Общие положения
Прежде чем заняться рассмотрением устройства автомобильного кондиционера, предлагаем усвоить пять основных принципов, почерпнутых нами из японской методички для подготовки «кондиционерных» специалистов – их вдалбливают будущим механикам на первом же занятии. Эти принципы просты, понятны любому человеку, даже не имеющему ни малейшего представления о термодинамике, и исключительно полезны – они в дальнейшем помогут нам не путаться в элементарных вещах.
Первый. Охлаждение – это удаление тепла. Назначение кондиционера: удалять тепло из салона автомобиля быстрее, чем оно поступает в салон извне (прямые солнечные лучи, теплый ветер, жар от нагретого солнцем асфальта) и образуется внутри.
Второй. Тепло всегда перетекает от горячего к холодному и никогда обратно. Поскольку стопроцентной изоляции не бывает, тепло в принципе не может быть сохранено. Возможно лишь изменение скорости его оттока, на что влияет качество изоляции. Теплообмен происходит до тех пор, пока сохраняется разность температур.
Третий. Жидкости поглощают тепло при переходе в газообразное состояние (образование пара, в частности, при кипении).
Четвертый. Пар при конденсации и переходе в жидкое состояние отдает тепло, причем количество выделяемого тепла в точности равно тому, которое было затрачено на испарение жидкости.
Пятый. Температура, при которой происходит кипение жидкости, зависит от давления. При снижении давления жидкость кипит при меньшей температуре, повышение давления приводит к смещению точки кипения вверх по шкале термометра.
Теперь мы теоретически подкованы не хуже японских механиков; осталось посмотреть, как эти принципы воплощаются на практике.
Устройство и схема работы кондиционера
Перечислим основные узлы кондиционера: испаритель, компрессор, конденсатор, ресивер-осушитель, расширительный клапан и соединяющие все эти агрегаты трубопроводы (см. схему).
Удаление тепла из салона, его перенос и выброс в окружающую среду осуществляется специальным веществом – хладагентом, который циркулирует в системе, превращаясь из жидкости в газ и обратно.
Теперь подробнее об устройстве и функциях каждого узла.
Начнем с компрессора. Это устройство, разделяющее части системы с низким и высоким давлением. Компрессор принимает забравший тепло в испарителе хладагент в виде пара, сжимает его и перекачивает в трубопровод, ведущий к конденсатору.
В подавляющем большинстве кондиционеров компрессор представляет собой двухцилиндровый поршневой насос. Исключение составляют, пожалуй, только агрегаты General Motors, которые бывают и пяти-, и шестицилиндровыми. Схема работы обычная – цилиндры, поршни, клапаны... Единственное, что стоит отметить, – высокая точность изготовления.
Компрессор приводится в действие от автомобильного двигателя обычно посредством ременной передачи. Крутящий момент передается через электромагнитную муфту сцепления, которая включает-выключает привод компрессора по команде термостата – этим поддерживается нужный режим работы кондиционера, в частности строго определенный период размораживания испарителя.
Компрессор нагнетает хладагент в виде перегретого пара в конденсатор – в обиходе его часто называют дополнительным радиатором. Собственно, это и есть радиатор. Змеевик из медных трубок, «обросший» тонкими пластинчатыми ребрами – ничего необычного, все просто. В конденсаторе происходит конденсация газообразного хладагента и превращение его в жидкость. Поскольку пар, под высоким давлением поступающий в конденсатор, имеет более высокую температуру, чем обтекающий ребра забортный воздух (для активизации обдува иногда рядом с конденсатором устанавливают вентилятор), происходит отдача тепла хладагента воздуху, и по мере отдачи тепла пар конденсируется.
Следует отметить, что в реальных конструкциях полного перехода хладоагента из газа в жидкость и обратно достичь не удается. Небольшая часть перекачиваемого компрессором газообразного хладагента переходит в жидкое состояние еще до входа в конденсатор – в трубопроводе, соединяющем эти агрегаты. Этой жидкости ничтожно мало, и она почти не оказывает влияния на работу системы, поэтому никто из производителей кондиционеров не пытается бороться с этим явлением; считают, что затраты на его ликвидацию того не стоят.
Подобная ситуация, только «с обратным знаком», наблюдается на выходе из конденсатора – не весь хладагент успевает конденсироваться; некоторая его часть идет дальше по системе в виде газа. Это тоже не страшно, поскольку в следующем за конденсатором агрегате – ресивере-осушителе – происходит окончательная конденсация хладагента.
Ресивер-осушитель внешне представляет собой цилиндрическую металлическую емкость с двумя штуцерами для подсоединения входного и выходного шлангов и, как правило, со смотровым окном, позволяющим видеть находящийся внутри хладагент.
Ресивер-осушитель, как это можно заметить по названию, состоит из двух различных по назначению секций – ресиверной и осушительной. В ранних конструкциях кондиционеров эти секции были выполнены отдельными блоками; теперь же все содержится «в одном флаконе».
Ресиверная (приемная) секция нужна для накопления большого (по сравнению с другими агрегатами системы) количества жидкого хладагента. Зачем копить?
Во-первых, для стабилизации потока хладагента. Компрессор, работая поршнями, выдает хладагент порциями, а следующим за ресивером агрегатам – терморегулирующему клапану и испарителю – нужно ровное течение жидкости – они очень чувствительны к колебаниям. Жидкость входит в ресивер толчками, эти толчки гасятся в большом объ- еме, и на выходе получается ровный поток. (Механик-установщик кондиционеров объяснил это так: «Если бы не было ресивера, хладагент приходил бы в испаритель так: пых-пых-пых, что очень плохо. А так он идет сплошным шшшшш, что очень хорошо». И почему так не пишут в справочниках? Никакой зауми, и все ясно.) Во-вторых, использование ресивера избавляет от необходимости точно отмерять количество хладагента, закачиваемого в систему. Не будь ресивера, пришлось бы считать миллиграммы. А так – сто грамм туда, сто грамм сюда от рекомендованной загрузки – не имеет значения. Хладагент в кондиционер обычно «кладут с избытком» для того, чтобы компенсировать потери от почти неизбежных мельчайших утечек – система должна быть абсолютно герметичной, но наличие большого количества соединений тому не способствует.
Осушительная секция – это, попросту говоря, уложенный на дно ресивера мешочек из металлической сетки, заполненный поглощающим влагу веществом, – откуда в системе берутся капельки воды, мы расскажем ниже. Некоторые производители даже не утруждают себя тем, чтобы закрепить мешочек внутри резервуара; при встряхивании агрегата слышно, как он там болтается, – это не повод для беспокойства, просто такая конструкция. Есть модели, где мешочек не используется; в них поглотитель зажат между двумя металлическими сетками. Почти все фирмы в дополнение к сеткам устанавливают в ресивере- осушителе еще и фильтр из специального материала, напоминающего вату, для очистки хладагента от механических примесей. Однако есть производители, считающие, что можно обойтись и без фильтра.
Из ресивера-осушителя жидкий хладагент направляется в терморегулирующий клапан (ТРК), иначе называемый терморегулирующим вентилем (ТРВ). Расположенный на впускной стороне испарителя, он отделяет высоконапорную часть системы от низконапорной. ТРК – основной управляющий элемент системы кондиционирования (электронику системы климат-контроля мы в расчет не берем, сейчас речь только о кондиционере).
Функция ТРК – резко понизить давление хладагента без изменения его состояния: на входе и внутри клапана – жидкость высокого давления, на выходе – жидкость низкого давления. Такой перепад давления в дальнейшем, в испарителе, заставит хладагент кипеть (он бы уже давно кипел, да точка кипения до этого была «повышена» высоким давлением; см. принцип ° 5 в начале статьи), т. е. превращаться в пар, а значит, поглощать тепло (принцип ° 3).
ТРК отмеривает хладагент строго определенными порциями. От точности регулировки этого клапана зависит работа кондиционера в целом. Если ТРК выдает слишком много хладагента, происходит затопление испарителя и выкипание жидкости затрудняется, что снижает эффективность отбора тепла. Кроме того, невыкипевший жидкий хладагент, пройдя «без толку» через испаритель, попадает в следующий агрегат – компрессор и может вывести его из строя.
Другая крайность: если на выходе ТРК хладагента слишком мало, то испаритель работает в режиме «истощения» и тоже не обеспечивает охлаждения, поскольку хладагент выкипает, не успевая дойти до испарителя.
Рассмотренная схема управления потоком хладагента – самая простая, если не сказать примитивная. В современных конструкциях кондиционеров все гораздо сложнее. Вместе с обычным ТРК, а иногда и вместо него, используют массу различных устройств, помогающих точно выдерживать режим работы си- стемы, – всевозможные клапаны, регуляторы, перепускатели, отсекатели и т. п., расположенные в разных точках магистрали. Их придумано очень много; это тема узкоспециальная, мы ее рассматривать не будем. Важно понять общий принцип управления потоком, а для этого достаточно и рассказанного.
Итак, хладагент, подготовленный всеми описанными агрегатами к выполнению своей основной функции – поглощать тепло, доходит наконец до испарителя – агрегата, находящегося в салоне автомобиля (обычно он представляет собой часть системы обогрева-охлаждения-вентиляции салона и скрыт в глубине передней панели, иногда выполнен в виде подвесного блока).
Испаритель – это «радиатор наоборот». Как было сказано выше, на выходе из ТРК при низком давлении хладагент представляет собой жидкость. Дальше, сразу после входа в испаритель, начинается кипение, и по мере продвижения по трубкам испарителя хладагент превращается в пар. Процесс идет с поглощением тепла, ребра испарителя охлаждаются, холод «снимается» с ребер и вентиляторами гонится в салон. А газообразный хладагент идет в компрессор на следующий виток.
Вот, собственно, и весь цикл.
Кондиционер свими руками статья 2.
Комментариев нет:
Отправить комментарий