеся фильтры — другая ситуация, способствующая гидроудару. За сплит-системами обязательно нужно следить. Время от времени систему нужно подвергать профилактическому осмотру, чтобы не тратить впоследствии деньги на ремонт.

Иная поломка связана с протечкой хладагента (фреона). Это часто происходит при некорректной установке трубок. В бюджетных моделях часто встречается заводской брак. Определить неисправность можно визуально, увидев промерзание на задней части устройства.

Из-за неправильного монтажа в рабочий контур оборудования может случайно попасть влага и/или воздух. Это в итоге приведет к поломке прибора.

Поэтому, думая об установке сплит-системы, лучше обращаться к опытным специалистам, у которых есть большой опыт работы.

Кондиционирующая установка позволяет создать в офисе или доме оптимальный микроклимат и температуру. В последние годы в продаже начали все чаще появляться модели, оснащенные опцией увлажнения и ионизации окружающего воздуха. Эти системы очень полезны для здоровья, но за ними нужно правильно и постоянно ухаживать, своевременно ремонтируя и очищая их. Грязные фильтрующие элементы вряд ли принесут пользу. Специалисты отмечают случаи, когда люди сталкивались с проблемами со здоровьем из-за сплит-систем, которые обслуживались нерегулярно.

Принцип работы кондиционера

Первый кондиционер был изобретен и изготовлен американским инженером Виллисом Кэрриером в начале 20 века. Сначала он использовался для борьбы с повышенной влажностью на производственных объектах. После Второй мировой войны с ростом уровня жизни американских граждан охлаждающие устройства стали активно устанавливаться в жилых домах. В 60-х годах на рынке начали появляться сплит-системы, которые по конструкции и принципу действия соответствуют современным бытовым охладителям. В Украине кондиционеры начали массово устанавливаться только в начале 21 века.

Сегодня большинство жилых, офисных и коммерческих помещений оснащаются сплит системами. При всей своей надежности, функциональности и простоте управления кондиционеры являются сложной климатической техникой. Поэтому многие любознательные пользователи задаются вопросом, как работает кондиционер. Эти знания помогут правильно эксплуатировать и обслуживать климатические установки, что значительно продлит их срок службы.

Принцип работы кондиционера основан на физических особенностях фазовых превращений веществ. Процессы изменения агрегатного состояния проходят с поглощением или выделением тепла. Испарение жидкости требует значительного объема теплоты, которая при этом удаляется из окружающей среды. При переходе газа в жидкое состояние наоборот происходит выделение тепла. Вы можете проверить эту закономерность на очень простом опыте. Нанесите на кожу руки несколько небольших капель воды. При повышенной температуре воздуха помещения она быстро начнет испаряться. При этом вы почувствуете холод.

Рабочим веществом в сплит-системах выступает специальный хладоноситель фреон. В современных моделях кондиционеров обычно используются озонобезопасные фреоны типа R410A и другие подобные материалы. Объем холодоносителя в магистрали должен стабильно поддерживаться на определенном уровне. При падении давления эффективность работы кондиционера значительно снижается. В конечном итоге это приведет к обледенению внутреннего блока и может стать причиной поломки дорогостоящих деталей. Поэтому важно проводить своевременное техническое обслуживание и ремонт кондиционеров на дому. Для этих работ необходимо привлекать квалифицированных специалистов проверенных сервисных центров. Профилактический уход за климатической системой гарантирует длительную надежную работу при экономном расходе электроэнергии.

Как работает кондиционер

Принцип действия кондиционера основан на свойстве поглощения энергии при закипании жидкости. Говоря о кипящей жидкости, мы представляем себе воду, которая при этом становится очень горячей. Но это не совсем так. Температура кипения зависит от давления и физических особенностей конкретного вещества. Если водопроводная вода при нормальном атмосферном давлении кипит при +100°С, то в горах на высоте более 7 км она закипает уже в диапазоне +45…+60°С. Это объясняется пониженным давлением. При этом разные химические соединения имеют кардинально отличающуюся температуру испарения даже в идентичных условиях. Например, самый используемый в современном оборудовании фреон R410A начинает кипеть при -51,5°C при давлении окружающей среды 760 мм рт.ст.

В кондиционере создаются искусственные условия, при которых хладагент испаряется во внутреннем блоке и конденсируется во внешнем. Это позволяет отбирать энергию у воздуха помещения и переносить ее на улицу. Во внешнем блоке конденсация фреона происходит при температуре, которая выше температуры окружающей среды. Например, при давлении более 23 бар, которое создается перед конденсатором, закипание фреона начинается при температуре от +40°C. Поэтому избыточная энергия передается более холодному уличному воздуху. Процессы теплообмена происходят в радиаторах, которые по конструкции являются оребренными медными трубками. По названию протекающих процессов теплообменник наружного блока называется конденсатором, а внутреннего – испарителем. Вентиляторы усиливают интенсивность теплообмена и обеспечивают циркуляцию воздуха. От правильной настройки параметров зависит, как работает сплит система. При должном уходе за системой и соблюдении правил пользования охладитель качественно прослужит 10 и более лет.

Как устроен кондиционер

Имея представление о происходящих в холодильных машинах процессах, теперь разберемся, как устроен кондиционер. Сплит-система компонуется из внешнего и внутреннего блоков. В качестве внутреннего блока в квартирах и офисах используют преимущественно установки настенного типа. В крупных офисных, торговых и общественных помещениях могут устанавливаться блоки напольно-потолочного, кассетного, напольного и канального типов. При этом наружные блоки имеют однотипную конструкцию и отличаются только по дизайну и размеру.

Наружный блок состоит из таких узлов и механизмов:

Компрессор повышает давление фреона и транспортирует его по магистральной системе. Сплит-системы оснащаются поршневыми и спиральными компрессорами. Поршневые более дешевые, но менее надежные. Спиральные отличаются повышенным ресурсом эксплуатации. В самых современных кондиционерах устанавливаются инверторные мотор-компрессоры, которые имеют функцию плавной регулировки мощности.
Конденсатор представляет собой ряд медных трубок с пластинами по всей площади для увеличения эффективности теплообменных процессов.
Вентилятор осевого типа нагнетает наружный воздух в зону радиатора и ускоряет передачу тепла окружающей среде.
Фильтр предназначен для предотвращения попадания механических частиц в компрессор.
Четырех-ходовой клапан изменяет направление потока фреона для перевода кондиционера в режим обогрева.

Внутренний настенный блок оснащается такими компонентами:

Испаритель, в котором закипает фреон, состоит из нескольких витков трубок. Трубки для увеличения площади теплообмена покрываются по все поверхности алюминиевыми пластинами.
Вентилятор диаметрального типа направляет теплый воздух из верхних слоев помещения на испаритель. Скорость вентилятора имеет возможность регулировки.
Воздушный полимерный фильтр задерживает крупные частицы пыли, грязи и другие механические включения. В некоторых моделях после внешнего фильтра могут устанавливаться фильтрующие элементы тонкой очистки.
Система дренажа состоит из лотка, в котором собирается конденсат, и отводного шланга. Шланг выводится на наружную сторону стены здания, а также может подключаться к канализации или водостоку.
Блок управления – система автоматики, которая управляет параметрами работы кондиционера.
Передняя панель представляет собой решетку для забора воздуха. Под ней размещаются вертикальные и горизонтальные жалюзи, которые направляют поток охлажденного воздуха в нужную сторону.
Индикаторное табло показывает текущую температуру воздуха и установленный режим работы.

Зная принцип работы кондиционера, пользователь должен понимать, что климатическая система требует постоянного ухода и обслуживания. Для того чтобы почистить кондиционер самому, не нужно применять специфическое оборудование или обладать большим опытом. Поэтому периодически необходимо снимать переднюю панель и проводить мойку фильтров грубой очистки. А вот для комплексного обслуживания и ремонта необходимо привлекать грамотных специалистов.

Схема работы кондиционера

Принцип работы сплит системы основан на холодильном парокомпрессионном цикле. Схема работы кондиционера представляет собой циклический процесс:

Хладоноситель в газообразном состоянии после испарителя внутреннего блока заходит в компрессор под невысоким давлением до 5 бар. Его температура находится в пределах от 10°C до 20°C.
В мотор-компрессоре происходит сжатие фреона до значения давления около 23 бар. Температура возрастает до 75-90°C.
Хладагент заходит в конденсатор, где обдается потоком наружного воздуха. Происходит трансформация фреона в жидкое агрегатное состояние. Тепло передается окружающей среде, а температура фреона падает до уровня на 10-20°C выше температуры наружного воздуха.
После конденсатора хладоноситель проходит через термо-регулирующий вентиль (ТРВ). При этом давление снижается до 3-5 бар, а часть фреона переходит в газообразную форму. Функцией ТРВ является дозированная подача хладагента в теплообменник внутреннего блока.
В испарителе газожидкостная смесь через стенки теплообменника соприкасается с нагретым в помещении воздухом и переходит в парообразное состояние.
Холодильный цикл во время функционирования кондиционера проходит в циклическом непрерывном режиме. Параметры процессов регулируются блоком автоматики.

Принцип работы сплит системы

Сложное устройство кондиционера требует регулярного профилактического ухода и профессионального технического обслуживания. Первым врагом климатических систем является пыль, которая в различных концентрациях обязательно присутствует в обслуживаемом помещении. Загрязнение фильтров, воздуходувки и радиатора становится причиной снижения эффективности теплообмена. Если хладоноситель не переходит полностью в парообразное состояние, то частицы жидкого хладагента попадают в компрессор. Это приводит к износу компрессора и постепенному его выходу из строя. Низкое давление во фреоновой магистрали приводит к снижению эффективности работы кондиционера. При этом растет расход электроэнергии и снижается качество охлаждения помещения. Поэтому необходимо периодически контролировать давление и вовремя производить дозаправку системы. Наружные блоки также засоряются пылью, грязью, пухом, что может привести к критическому повреждению деталей и механизмов.

Для выполнения технического обслуживания и ремонта кондиционера рекомендуется привлекать квалифицированных специалистов. Самостоятельный ремонт или вмешательство частных мастеров-любителей может привести к повреждению дорогостоящей техники. Поэтому сервисные и ремонтные работы необходимо доверять надежным сервисным центрам. Опытные обученные сотрудники оперативно выполнят диагностику и ремонт на дому у заказчика. Будут использованы оригинальные запчасти и качественные расходные материалы. На все виды услуг исполнители предоставляют длительную официальную гарантию.

Как работают кондиционеры — Archtoolbox

Кондиционирование воздуха работает на основе принципов фазового преобразования, которое представляет собой преобразование материала из одного состояния (или фазы) вещества в другое, например, когда материал переходит из жидкости в газ. Когда происходит переход жидкости в газ, материал поглощает тепло. И наоборот, когда материал переходит из газа в жидкость, он выделяет тепло. Кондиционер — это, по сути, машина, которая принудительно преобразует фазы и использует полученные принципы теплопередачи для охлаждения зданий.

Кондиционеры состоят из множества компонентов, основными из которых являются компрессор жидкости, конденсатор и змеевик испарителя. Мы выберем точку в цикле кондиционирования воздуха и опишем, как движение хладагента по системе работает для охлаждения здания. Поскольку компрессор является одним из наиболее важных элементов оборудования в системе кондиционирования воздуха, давайте начнем с него.

Цикл кондиционирования воздуха

Все системы кондиционирования воздуха используют специальный материал для прохождения процесса фазового преобразования. Этот материал называется хладагентом и содержится в трубках, которые проходят по всей системе кондиционирования воздуха. Хладагент всасывается в систему компрессор (поз. 1 на схеме ниже) в виде теплого пара после выхода из змеевика испарителя (что будет объяснено ниже).

Компрессор увеличивает плотность входящего пара хладагента, вызывая повышение его давления и температуры. Обычно это достигается с помощью центробежной системы, в которой ряд вращающихся лопастей быстро выталкивает пар наружу из камеры компрессора, после чего он выходит. Затем этот горячий пар под высоким давлением поступает в кондиционер конденсатор (поз. 2), где он проходит через ряд змеевиков с прикрепленными тонкими металлическими ребрами. Вентилятор обдувает ребра воздухом, и тепло передается от хладагента к ребрам и в воздушный поток, что очень похоже на метод, используемый радиатором для отвода тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри автомобильного двигателя. Воздух, проходящий через змеевики конденсатора, выбрасывается наружу здания и выбрасывается в атмосферу.

Это прохождение через конденсатор приводит к тому, что пар теряет значительное количество тепла и впоследствии переходит из газообразной фазы в высокотемпературную жидкость. Затем жидкий хладагент нагнетается через расширительный клапан (поз. 3), который представляет собой точечное отверстие, из-за которого жидкость образует туман. Внезапное падение давления и расширение материала, когда жидкость превращается в туман, приводит к быстрому охлаждению жидкости, поскольку она отдает тепловую энергию. Этот холодный туман проходит через змеевик испарителя (поз. 4), который расположен непосредственно в воздушном потоке циркуляционного вентилятора, вытягивающего воздух из здания. Вентилятор проталкивает воздух через холодные змеевики, которые забирают тепло из воздуха, заставляя воздух охлаждаться. Передача тепла хладагенту заставляет его снова превращаться в теплый пар, и он поступает в компрессор, чтобы снова начать цикл.

Схема работы кондиционеров

Удаление влаги — осушение

Помимо охлаждения внутренних помещений, кондиционеры также обеспечивают осушение. Первоначальная цель изобретения кондиционера заключалась в том, чтобы удалить влажность из промышленных помещений, при этом охлаждение воздуха считалось вторичным эффектом. Удаление влаги при работе кондиционера происходит, когда относительно теплый воздух внутренних помещений здания проходит через холодные змеевики испарителя. Поскольку физика подсказывает, что теплый воздух может содержать больше воды, чем холодный, охлаждение воздуха в здании при контакте со змеевиками испарителя приводит к выделению влаги, которая образуется в виде конденсата на змеевиках. Этот конденсат в конечном итоге стекает, собирается и сливается наружу здания или в канализацию. Снижение влажности в здании, как правило, повышает уровень комфорта жильцов за счет повышения эффективности естественной системы охлаждения тела. Сочетание удаления влаги и снижения температуры определяет «кондиционирование» воздуха.

Хладагенты

Хладагенты для кондиционирования воздуха обычно состоят из материалов, не вызывающих коррозию и способных легко переходить из газообразной фазы в жидкую при рабочих температурах системы кондиционирования воздуха. Обычно используемые хладагенты представляют собой двуокись углерода, аммиак и химические вещества, называемые негалогенированными углеводородами, при этом тип хладагента выбирается в зависимости от конкретного применения охлаждения.

В прошлом использовались хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), но производство ХФУ было прекращено в 19К 2030 году производство 90-х и ГХФУ будет прекращено из-за их способности разрушать озоновый слой.

Статья обновлена: 29 мая 2021 г.

Помогите сделать Archtoolbox лучше для всех. Если вы обнаружили ошибку или устаревшую информацию в этой статье (даже если это всего лишь незначительная опечатка), сообщите нам об этом.

Полезные инструменты для архитекторов и проектировщиков зданий

Диаграмма P-H Термодинамика | Экзаменационные инструменты PE HVAC и Refrigeration

Понимание диаграммы P-H

На диаграмме P-H давление указано по оси y, а энтальпия — по оси x. Обычно энтальпия выражается в единицах БТЕ/фунт, а давление – в единицах фунтов на квадратный дюйм (psi). Перевернутая буква U, показанная на диаграмме, обозначает точки, в которых хладагент меняет фазу. Левая вертикальная кривая указывает на кривую насыщенной жидкости, а правая вертикальная кривая указывает на кривую насыщенного пара. Область между двумя кривыми описывает состояния хладагента, которые содержат смесь жидкости и пара. Места слева от кривой насыщения жидкости указывают на то, что хладагент находится в жидкой форме, а положения справа от кривой насыщения пара указывают на то, что хладагент находится в форме пара. Точка, в которой встречаются две кривые, называется критической точкой. Важность этого момента заключается в том, что в любой точке выше никакое дополнительное давление не превратит пар в жидкость. Ниже показана упрощенная диаграмма давление-энтальпия, описывающая эту информацию.

Кривые разбивают диаграмму на три области (1) жидкость, (2) пар и (3) смесь.

(1) Жидкая область: Жидкая область также известна как переохлажденная область. В этой области есть вертикальные температурные линии, которые увеличиваются с увеличением энтальпии. Рисунок 8 представляет собой упрощенную диаграмму P-H, иллюстрирующую линии постоянной температуры.

(2) Паровая область: Паровая область также известна как перегретая область.

В этой области есть вертикальные температурные линии, которые увеличиваются с увеличением энтальпии. Обратитесь к рисунку 8. Есть также линии постоянной энтропии, которые также важны. Энтропия является мерой степени беспорядка в системе.

(3) Область смеси жидкость-пар: В этой области на диаграмме P-H показаны горизонтальные температурные линии, которые указывают на постоянную температуру. Область смешения — это область фазового перехода, где любое добавление энтальпии вызовет испарение дополнительной жидкости вместо повышения температуры. На рис. 8 показаны горизонтальные линии температуры в области смешения. Есть также восходящие кривые, которые указывают на качество. Качество – это мера отношения массы пара к общей массе. Например, качество 0,1 или 10%, расположенное рядом с линией насыщения жидкостью, описывает точки, содержащие 10% пара по массе. 0,9или линия 90%, расположенная рядом с линией насыщенного пара, описывает точки, в которых содержится 90% пара по массе. Предыдущий рисунок, Рисунок 7, показывает линии качества.

Оси x-y диаграммы P-H представляют собой линии давления, идущие слева направо. Линии энтальпии представляют собой вертикальные линии. На скелетном графике, показанном ниже, показаны линии давление-энтальпия.

Холодильный цикл

Одним из наиболее важных навыков, необходимых профессиональному инженеру в области ОВКВ и холодильного оборудования, является навигация по холодильному циклу на диаграмме давление-энтальпия. В следующих разделах каждая конкретная часть холодильного цикла будет показана на диаграмме давление-энтальпия, а также будут выделены важные моменты и необходимые расчеты.

В этом объяснении в качестве примера используется хладагент R-134a. Инженеру рекомендуется получить копию диаграммы P-H для R-134a и других распространенных хладагентов. Эти диаграммы можно найти в книге ASHRAE Fundamentals. Примерная схема R-134a показана ниже с примерным холодильным циклом, на котором указаны (этап 1) испаритель, (этап 2) компрессор, (этап 3) конденсатор и (этап 4) расширительное устройство.

ЭТАП 1: ИСПАРИТЕЛЬ

Хладагент, поступающий в испаритель, представляет собой холодную парциальную смесь жидкости и пара. Рабочее давление и температура испарителя называются давлением всасывания и температурой всасывания. Всасывающая линия представляет собой трубопровод, по которому газообразный хладагент направляется от испарителя к компрессору. Важно отметить, что в области смешения давление и температура являются зависимыми переменными.

Например, если компрессор работает при давлении всасывания 36,8 фунтов на кв. дюйм, тогда соответствующее давление в испарителе составляет 36,8 фунтов на кв. 134а). Если компрессор работает при давлении всасывания 490,7 фунтов на квадратный дюйм, тогда соответствующее давление в испарителе также равно 49,7 фунтов на квадратный дюйм, а температура испарителя составляет 40 °F. См. рисунок ниже для точек A’ и B’ (значения для хладагента R-134a).

Испаритель перемещает хладагент из точки A (частичная парожидкостная смесь) в точку B, полностью насыщенный пар хладагента. Поскольку испаритель передает тепло хладагенту, повышение температуры не происходит, поскольку все тепло используется для преобразования оставшейся жидкости в газ. В идеальном испарителе теплопередачи ровно столько, чтобы вся жидкость превратилась в газ, и не более того. Таким образом, выход идеального испарителя составляет 100 % пара при той же температуре на входе, см. рисунок ниже. На этом рисунке мы видим, что по мере движения хладагента через испаритель температура остается неизменной, а процентное содержание пара увеличивается, пока не достигнет насыщения на уровне 100 %.

На приведенном выше рисунке также представлен термин перегрев. Если бы к 100% парообразному хладагенту добавлялось дополнительное тепло, то это тепло использовалось бы для повышения температуры, и именно это повышение температуры называется перегревом.

На рисунке ниже показан испаритель с перегревом 15 °F. Перед выходом из испарителя хладагент достигает 100% парообразного состояния. Все дополнительное тепло из этой точки используется для повышения температуры хладагента до тех пор, пока он не достигнет температуры 40 °F. Этот хладагент имеет перегрев 15 °F, потому что конечная температура на 15 градусов превышает температуру насыщения 25 °F. Важно отметить, что давление остается постоянным во всем испарителе.

На диаграмме давление-энтальпия перегрев показан как горизонтальное движение вдоль линии давления всасывания, проходящей через кривую 100% пара. На рисунке на следующей странице показана разница между перегревом от 0 °F до 15 °F. Точка B — это точка 100% паров при постоянном давлении испарителя/всасывания 36,8 фунтов на квадратный дюйм и температуре 25 °F. Точка B’ является результатом добавления к хладагенту дополнительной теплоты/энтальпии. Хладагент перемещается из точки B в точку B’, где результирующая температура составляет 40 ° F.

ЭТАП 2: КОМПРЕССОР

Компрессор характеризуется условиями всасывания и нагнетания хладагента. Горизонтальные линии проведены через диаграмму энтальпии давления хладагента для давлений всасывания и нагнетания. Затем температура на входе компрессора, определяемая температурой на выходе испарителя, используется в качестве начальной точки компрессора, как показано точкой B’ на рисунке ниже. Затем компрессор увеличивает давление хладагента до давления нагнетания. Сжатие происходит при постоянной энтропии, также известное как изоэнтропическое сжатие. Поэтому пересечение линии постоянной энтропии и линии давления нагнетания будет определять конечное состояние газообразного хладагента, выходящего из компрессора, как показано точкой C’ на рисунке ниже.

Обычный навык, который требуется от профессионального инженера, состоит в том, чтобы определить работу, выполняемую компрессором. Эта работа показана на рисунке выше как разница между энтальпией на входе в компрессор (h2) и энтальпией на выходе (h3). Уравнение для определения работы компрессора показано ниже. Это уравнение умножает скорость потока хладагента на изменение энтальпии между условиями нагнетания и всасывания.

ЭТАП 3: КОНДЕНСАТОР

Хладагент, поступающий в конденсатор, теперь представляет собой горячий газообразный хладагент под высоким давлением. Конденсатор показан на диаграмме давление-энтальпия горизонтальной линией. Эта горизонтальная линия представляет собой линию постоянного давления, соответствующую давлению нагнетания компрессора. Конденсор проходит справа налево в следующие три шага:

(1) Перегретый газ охлаждается до температуры насыщения [C’ от 160 °F до D’ 140 °F]. Охлаждение происходит по мере того, как тепло передается от горячего газообразного хладагента охлаждающей среде конденсатора.

(2) Затем 100% насыщенный пар в точке D’ преобразуется в 100% насыщенную жидкость в точке D». Тепло теряется в охлаждающей среде конденсатора, когда пар конденсируется в жидкость.

(3) Наконец, 100% насыщенная жидкость переохлаждается от D» до D»’ [от 140 °F до 115 °F]. В идеальном конденсаторе переохлаждения не происходит. Как только хладагент становится полностью насыщенной жидкостью, любые дополнительные потери тепла приводят к снижению температуры. Это охлаждение насыщенной жидкости называется переохлаждением. В этом примере хладагент подвергся переохлаждению на 25 °F, в результате чего температура переохлаждения составила 115 °F.

Обычный вопрос заключается в определении количества тепла, выделяемого конденсатором, которое показано на рисунке выше как разница между условиями входа в конденсатор (h3) и условиями выхода (h5). Уравнение для определения чистого эффекта конденсатора показано ниже. Это уравнение умножает скорость потока холода на изменение энтальпии между входом и выходом из конденсатора.

ЭТАП 4: РАСШИРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Расширительное устройство является аналогом компрессора. Точно так же расширительное устройство характеризуется давлением всасывания и нагнетания. Горизонтальные линии снова нарисованы на диаграмме давление-энтальпия хладагента.