Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер — это та же хо­лодильная машина, предназна­ченная для тепловлажностной

обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер облада­ет существенно большими воз­можностями, более сложной кон­струкцией и многочисленными дополнительными опциями.

Обработка воздуха предпола­гает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направле­ние движения и подвижность (скорость движения).

Остановимся на принципе ра­боты и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере).

Охлаждение в кондиционе­ре обеспечивается непрерыв­ной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замк­нутой системе. Кипение хлада­гента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация — при высоком давлении и высокой температу­ре. Принципиальная схема комп­рессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (уча­сток 1-1). Здесь хладагент на­ходится в парообразном состоя­нии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент вса­сывается компрессором, кото­рый повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаж­дается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Кон­денсатор может быть либо с воз­душным, либо с водяным охлаж­дением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, что­бы газ полностью сконденсиро­вался внутри конденсатора. По­этому температура жидкости на выходе из конденсатора оказыва­ется несколько ниже температу­ры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным ох­лаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура кон­денсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферно­го воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и дав­лении поступает в регулятор по­тока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким обра­зом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в па-рообразное состояние.

Размеры испарителя выбира­ются таким образом, чтобы жид­кость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому тем­пература пара на выходе из испа­рителя оказывается выше темпе­ратуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хлада­гента испаряются, и в компрессор не попадает жидкость. Следует от­метить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого «гидравличес­кого удара», возможны поврежде­ния и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1J), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент по­стоянно циркулирует по замкну­тому контуру, меняя свое агрегат­ное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давле­ния. Граница между ними прохо­дит через нагнетательный кла­пан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регу­лятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан комп­рессора и выходное отверстие регулятора потока являются раз­делительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давле­ния находятся все элементы, ра­ботающие при давлении конден­сации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работа­ющие при давлении испарения. Несмотря на то, что существу­ет много типов компрессионных холодильных машин, принципи­альная схема цикла в них практи­чески одинакова.

Теоретический и реаль­ный цикл охлаждения.

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсо­лютного давления и теплосодер­жания (энтальпии). На диаграм­ме (рис. 2) представлена харак­терная кривая, отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответ­ствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть — состоя­нию насыщенного пара. Две кри­вые соединяются в центре в так называемой «критической точ­ке», где хладагент может нахо­диться как в жидком, так и в паро­образном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответству­ют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответ­ствующая состоянию смеси жид­кости и пара.

Рассмотрим схему теорети­ческого (идеального) цикла ох­лаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее харак­терные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаж­дения.