驕陽似火的夏天,我們坐到開了空調的汽車裏不會感到熱氣襲人。汽車空調是怎麼達到製冷效果的呢?
其實,汽車空調製冷原理同其他製冷裝置原理相同。製冷劑工質以液態在蒸發器中吸熱製冷,低溫液體吸收汽化潛熱變成製冷劑氣體被壓縮機吸入並壓縮,被壓縮的氣體壓力和溫度都增高,之後流進冷凝器,冷凝器以風冷(汽車空調均為風冷)對製冷劑氣體進行冷凝,冷凝後的高溫高壓液體儲存在冷凝器底部及儲液器中,冷凝時放出的熱量由風機帶出並散到車外,當高溫高壓的液體流經膨脹閥後,以低溫低壓的液體狀態再進入蒸發器吸收汽化潛熱而製冷,如此完成製冷循環。
汽車空調和其他空調製冷都一樣。把溫度通過人為的方式使它下降(或者說把溫度從較高的物體轉移給較低的物體)叫做“人工製冷”,簡稱“製冷”。
蒸汽壓縮循環式製冷(空調)係統都是通過4個過程來完成的。即:節流過程——蒸發過程——壓縮過程——冷凝過程。
節流,通過節流裝置,即節流閥(也稱調節閥或膨脹閥,在汽車空調中通常叫膨脹閥或孔管)。製冷劑的高壓液體經過閥的狹窄通道使其流量和壓力得到節流變小而成為低壓液體進入蒸發器,此時製冷劑的流量和壓力雖然變了,但製冷劑的液體形態仍未改變。
蒸發,通過熱交換裝置,即蒸發器。低壓液體在其中與外界(駕駛室內)的熱量進行熱交換(即傳熱,實際為吸熱)而產生沸騰(汽化)現象。從而使空間的溫度不斷得到降低。沸騰(汽化)後產生低壓製冷劑蒸氣,從而改變了製冷劑的形態,由低壓液體改變成低壓氣體,但壓力未改變。
壓縮,通過氣體壓縮裝置,即製冷壓縮機。低壓低溫製冷劑氣體被壓縮機吸入,經過壓縮,變為高壓高溫氣體排出。在這其間隻改變了壓力,氣體的形態未改變。
冷凝,通過熱交換裝置,即冷凝器(也稱散熱器)。高壓高溫製冷劑氣體在其中將熱量傳遞給外界(實際為放熱)而冷凝(冷卻)成高壓液體,從而又改變了製冷劑的形態,由高壓蒸氣改變成高壓液體,但壓力未改變。
整個製冷過程就是通過這4個裝置形成一個循環係統來完成的,係統用管道將此連接,製冷劑在此係統中如此反複循環,從而不斷使溫度得到降低。
為了使製冷能正常進行,係統在冷凝器通向膨脹閥之間加設了儲液幹燥器(通常稱幹燥過濾器或幹燥瓶),幹燥和過濾製冷劑中的水分和雜質,並儲存製冷循環所需要的製冷劑。
此外還有一些附屬裝置,如冷凝器用的散熱電子風扇,蒸發器用的鼓風機,這些都是必不可少的。有些在低壓側蒸發器至壓縮機之間還加設了氣液(油)分離器等。為了使空調係統能安全自動運行,係統在高低壓側分別設置了壓力控製器(壓力開關);低壓側的蒸發器上設置了溫度控製器(溫度感應器或傳感器);整個電氣係統由電腦或控製器控製,實現自動化運行。
知識點
冷凝
冷凝是氣體或液體遇冷而凝結,如水蒸氣遇冷變成水,水遇冷變成冰。溫度越低,冷凝速度越快,效果越好。
延伸閱讀
蒸發器,一種間壁式熱交換設備。低溫低壓的液態製冷劑在傳熱壁的一側汽化吸熱,從而使傳熱壁另一側的介質被冷卻。被冷卻的介質通常是水或空氣,為此蒸發器可分為兩大類,即:1.冷卻液體(水或鹽水)的蒸發器,這種蒸發器又可分為臥式殼管式蒸發器(製冷劑在管外蒸發的為滿液式,製冷劑在管內蒸發的稱幹式)和立管式冷水箱。2.冷卻空氣的蒸發器,這種蒸發器有可分為兩大類,一類是空氣做自然對流的蒸發排管,如廣泛使用於冷庫的牆排管、頂排管,一般是做成立管式、單排蛇管、雙排蛇管、雙排U形管或四排U形管式等形式;另一類是空氣被強製流動的冷風機,冷庫中使用的冷風機係做成箱體形式,空調中使用的通常係做成帶肋片的管簇,在這種冷卻器中,製冷劑靠壓差、液體的重力或液泵產生的壓頭在管內流動,因為被冷卻的介質是空氣,空氣側的放熱係數很低,所以蒸發器的傳熱係數也很低。為了提高傳熱性能,往往是采取增大傳熱溫差、傳熱管加肋片或增大空氣流速等措施來達到目的。此外,還有冷卻固體物料的接觸式蒸發器。