Принцип работы и устройство автомобильного кондиционера

Процесс кондиционирования воздуха в автомобиле — это формирование и поддержание микроклимата в салоне, т. е. регуляция температуры воздуха, уменьшение его влажности, циркуляция, очищение, устранение запахов. Кондиционер является сложной замкнутой геометрической системой, где с помощью хладагента и принудительной циркуляции происходит отвод тепла из салона автомобиля. Автомобильный кондиционер функционирует исключительно при включенном двигателе. Его принцип работы: с помощью компрессора происходит непрерывное сжатие и циркуляция хладагента, во время сжатия хладагент из газообразного состояния переходит в жидкое, при этом конденсируясь в теплообменнике-конденсаторе и выделяя тепло. Потом при обратном переходе в состояние газа (испарение) в теплообменнике происходит поглощение тепла. Оптимальная температура: 18–20°С; влажность: 30–70 %. [1]

Рис. 1. Основные элементы и принцип работы автомобильного кондиционера

Испаритель, который находится в салоне автомобиля, непрерывно снижает температуру воздуха. А хладагент переносит тепло в кондиционер, который находится вне салона, и освобождается от этого тепла. Данный цикл непрерывно повторяется, следовательно, из салона постоянно отводится тепло. Хладагент представляет собой газ, находящийся в системе. Сейчас уже все чаще в устройстве автомобильного кондиционера применяется фреон R134a.

Рис. 2. Компрессор

Компрессор — сложнейший и основной агрегат системы автомобильного кондиционера. Его назначение — сжатие газообразного хладагента низкой температуры и низкого давления и превращение его в газ высокой температуры и высокого давления. Смазывается компрессор с помощью специального масла, которое циркулирует по системе вместе с хладагентом.

Рис. 3. Конденсатор

Конденсатор — радиатор кондиционера, обычно из алюминия. Внутри его происходит конденсация (переход в жидкое состояние) хладагента, который нагнетается компрессором с попутным выделением тепла в атмосферу. [2]

Рис. 4. Испаритель

Испаритель — это теплообменник, обычно алюминиевый. Преобразование хладагента из жидкого в газообразное состояние (испарение) протекает с поглощением тепла. Испаритель вместе с радиатором отопителя находится в салоне автомобиля на линии входящего воздушного потока, что позволяет эффективно снижать его температуру.

Ресивер-осушитель является резервуаром для жидкого хладагента и устанавливается на выходном трубопроводе конденсатора перед испарителем. Служит для очистки хладагента от примесей и воды. Ресивер-осушитель может быть оборудован смотровым окном для проверки уровня хладагента.

Рис. 5.

Расширительный клапан или РК, или «терморегулирующий вентиль» — ТРВ, отвечает за количество хладагента, поступающего в испаритель, и представляет собой устройство, изменяющее производительность системы в зависимости от режима работы и внешних условий. Установлен на испарителе, иногда — в отсеке двигателя на входной трубке испарителя.

Система кондиционирования, разработанная нами, оснащена датчиками давления, клапанами и предохранителями.

Датчик низкого давления производит отключение компрессора, если давление в системе менее 2 кг/см2 и включение — при 2,3 кг/см2. Это делается для того, чтобы не произошло заклинивание компрессора, а также при аварийном сбросе хладагента или его утечке, нарушении циркуляции масла.

Датчик высокого давления производит отключение компрессора при давлении хладагента в системе — 30–34 кг/см2 и включение — при 26 кг/см2. Датчик включения дополнительных электро вентиляторов обдува конденсатора срабатывает при повышении давления в системе до 19–22 кг/см2 и выключается — при 14–16 кг/см2. [3]

Рис. 6. Экспериментальное определение и расчет основных экспериментальных параметров автомобильного кондиционера

Рассчитаем холодопроизводительность установки

= kT

Геометрические размеры испарителя

(0,12 * 0,35 * 0,07) м

Площадь поверхности испарителя  = (0,12 0,35)2 + (0,35 0,07) 2 + (0,12 0,07) 2 = 0,15 ()

коэффициент теплопередачи поверхности k = 8 )

T = 22+2 = 24 (K)

= 80,1524 = 28,8 (Вт)

Удельная холодопроизводительность по циклу на i-d диаграмме:

Массовый расход = = 18 )

Удельная работа компрессора l = = 439 – 408 = 31

Полезная мощность компрессора

Сила электрического тока I = 14,6А

Электрическое напряжение 220В

Потребляемая мощность )

КПД компрессора

Степень повышения давления в компрессоре 5,38

Холодильный коэффициент

(Вт)

Выводы:

Произведен расчет основных термодинамических параметров автомобильного кондиционера.

Построен цикл холодильной машины автомобильного кондиционера на i-d диаграмме.

Установлено, что численное значение теплоты отведенной от испарителя полученное по диаграмме совпадает с теоретическим расчетом.

Экспериментально определен холодильный коэффициент автомобильного кондиционера, .

Литература:

1. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер с англ. – М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. – 520 с.
2. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. Пособие для вузов.-3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш.школа, 1980. – 469 с.
3. Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт). Учеб. пособ.М., Легкая индустрия, 1974, 205 с.