Opis obiegu czynnika chłodniczego
Najprostszy układ chłodniczy składa się z czterech, niezbędnych w obiegu chłodniczym, połączonych rurami elementów: parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego.
Zasadnicza funkcja urządzenia, czyli przeniesienie ciepła z jednego środowiska (kabina pojazdu) do drugiego (otoczenie zewnętrzne), jest wypełniana za pomocą krążącego w urządzeniu czynnika chłodniczego, który podlega przemianom termodynamicznym ze skokowymi zmianami ciśnienia (sprężarka i zawór rozprężny) oraz zmianom stanu skupienia (dwa wymienniki ciepła w postaci parownika i skraplacza).
Rys. 3.1.Obieg chłodniczy i klimatyzacja powietrza: 1- Parownik, 2- Sprężarka, 3- Skraplacz, 4- Zawór rozprężny, 5- Rury
Parownik odbiera ciepło z wnętrza pojazdu i jest umiejscowiony wewnątrz kabiny. Aby parownik mógł spełniać swoją funkcję jego temperatura musi być niższa niż temperatura środowiska (powietrza w samochodzie), które ma ochłodzić. Tylko wtedy ciepło samoczynnie przepłynie z otoczenia do parownika.
Powietrze w kabinie można ochłodzić dwoma sposobami: wymienić na świeże ochłodzone lub pobrać powietrze z kabiny, ochłodzić je i z powrotem umieścić w kabinie. W pierwszym rozwiązaniu powietrze z zewnątrz, po przejściu przez parownik jest wdmuchiwane do wnętrza pojazdu, wypychając jednocześnie cieplejsze powietrze z kabiny. W drugim wariancie powietrze z kabiny ochładza się – dzięki cyrkulacji – przez parownik.
Przykładowo gdy powietrze na zewnątrz i wewnątrz pojazdu ma temperaturę 25°C i przepływa przez parownik, którego ścianki mają np. temperaturę 1-3°C, wówczas z uwagi na to, że temperatura powietrza jest wyższa o 22-24°C, część jego ciepła przepłynie do parownika, dzięki czemu temperatura powietrza obniży się z 25°C do 10°C.
Takie powietrze, skierowane do kabiny pojazdu, zmiesza się z powietrzem kabiny o temperaturze 25°C i zacznie je stopniowo ochładzać.
Jednocześnie, czynnik chłodniczy, który na wejściu do parownika (w przekroju A) miał postać cieczy o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C, przepływając przez parownik absorbuje ciepło z powietrza i zamienia się w parę, utrzymując tę samą temperaturę i ciśnienie (ciepło utajone).
Na wyjściu z parownika (przekrój B) czynnik chłodniczy będzie parą o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C, zawierającą ciepło oddane przez powietrze.
Ponieważ układ jest szczelnie zamknięty, konieczne jest, by czynnik chłodniczy przepływając przez pozostałe elementy urządzenia ponownie (w przekroju A) stał się cieczą o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C. W tym celu należy czynnik chłodniczy uwolnić od ciepła, które przejął od powietrza przepływając przez parownik.
Jedyną możliwością pozbycia się ciepła z czynnika chłodniczego jest oddanie go do atmosfery, która ma jednak wyższą temperaturę (-5°C czynnika wobec 25°C powietrza). Zatem niezbędne jest podniesienie temperatury czynnika do wartości wyższej niż 25°C, by ciepło mogło samoczynnie przejść z czynnika do atmosfery. Robi to sprężarka. Zasysa pary czynnika o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze wychodzące z parownika, spręża je tak, że na wyjściu z niej (przekrój C) pary czynnika mają ciśnienie p = 15 bar i temperaturę t = 56°C.
Następnie czynnik chłodniczy podawany jest do drugiego wymiennika ciepła, jakim jest skraplacz. W skraplaczu czynnik chłodniczy oddaje do otoczenia ciepło przejęte w parowniku. By proces
przebiegał efektywnie, ciśnienie i temperatura muszą pozostać niezmienne. Dlatego w skraplaczu musi dojść do przemiany pary czynnika w ciecz, by oddane ciepło było utajonym ciepłem skraplania.
Po opuszczeniu skraplacza (przekrój D) czynnik chłodniczy jest cieczą bez ciepła przejętego uprzednio w parowniku. Wciąż jednak jego ciśnienie i temperatura są wyższe od wartości wyjściowych (przekrój A). Do obniżenia ciśnienia i temperatury służy zawór rozprężny.
W istocie zawór rozprężny stanowi przegrodę w obwodzie, przed którą ciśnienie i temperatura czynnika są wysokie, podczas gdy za nią, z powodu obecności przestrzeni parownika, w której czynnik może się rozprężyć, dochodzi do nagłego obniżenia ciśnienia (np. z 15 bar do 2,5 bar) i w konsekwencji – temperatury (np. z 56°C do -5°C). Czynnik pozostaje cieczą.
W ten sposób wyjściowe parametry czynnika chłodniczego zostały odtworzone. Obieg chłodniczy jest odtwarzany tylko podczas działania sprężarki.
Z powyższego wynika, że działający układ chłodniczy jest w części gorący i w części zimny. Idealna linia rozdziału części gorącej i zimnej układu chłodniczego przebiega tak jak linia X-X na rys. 3.1, przecinająca sprężarkę i zawór rozprężny.
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.