Принцип работы кондиционера

В основе работы любого кондиционера лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять - при конденсации. Для того чтобы понять, каким образом происходит данный процесс, рассмотрим схему кондиционера на примере сплит-системы (рис. 25).

На компрессор из испарителя (внутреннего блока) поступает газообразный фреон под низким давлением в 3-5 атмосфер и температурой 10-20 ⁰C. Компрессор сжимает фреон до давления 15-25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70-90 ⁰C, после чего поступает в конденсатор.

Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, фреон в теплообменнике охлаждается и переходит из газообразной фазы в жидкую (конденсируется) с выделением тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. На выходе конденсатора фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10-20 ⁰C выше температуры атмосферного воздуха. Из конденсатора теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). В ТРВ жидкий хладагент дросселируется, при этом на выходе давление и температура фреона существенно понижаются.

Рис. 25. Схема работы кондиционера

Таблица 11. Технические характеристики кондиционеров Sanyo серии RAX

Модель	SAP-KC77RAX	SAP-KC97RAX	SAP-KC127RAX
Внутренний блок	SAP-K77RAX	SAP-K97RAX	SAP-K127RAX
Наружный блок	SAP-C77RAX	SAP-C97RAX	SAP-C127RAX
Режим	Охлаждение	Охлаждение	Охлаждение
Мощность, БТЕ/ч
Мощность, кВт	2.1	2.5	3.5
Воздушный поток, м^3/час (скор. hi)
Удаление влаги (режим осушения), л/час	1.1	1.8	2.5
Параметры электропитания	1Ф, 50Гц
Номинальное напряжение сети, В	220 - 240
Диапазон напряжений, В	198 - 264
Ток в рабочем режиме, А	3.5 – 3.6	4.5 - 4.6	6.1 - 6.2
Потребляемая мощность, Вт	770 - 790	930 - 1000	1265 - 1345
Коэффициент производительности, Вт/Вт	2.8	2.7	2.8
Шум при работе	Вход дБ-А	34/27	36/28
Выход дБ-А

Окончание таблицы 11.

Особенности конструкции
Управление	Микропроцессорное
Скорость вращения вентилятора	3 скорости + Авто
Таймер	Таймер включения с задержкой 1 час, 12-часовой таймер вкл/выкл
Отклонение воздушного потока по	горизонтали	Ручное
вертикали	Автоматическое
Воздушный фильтр	Моющийся, с защитой от плесени
Воздухоочистительный фильтр	Моющийся, апатитовый
Компрессор	Ротационный
Диаметр трубок узкая - широкая	мм (дюймы)	6,35(1/4) - 9,53(3/8)	6.35(1/4) - 12.7(1/2)
Макс. длина трубопровода, м
Размеры корпуса
Внутренний блок Высота, мм Ширина, мм Глубина, мм Вес нетто, кг
7.5
Наружный блок Высота, мм Ширина, мм Глубина, мм Вес нетто, кг

После ТРВ жидкий фреон с низким давлением поступает в теплообменник внутреннего блока (испаритель). В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную. Данный процесс происходит с поглощением тепла, соответственно воздух, проходящий через испаритель, охлаждается. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели и производителя.

Принцип работы сплит-системы с двумя внутренними блоками показан на рис. 26.

Рис. 26. Контур циркуляции хладагента в сплит-системе

с двумя внутренними блоками. Режим охлаждения и обогрева.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Бытовой кондиционер включается в работу за 5 - 10 минут до начала занятий. Первые 10 - 15 минут занятия БК работает в режиме "вентиляция" для выравнивания температуры воздуха в помещении. Измерение температур сухого (t_c) и мокрого (t_м) термометров на входе и выходе воздуха кондиционера производится аспирационным психрометром. Полученные данные заносятся в таблицу 11.

Далее переключатель рода работы переводится в положение "кондиционирование" и в положениях 1 (сильно), 3, 6, 9 производятся замеры t_с и t_м в соответствии с табл.12. В установившемся режиме работа кондиционера должна быть циклической.

Таблица 12. Протокол испытания.

Наименование измеряемой величины	Обозначение	Размерность	Положение терморегулятора
Температура наружного воздуха	tн	°С
Температура воздуха по "сухому" термометру на входе в БК	tс^пвх	°С
Температура воздуха по "мокрому" термометру на входе в БК	tм^пвх	°С
Температура воздуха по "сухому" термометру на выходе из БК	tс^ввых	°С
Температура воздуха по "мокрому" термометру на выходе из БК	tм^ввых	°С

Продолжительность цикла t_ц = t_вкл + t_выкл должна быть не менее 10 ¸ 20 мин., где t_вкл, t_выкл - продолжительности включения и выключения компрессора.

Измерение температур сухого и мокрого термометров аспирационным психрометром, производится в момент остановки компрессора холодильной установки.

По результатам замеров построить в диаграмме d-i процессы обработки воздуха в бытовом кондиционере.

Температура наружного воздуха t_н измеряется термометром, расположенным на наружной стороне окна.

В процессе выполнения работы разность температур между наружным воздухом и воздухом в помещении может оказаться больше 10 °С; однако в процессе эксплуатации БК следует помнить, что наиболее благоприятная для здоровья человека разность температур наружного воздуха и внутри помещения не выше 10 °С.

Произвести обработку результатов измерений.

Параметры влажного воздуха, измеряемые в процессе выполнения лабораторной работы, заносятся в табл.11. Не измеряемые параметры воздуха (t_p, i, d, j, р_п) снимаются с диаграммы d-i и также заносятся в табл.13.

Таблица 13. Параметры влажного воздуха до и после обработки

	П а р а м е т р ы
Точки	tс	tм	tр	i	d	j	Р
	°С	°С	°С	кДж/кг	г/кг	%	кПа
вход 0
вход 1
вход 3
вход 6
вход 9
выход 0
выход 1
выход 3
выход 6
выход 9
tн 0
tн 1
tн 3
tн 6
tн 9

Процесс охлаждения воздуха в бытовом кондиционере может идти двояко: с изменением влагосодержания d и без изменения влагосодержания.

Если температура охлаждающей поверхности t^'_к выше температуры точки росы t_р, то процесс охлаждения воздуха будет идти при постоянном влагосодержании (линия d = const).

Если температура охлаждающей поверхности t_к ниже температуры точки росы t_р, то процесс охлаждения воздуха будет идти одновременно с его осушением, т.е. уменьшением влагосодержания (линии П-К). При этом количество сконденсированной влаги g_w из охлаждаемого воздуха составит

g_w = L_в × r_в × (d_п - d_вых), (47)

где L_в - количество воздуха, подаваемого в помещение с помощью вентилятора кондиционера, м³/с (измерить анемометром);

r_в - плотность воздуха при средней температуре процесса обработки, кг/м³;

d_п - влагосодержание воздуха до процесса обработки в БК, г/кг;

d_вых - влагосодержание воздуха после процесса обработки в БК, г/кг (d₁¸d₉).

Рис. 27. Процессы охлаждения воздуха.

Количество теплоты Q_o, отводимой с помощью бытового кондиционера из помещения определяется зависимостью

Q_o = L_в × C_в × r_в × (t_с^п_вх - t_с^п_вых), (48)

где С_в - удельная теплоемкость воздуха при средней температуре процесса обработки в БК, кДж/кг;

t_с^п_вх - температура воздуха в помещении, °С;

t_с^п_вых - температура воздуха, поступающего из кондиционера в помещение, °С.

По полученным данным построить график соответствия температуры воздуха в помещении t_п, j_п от положения ручки настройки терморегулятора Р (рис. 28).

ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМЕ И СОДЕРЖАНИЮ ОТЧЕТА

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

- формулировки цели и задач работы;

- краткое описание БК;

- расчетные формулы, результаты расчетов, графики и выводы;

- оформленный протокол испытаний, табл.12, 13;

- построенные на d-i диаграмме процессы обработки воздуха в бытовом кондиционере, рис. 27, 28.

Рис. 28. График соответствия температуры воздуха

в помещении t_п положению ручки настройки терморегулятора Р

бытового кондиционера

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. За счет чего происходит процесс осушения воздуха в бытовом кондиционере?

2. Почему отдается предпочтение циклической, а не непрерывной работе компрессора?

3. Допустима ли работа холодильной установки в непрерывном режиме? Почему?

4. О чем говорит факт, когда БК работает в режиме "кондиционирование" непрерывно?

5. Зависит ли температура воздуха в помещении, поддерживаемая с помощью БК, от тепловой нагрузки на помещение?

6. Назовите особенности БК по сравнению с центральным кондиционером.

7. За счет чего происходит охлаждение электродвигателя герметичного компрессора бытового кондиционера?

8. Будет ли происходить поддержание заданной температуры воздуха в помещении во время работы БК в режиме "кондиционирование" при открытой заслонке воздухообмена? Почему?

9. Почему при работе БК разность температур между наружным воздухом t_н и воздухом помещения t_п не должна превышать 10 °С?

Дата добавления: 2014-12-27