В данной статье описывается устройство и принцип действия на примере эксперимента, рассказывается принцип работы автомобильного кондиционера и его основных узлов и агрегатов.
Ключевые слова: компрессор, конденсатор, ресивер-осушитель, тепловой расширительный клапан (вентиль (ТРВ)), испаритель.
Основные сведения.
Принцип работы созданной системы диагностики заключается в том, что процессы изменения давления хладагента, а также частоты вращения вала электродвигателя преобразуются в электрические сигналы. Последние с помощью аналогового цифрового преобразователя (АЦП) трансформируются в двоичный код цифровых сигналов. Эти сигналы расшифровываются и подаются в качестве исходных данных в разработанную компьютерную программу. Результаты расчётов по программе отображаются в удобном для исследования виде.
Устройство автомобильного кондиционера
Все автомобильные системы кондиционирования воздуха являются по своей сути почти замкнутой герметичной системой трубопроводов с двумя чётко выделенными отделами работы: стороной высокого давления, которую называют напорной магистралью, и стороной низкого давления -обратной магистралью [1].
Нами была собрана установка по определению основных термодинамических параметров системы кондиционирования воздуха салона легкового автомобиля.
Рис.1. Стенд-тренажёр по исследованию основных термодинамических параметров автомобильного кондиционера.
Компрессор кондиционера
Компрессор приводится в действие приводом двигателя, т. е. приводом является ремень от коленчатого вала. Газообразный хладагент подаётся в систему из испарителя в компрессор, это линия низкого давлениям (газообразным хладон станет только после того, как он пройдёт испаритель, так как в испарителе он кипит (парожидкостная смесь) и в конце испарителя он перегревается, во избежание гидроудара). Принцип действия: после пуска двигателя в компрессор поступает хладон через клапан низкого давления, когда поршень доходит до низшей мёртвой точки клапан закрывается и идёт процесс сжатия, и как только поршень будет подходить к верхней мёртвой точке откроется клапан высокого давления и газообразный фреон высокого давления пойдёт по трубопроводу на конденсатор.
Рис. 2. Компрессор автомобильного кондиционера
Стоит отметить, что во всех компрессорах присутствует вредный объём, т. е. сжатый фреон в компрессоре не сможет покинуть камеру нагнетания. Это сделано чтобы увеличить срок службы компрессора, так как если бы не было вредного объёма поршень бил по клапанам (высокого и низкого давления) и головки блока тем самым появился бы шум и увеличился износ, возможна даже поломка. [2].
Конденсатор.
Рис. 3. Конденсатор
Конденсатор, он же радиатор кондиционера, служит для отвода тепла из системы в окружающую среду за счет протекания фреона по трубкам, которые продуваются встречным потоком воздуха и установленным вентилятором, если машины не двигается и отвод тепла через окружающую среду будет недостаточным. Газообразный хладон поступает в конденсатор, где, проходя по трубкам, остывает, так как при сжатии газа происходит повышение температуры, и на выходе из конденсатора мы уже имеем сконденсированный переохлаждённый фреон, который уже готов к прохождению ТРВ [3].
Ресивер-осушитель.
На выходе из конденсатора хладон поступает в резервуар, установленный на линии высокого давления, после конденсатора. В ресивере-осушителе удаляются излишки воды и масла, которые попали в фреон. Если не удалять излишки воды, то после прохождения ТРВ образовывается кристаллики льда, которые могут повредить систему.
Рис. 4. Ресивер-осушитель
Также в ресивере-осушителе оседают частички мусора, попавшие в фреон после прохождения компрессора и конденсатора [4].
Сторона низкого давления.
Впрочем, низким давление на этой стороне работы кондиционера назвать сложно — рабочая температура в зависимости от модели машины может варьироваться от 3 до 4 атмосфер (для сравнения, рабочее давление в обычно автомобиле 2–2,3 атмосфер [5].
Тепловой расширительный клапан (вентиль) (ТРВ).
Рис. 5. ТРВ
Жидкий хладон под высоким давлением поступает в ТРВ из конденсатора. Пройдя расширение 10–15 % хладона вскипает, и он поступает в испаритель. Одно из свойств хладагента — при переходе из жидкого состояния в газообразное сильно охлаждается. Клапан включает в себя датчик давления и регулирует поток хладона. В большинстве случаев ТРВ саморегулируется. На выходе из испарителя устанавливается термобаллон, который регулирует поток хладагента путём замера температуры, и увеличивает или уменьшает давление на мембрану, которая в свою очередь увеличит или уменьшит расход хладона [6].
Испаритель.
Рис. 6. Испаритель
Испаритель устанавливается в салоне, как правило, в районе бардачка. Испаритель похож на радиатор — он представляет собой змеевик с ребрамии и катушками, для лучшего теплообмена.
Хладон поступая в испаритель кипит т. е. он холодный, близкий к нулю градусов Цельсия. Тепла в салоне автомобиля хватит на то чтобы фреон выкипел и немного перегрелся (на 5–8°С). Вентилятор, создаёт поток воздуха в салон машины через дефлекторы. Сквозь ребристую поверхность испарителя воздух охлаждается и принимает на себя влажность из воздуха, вследствие чего на асфальт может конденсироваться вода.
После испарителя цикл начинается сначала, как было описано выше [7].
Рис. 7. Общий принцип работы кондиционера в автомобиле
Экспериментальное определение основных параметров температуры на конденсаторе автомобильного кондиционера, работающего в тяжелых условиях эксплуатации.
Нами получены экспериментальные данные по зависимости времени выхода на стационарный режим от изменения температуры.
Выполнение расчета было произведено в промежутке времени от 3 до 10 минут после запуска установки.
Определение изменений температуры на испарителе автомобильного кондиционера с момента включения установки до ее выхода на стационарный режим.
Показания изменения температур в компрессоре (на входе и выходе), работающего при тяжелых условиях эксплуатации, на промежутке времени от 3 до 10 минут с момента включения установки.
Литература:
- Ананьев В.А, Седыx И. В. Холодильное оборудование для современныx центральныx кондиционеров. Расчеты и методы подбора: учеб. пособие — М.: Евроклимат, 2001. — 96 с.
- Ананьев В. А., Балуева Л. Н., Гальперин А. Д. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика — М.: Евроклимат, 2001. — 416с. 3-е издание
- Доссат Рой Дж. Основы xолодильной теxники. Москва, 1984. — 508 с.
- Коляда В. В. Кондиционеры. Принципы работы, монтаж, установка, эксплуатация. Рекомендации по ремонту. — М. 2002. — 240 с.
- Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт): учеб. пособие / И. Н. Кругляк — М.: Легкая индустрия, 1974, — 205с.
- Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов / В.В Нащокин. 3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш.школа, 1980.— 469 с.
- Доссат, Рой Дж. Основы холодильной техники: учебник / Рой Дж. Доссат — М.: Легкая и пищевая промышленность,1984. — 520 с.
