Перенос тепла при конденсации и испарении
Главные задачи кондиционера – обогреть и охладить воздух, который уже находится в помещении. Охлаждается воздух с помощью компрессионного цикла охлаждения, который основан на двух физических явлениях:
1.При конденсации пара выделяется тепло.
2.Когда жидкость испаряется, теплота поглощается из внешней среды.
Температура кипения жидкости напрямую зависит от давления извне. Чем выше давление, тем больше и температура кипения.
В холодильной машине используется большая теплота парообразования жидкостей. В испарителе (где воздух обдувает трубки) кипящий фреон превращается в пар, поскольку вбирает тепло из потока воздуха, охлаждая его.
Однако в холодильной машине происходит не только испарение фреона, но и обратный процесс превращения из пара в жидкость (конденсации). При этом выделяется теплота, которая выходит во внешнюю среду. Температура конденсации, как и кипения, зависит от давления извне. Если давление повышено, конденсация возможна и при достаточно высоких температурах.
При переносе тепла на улицу из помещения кондиционер расходует электричество на сжатие и перекачку хладагента. Но при этом его производительность холода от трех до пяти раз выше, чем мощность которую он потребляет.
Схема холодильной машины (кондиционера)
Четыре основных элемента компрессионного цикла охлаждения:
•Компрессор
•Конденсатор
•Испаритель
•регулятор потока
Эти элементы соединены в замкнутую систему трубопроводами. И по этой системе циркулирует хладагент (чаще фреон), а компрессор холодильной машины производит циркуляцию хладагента по контуру.
Схема компрессионного цикла охлаждения
Хладагент постоянно перемещается в холодильной машине, при этом он меняет агрегатное состояние в связи со сменой давления и температуры. В каждом цикле есть два разных уровня давления. При высоком давления хладагент конденсируется, а при низком конденсированный хладагент становится паром. Граница между низким и высоким давлением проходит на выходе из компрессора через нагнетательный клапан и на выходе из регулятора потока.
В оконном моноблочном кондиционере все элементы находятся в одном корпусе, но испаритель в той части, что обращена в комнату, а конденсатор в уличной. А в сплит-системе конденсатор и компрессор расположены во внешнем блоке, а испаритель - во внутреннем блоке. Чтобы улучшить теплопередачу теплообменники обдуваются вентиляторами.
Тепловой насос - обогрев помещения с помощью кондиционера
Если кондиционер работает в режиме обогрева, то его конденсатор и испаритель меняются функциями. Тепло кондиционер переносит в помещение с улицы. При этом хладагент движется по холодильному контуру в обратном направлении. Это называется тепловым насосом и как правило используется весной и осенью. Процесс этот происходит следующим образом. Компрессор увеличивает давление хладагента и направляет фреон в испаритель. Внутри помещения хладагент превращается в жидкость и перетекает в капилляр. Там его давление снижается, и он превращается в смесь жидкости и пара с низким давлением и температурой. Потом смесь выходит в конденсатор, который расположен на улице, поглощает из внешнего воздуха тепло и испаряется. И цикл работы теплового насоса снова повторяется. При этом тепловой насос нельзя использовать зимой для обогрева помещения.
