5. Принцип работы кондиционера

Все кондиционеры состоят из следующих частей: вентилятор, дроссель, конденсатор, компрессор, испаритель.

Компрессор сжимает фреон и принудительно заставляет его циркулировать в системе.

Конденсатор служит для превращения фреона из газа в жидкость. Обычно он находится во внешнем блоке.

Испаритель, наоборот, заставляет жидкий фреон превращаться в газ. Его действие противоположно работе конденсатора.

Дроссель понижает давление фреона, а вентиляторы охлаждают систему.

Рисунок 3.

Все части кондиционера (за исключением вентиляторов) соединены между собой при помощи тонких медных трубочек. В некоторых устройствах трубки выполнены из алюминия. По трубочкам внутри кондиционера циркулирует охладитель (чаще всего это фреон). Охладитель принимает то газообразную, то жидкую форму. От перегрева систему оберегают вентиляторы.

Когда парообразный фреон входит в компрессионное отверстие, он имеет температуру около 10-15 градусов. Его давление при этом составляет 4-5 атмосфер. В компрессоре происходит сжатие хладагента, давление возрастает в 5 раз, и температура фреона поднимается до 90 градусов.

В конденсатор поступает очень горячий фреон. Там он охлаждается, выделяя тепло, и плавно переходит в жидкое состояние. Далее фреон проходит дроссель и попадает в испаритель. Здесь жидкий агент смешивается с газообразным. Испаряясь, он создает охлаждение. После этого фреон снова поступает в компрессор, и цикл замыкается. Вот так выглядит простая схема того, как работает кондиционер.

Рисунок 4.

6. Расчет теплообменных аппаратов, входящих в систему кондиционирования кабины локомотива

1. Конструкторский расчет испарителя

В испарителе происходит передача тепла от охлаждаемого объекта к испаряющемуся (кипящему) холодильному агенту (фреону). Из смесительной камеры воздух с температурой t_см, ⁰С, охлаждается в испарителе кондиционера до температуры t_п, ⁰С, проходя вдоль трубок, в которых кипит фреон. Итак, первый теплоноситель в теплообменнике (испарителе) – воздух, который охлаждается, второй – кипящий фреон.

Испаритель представляет собой теплообменный аппарат, состоящий из труб, изогнутых в виде змеевика, в которых «течет» холодильный агент (фреон). По принципу действия испаритель аналогичен конденсатору.

Исходные данные для расчета:

- Теоретический холодильный коэффициент ε_Т =0,88

- Коэффициент теплопередачи испарителя, k=22 Вт/м²К,

- Холодопроизводительность кондиционера, Q_конд= 2320 Вт,

- Температура кипения фреона t_кип=4⁰С

- Температура точки смеси t_см =28 ⁰С

- Температура точки притока t_п = 20 ⁰С

1. Рассмотрим схемы движения теплоносителей (воздух-фреон) в испарителе для трех следующих способов:

Прямоток, противоток, перекрестный ток

Используя конкретные значения изменения начальных и конечных температур воздуха и фреона построили схемы изменения температур рабочих теплоносителей при прямотоке и противотоке для испарителя:

t₁^/ - начальная температура первого теплоносителя – воздуха (температура точки смеси t_см, ⁰С)

t₁^// - конечная температура первого теплоносителя – воздуха (температура точки притока t_п, ⁰С)

t₂^/ - начальная температура второго теплоносителя – фреона (температура точки кипения фреона)

t₂^// - конечная температура второго теплоносителя – фреона (температура точки кипения фреона)

2) Определили по каждой схеме, Δt_б и Δt_м и рассчитали по формуле средний логарифмический температурный напор для каждой схемы (прямоток, противоток):

(21)

Рассчитали для прямотока, противотока:

3) Определили площадь поверхности испарителя по формуле, м²:

(22)

Так как мы приняли начальную и конечную температуру первого теплоносителя – фреона – одинаковой, и соответственно получили одинаковые температурные напоры и площади поверхности испарителя, то выбор схемы движения в испарители не принципиален.