Werkingsprincipe van de koelunit

Om kunstmatige kou te verkrijgen, gebruikt de technologie de eigenschap van een vloeistof om het kookpunt afhankelijk van de druk te veranderen.

Om een ​​vloeistof in stoom te veranderen, moet er een bepaalde hoeveelheid warmte aan worden toegevoerd. Integendeel, de transformatie van stoom in vloeistof (het condensatieproces) vindt plaats wanneer warmte uit de stoom wordt verwijderd.

De koelunit bestaat uit vier hoofdonderdelen: een compressor, een condensor, een regelklep en een luchtkoeler (verdamper), in serie met elkaar verbonden door pijpleidingen.

In dit schema volgens gesloten kring er circuleert een koelmiddel - een stof die bij lage temperaturen kan koken, afhankelijk van de dampdruk in de luchtkoeler. Hoe lager deze druk, hoe lager het kookpunt. Het kookproces van het koelmiddel gaat gepaard met het verwijderen van warmte omgeving, waarin de luchtkoeler zich bevindt, waardoor dit medium wordt gekoeld.

De in de luchtkoeler gevormde koelmiddeldampen worden door de compressor afgezogen, daarin gecomprimeerd en in de condensor gepompt. Tijdens het compressieproces nemen de druk en de temperatuur van de koelmiddeldamp toe. Zo creëert de compressor enerzijds een verlaagde druk in de luchtkoeler, die nodig is om het koelmiddel bij een lage temperatuur te laten koken, en anderzijds een verhoogde persdruk, waarbij de overdracht van het koelmiddel uit de luchtkoeler plaatsvindt. compressor naar de condensor is mogelijk.

In de condensor condenseren hete koelmiddeldampen, d.w.z. ze worden omgezet in vloeistof. Dampcondensatie treedt op als gevolg van het verwijderen van warmte door luchtkoeling van de condensor.

Om koude te verkrijgen is het noodzakelijk dat de kook- (verdampings)temperatuur van het koelmiddel lager is dan de temperatuur van het gekoelde medium.

De AR-3 koelunit is een enkele unit gemonteerd op een frame met een warmte-isolerende wand die het verdampingsgedeelte (luchtkoeler) scheidt van de rest van de apparatuur. Het verdampingsgedeelte komt binnen in de opening die in de voorwand van de laadruimte is gemaakt. Buitenlucht door de condensor gezogen Axiaalventilator in de machinekamer.

Op dezelfde as als de condensorventilator bevindt zich een luchtkoelerventilator, die lucht in de bagageruimte circuleert.

In de AR-3-koelunit zijn er dus twee onafhankelijke lucht systemen:
— gekoeld luchtcirculatiesysteem in de laadruimte (lucht van de vloer van de laadruimte wordt via een geleideluchtkanaal door een axiale ventilator in de luchtkoeler gezogen, gekoeld en afgevoerd onder het plafond van de laadruimte);
— condensorkoelsysteem.

Een axiale ventilator in de machinekamer zuigt lucht uit de omgeving aan via de lamellen van het voorpaneel van de carrosserie, komt de condensor binnen, koelt deze af en gooit deze naar buiten via de lamellen die op de zijdeuren van de machinekamer zijn geïnstalleerd.

Om de carburateurmotor te koelen, wordt lucht door een speciaal venster in de voorwand van de carrosserie aangezogen en in de motorruimte vrijgegeven. De verwarmde lucht uit de machinekamer stroomt naar buiten via de lamellen van de zijdeuren.

Bedieningspaneel en alle automatiseringsapparaten, evenals meetinstrumenten bevinden zich aan de linkerzijde (in de richting van het voertuig) van de koelunit en hebben vrije toegang.

Brandstof wordt aan de carburateurmotor geleverd vanuit een tank die in het bovenste deel van de unit is gemonteerd.

De koelunit is een gesloten hermetisch systeem dat uit vier hoofdonderdelen bestaat: een luchtkoeler, een freoncompressor, een condensor en een thermostatische klep, in serie verbonden door pijpleidingen. Dit systeem is gevuld met het koelmiddel Freon-12, dat er voortdurend in circuleert en van het ene onderdeel naar het andere gaat.

De compressor zuigt tijdens het koken gevormde freondampen uit de luchtkoeler 8 aan en comprimeert deze tot condensatiedruk. Gelijktijdig met de toename van de dampspanning stijgt ook hun temperatuur tot 70-80 °C. Verwarmde freondamp uit de compressor wordt door een pijpleiding in de condensor gepompt. In de condensor condenseert freondamp, d.w.z. het verandert in vloeistof. Condensatie van dampen vindt plaats als gevolg van verwijdering ervan. warmte door lucht die op het buitenoppervlak van de condensor blaast.

Vloeibare freon uit de condensor komt de ontvanger binnen (reservecontainer). Vanuit de ontvanger wordt vloeibare freon naar de warmtewisselaar geleid, waar het, door de spoelen heen, onderkoeld wordt als gevolg van warmte-uitwisseling met koude freondamp die er vanuit de luchtkoeler naar toe beweegt. Vervolgens komt de vloeibare freon de filterdroger binnen, waar deze wordt gereinigd van vocht en verontreinigingen door een droogmiddel: silicagel.

Rijst. 2. Koeling
1 - bedieningspaneel; 2 - instrumentenpaneel; 3 - ventilatorblok; 4 - condensor 5 - filterdroger; 9- warmtewisselaar; 10- thermische isolatiemuur; 1e motor UD-2; 15 - relaisregelaar PP24-G; 16 - thermostatische pressor FV-6; 19 - elektromotor A-51-2;

Vanuit de filterdroger wordt vloeibare freon naar een temperatuurregelklep geleid, die dient om de hoeveelheid freon die de luchtkoeler (verdamper) binnenkomt te regelen.

In een thermostatische klep, die door een gat met een kleine diameter gaat, wordt freon gesmoord, d.w.z. de druk wordt scherp verlaagd. In dit geval neemt de druk af van condensatiedruk naar verdampingsdruk.

Een afname van de druk leidt tot een afname van de freontemperatuur. Freon in de vorm van een damp-vloeistofmengsel komt de luchtkoeler binnen via een vloeistofverdeler en de cyclus wordt herhaald.

Freon, dat onder lage druk door de luchtkoelerbuizen stroomt, kookt intens en gaat, verdampend, over van een vloeibare toestand naar een damptoestand.

De warmte die nodig is voor de verdamping (latente verdampingswarmte) wordt door freon door de wanden van de luchtkoeler geabsorbeerd uit de lucht in de laadruimte die door een ventilator door het geribbelde oppervlak van de luchtkoeler wordt geblazen.

Rijst. 3. Diagram van de luchtstroom in een koelunit: A-luchtstroom voor het koelen van de condensor; B - luchtstroom voor het koelen van een carburateurmotor

Onder deze omstandigheden daalt de luchttemperatuur van de laadruimte en worden de producten die zich in de laadruimte bevinden en hun warmte overdragen aan de koudere lucht, gekoeld.

De thermostatische klep verdeelt het freonsysteem in twee delen: de hoofdleiding hoge druk(pers- of condensatiedruk) - van de persholte van de compressor naar de thermostatische klep en lagedrukleiding (zuig- of verdampingsdruk) - van de thermostatische klep naar de zuigholte van de compressor.

Vanuit de luchtkoeler worden freondampen door een compressor door de zuigleiding gezogen en naar de warmtewisselaar gevoerd, waar ze, via de tussenbuisruimte, oververhit raken door vloeibare freon die door de spiraal stroomt. Vervolgens komt de freondamp de compressor binnen en vindt het verder beschreven proces van freoncirculatie in de koeleenheid plaats in een gesloten cyclus.

In de condensor geeft freon, die van damp in vloeistof verandert, warmte af aan de geblazen lucht uit de omringende atmosfeer, en in de luchtkoeler, die van vloeistof in damp verandert, absorbeert het warmte uit de lucht in de laadruimte, waardoor de temperatuur wordt verlaagd. temperatuur in de bagageruimte.

In de koeleenheid circuleert dus het koelmiddel - freon-12, dat zelf niet wordt verbruikt, en alleen de mechanische energie van de compressor, aangedreven door een carburateur of elektromotor, wordt gebruikt om koude te produceren.

Het vermogen van een koelunit wordt bepaald door de koelcapaciteit per bedrijfsuur en wordt gemeten door de hoeveelheid warmte (kilocalorieën per uur) die de koelunit binnen een uur kan verwijderen uit de gekoelde omgeving, in dit geval uit de laadruimte van de koelkast.

De compressor van de koelunit wordt via een V-snaaraandrijving aangedreven door een carburateurmotor en bij werking via een elektrisch netwerk door een elektromotor.

Vanaf de compressorpoelie wordt de beweging ook via een V-snaar doorgegeven aan de generator Gelijkstroom en een ventilatoras die luchtstromen door de condensor en luchtkoeler creëert.

De temperatuur (van -15° tot +4 °C) in de laadruimte van de carrosserie wordt automatisch op peil gehouden met behulp van een thermisch relais met twee standen TDDA.

Wanneer het nodig is om een ​​positieve temperatuur in de laadruimte van de carrosserie te handhaven, kan de koelcapaciteit van de installatie sterk worden verminderd met behulp van een regelklep op de zuigleiding. In dit geval moet de klepspoel helemaal met de klok mee worden gedraaid.

Industriële koelapparatuur behoorlijk geworden breed gebruik in de meeste verscheidene velden productie. Het belangrijkste toepassingsgebied van eenheden en installaties die behoren tot deze klas, is om zeker te blijven temperatuur omstandigheden noodzakelijk voor langdurige opslag van de meeste diverse goederen, materialen en stoffen. Ze worden ook gebruikt om vloeistoffen te koelen etenswaren, chemische grondstoffen, technologische mengsels, enz.

Belangrijkste kenmerken van industriële koelapparatuur

Gebruikt in de industrie, is het in staat bedrijfstemperaturen te creëren van -150 tot +10C. Eenheden die tot deze klasse behoren, zijn aangepast om onder vrij zware omstandigheden te werken en hebben dat ook gedaan hoge graad betrouwbaarheid van componenten.

Industriële koelmachines werken volgens dit principe warmtepomp, waarbij energie wordt overgedragen van de warmtezender naar het koellichaam. In de overgrote meerderheid van de gevallen is de rol van de eerste de omgeving en is het ontvangende object het koelmiddel. Dit laatste behoort tot de klasse van stoffen die kunnen koken bij een druk van 1 atm en een temperatuur die aanzienlijk verschilt van de externe omgeving.

Industriële koelapparatuur bestaat uit 8 hoofdcomponenten:

• compressor;
• verdamper;
• Stroomregelaar;
• fan;
• magneetventiel;
• omkeerklep;

De condensor zuigt dampen aan van een stof die als koelmiddel fungeert, waarbij de druk en temperatuur stijgen. Hierna komt het koelmiddel de compressoreenheid binnen, waarvan de belangrijkste parameters compressie en verplaatsing zijn. De condensor koelt de verwarmde koelmiddeldamp af, waardoor thermische energie wordt overgedragen aan de omgeving. De verdamper is het onderdeel waar het gekoelde medium en de koelmiddeldamp doorheen gaan.

Voor het koelen van vrij grote volumes worden industriële koelmachines en -installaties ingezet, die worden toegepast in magazijnen, groentemagazijnen, vrieslijnen, vriestunnels, maar ook grote en ingewikkelde systemen conditionering. In het bijzonder dit koelapparatuur meestal gebruikt voor industriële behoeften in verwerkingswinkels etenswaren(vlees, gevogelte, vis, melk, etc.)

Classificatie van industriële installaties

Alle industriële koelunits zijn onderverdeeld in compressie en absorptie. In het eerste geval is de koelapparatuur een stoomcondensatiemachine die het koelmiddel comprimeert via compressor- of turbocompressoreenheden. Dergelijke systemen gebruiken freon of ammoniak, als de meest effectieve stoffen in termen van temperatuurabsorptie.

Absorptie-eenheden condenseren het dampvormige koelmiddel met behulp van een vaste of vloeibare absorberende substantie, waaruit de werksubstantie verdampt bij verhitting als gevolg van een hogere partiële druk. Deze eenheden kunnen continu of periodiek werken, waarbij het eerste type eenheden wordt onderverdeeld in pompen en diffusie.

Koelapparatuur van het compressortype verschilt afhankelijk van het type compressorontwerp in open, semi-hermetische en gesloten eenheden. Afhankelijk van de koelmethode condensator eenheid De machines zijn uitgerust met water- of luchtkoelingsystemen. Absorptie-eenheden gebruiken tijdens bedrijf een grotere hoeveelheid water en hebben aanzienlijke afmetingen en gewicht. Ze hebben een aantal voordelen ten opzichte van compressorkoelunits, met name eenvoud van ontwerp, hogere betrouwbaarheid van componenten, evenals de mogelijkheid om goedkope warmtebronnen te gebruiken en een stille werking.

Afhankelijk van de kracht van de industrie koelapparatuur De hoeveelheid mogelijke thermische energie-emissies wordt berekend. Deze warmte kan op 3 manieren worden gebruikt:
- in het milieu. De warmteoverdracht vindt plaats via een externe compressor.
- V productie kamer. In dit geval wordt de toegewezen thermische energie Hiermee kunt u geld besparen dat nodig is voor verwarming.
- energieterugwinning. De gegenereerde warmte wordt overgebracht naar de plek waar deze het meest nodig is.

Belangrijkste soorten industriële koelapparatuur

Bij het kiezen van industriële koelapparatuur moet u zich op het belangrijkste concentreren technische specificaties voorgestelde modellen. Zou betaald moeten worden Speciale aandacht over de maximale hoeveelheid warmte die vrijkomt, evenals de dynamiek ervan tijdens de productieploeg. Daarnaast is het belangrijk om rekening te houden met de hydraulische weerstand van de units en componenten van het systeem. Het is noodzakelijk om de richting van de warmteafvoer te bepalen en ook te beslissen over de mogelijkheid om het volledige koelsysteem te dupliceren.

Tegenwoordig worden de volgende soorten koelapparatuur het vaakst in de industrie gebruikt:

• . Dit type eenheden worden gebruikt in de vlees-, worst-, vis- en bakkerijproductie.
• kasten en snelvrieskamers. Apparatuur van dit type wordt gebruikt in bedrijven die betrokken zijn bij de productie van vis-, vlees- en groenteproducten, evenals bij de verwerking en opslag van fruit, bessen, enz.
• voedselkoelers. Dit type koelmachine is uitstekend geschikt voor koeling diverse vloeistoffen en individuele categorieën etenswaren;
• koelmachines voor het koelen van kunststoffen. Dergelijke units worden gebruikt voor het koelen van ruwe polymeren en eindproducten.
• vloeistofafscheiders en -ontvangers en -collectoren;
• ijskoude tunnels. Dit type apparatuur wordt gebruikt voor het invriezen van stuk-, verpakte en verpakte goederen in grote hoeveelheden.

Om te navigeren wanneer keukenapparatuur uitvalt, worden veel huisvrouwen gedwongen het werkingsprincipe van veel apparaten te begrijpen, zoals een elektrisch fornuis, magnetron, koelkast en andere. Hoofdfunctie koelkamer- het vers houden van voedzaam voedsel, dus het moet constant werken en de diensten van een reparatiespecialist kunnen niet onmiddellijk worden gebruikt. Als u begrijpt hoe een koelkast werkt, kunt u geld en tijd besparen, en veel fouten kunnen met uw eigen handen worden gerepareerd.

Interieur koelkast

Iedereen weet hoe een koelkast werkt, in eenvoudige woorden- deze apparatuur vriest en koelt een grote verscheidenheid aan producten, waardoor bederf enige tijd wordt voorkomen.

Niet iedereen kent echter bepaalde kenmerken van dit apparaat: waar bestaat een koelkast uit, waar komt de kou vandaan in het binnenvlak van de kamer, hoe wordt deze door de koelkast gecreëerd en waarom wordt het apparaat van tijd tot tijd uitgeschakeld.

Om deze problemen te begrijpen, is het noodzakelijk om het werkingsprincipe van de koelkast in detail te bekijken.. Om te beginnen merken we op dat koude luchtmassa's niet vanzelf ontstaan: de luchttemperatuur in de kamer daalt tijdens de werking van de unit.

Deze koelapparatuur bestaat uit verschillende hoofdonderdelen:

• koelmiddel;
• verdamper;
• condensator;
• compressor.

De compressor is het hart van elke koelunit.. Dit element is verantwoordelijk voor het circuleren van het koelmiddel door een groot aantal speciale buizen, waarvan sommige zich aan de achterkant van de koelkast bevinden. De overige onderdelen zijn verborgen in de binnenkant van de kamer onder het paneel.

Tijdens bedrijf wordt de compressor, net als elke motor, aanzienlijk verwarmd, dus hij heeft enige tijd nodig om af te koelen. Om te voorkomen dat dit apparaat door oververhitting zijn functionaliteit verliest, heeft het een ingebouwd relais dat het elektrische circuit opent bij bepaalde temperatuurniveaus.

De buizen op het buitenoppervlak van de koelapparatuur zijn de condensor. Het is ontworpen om thermische energie naar buiten af ​​te geven. De compressor pompt het koelmiddel en stuurt het onder hoge druk naar de condensor. Als gevolg hiervan wordt een stof met een gasvormige structuur (isobutaan of freon) vloeibaar en begint deze op te warmen. Overtollige warmte wordt afgevoerd naar de ruimte, zodat het koelmiddel wordt gekoeld van nature. Om deze reden is het verboden om verwarmingsapparaten naast koelkasten te installeren.

Eigenaren die op de hoogte zijn van het werkingsprincipe van een koelkast proberen hun “ keuken assistent" het meest optimale omstandigheden voor het koelen van de condensor en compressor. Hierdoor kunt u de levensduur ervan verlengen.

Om koude te verkrijgen, bevindt zich in de binnenkamer nog een deel van het buizensysteem, waar de vloeibaar gemaakte gasvormige substantie na de condensor naar wordt gestuurd - dit wordt de verdamper genoemd. Dit element wordt van de condensor gescheiden door een droogfilter en een capillair. Koelprincipe in de kamer:

• Eenmaal in de verdamper begint freon te koken en uit te zetten, waarbij het opnieuw in gas verandert. In dit geval wordt thermische energie geabsorbeerd.
• De buizen in de kamer koelen niet alleen de luchtmassa's van de unit, maar koelen ook zichzelf.
• Het koelmiddel wordt vervolgens teruggestuurd naar de compressor en de cyclus herhaalt zich.

Om te voorkomen dat voedzaam voedsel in de koelkast bevriest, heeft het apparaat een ingebouwde thermostaat. Een speciale schaal maakt het mogelijk om de gewenste mate van koeling in te stellen en daarna te bereiken vereiste waarden de apparatuur wordt automatisch uitgeschakeld.

Modellen met één kamer en twee kamers

De luchtkoeleenheid in elke koelkast heeft algemeen principe apparaten. Wel verschillen in functioneren diverse apparatuur bestaat nog steeds. Ze zijn gebaseerd op de eigenaardigheden van de koelmiddelbeweging in koelkasten met één of twee kamers.

Het diagram dat hierboven werd gepresenteerd, is typisch voor modellen met één kamer. Ongeacht de locatie van de verdamper zal het werkingsprincipe hetzelfde zijn. Echter, als diepvries zich onder of boven het koelcompartiment bevindt, dan is een extra compressor nodig voor een stabiele en volledige werking van de koelkast. Voor de vriezer zal het werkingsprincipe hetzelfde zijn.

Het koelgedeelte, waarin de temperatuur niet onder nul komt, start pas nadat de vriezer voldoende is afgekoeld en is uitgeschakeld. Juist op dit moment wordt het koelmiddel uit het vriessysteem naar kamers met een positieve temperatuur gestuurd en vindt de verdampings-/condensatiecyclus op een lager niveau plaats. Daarom is het onmogelijk om precies te zeggen hoe lang de koelapparatuur moet werken voordat automatische uitschakeling. Het hangt allemaal af van de instellingen van de thermostaat en het volume van de vriezer.

Snelle bevriezingsfunctie

Deze functie is typisch voor koelkasten met twee kamers. In deze modus kan de koelkast geruime tijd continu werken. Snelvriezen is ontworpen voor het efficiënt invriezen van voedsel in grote volumes..

Na het activeren van de optie lichten speciale LED-indicatoren op het paneel op, wat aangeeft dat de compressor draait. Hier moet u er rekening mee houden dat de werking van het apparaat niet automatisch wordt gestopt en dat het te lang laten werken van de koelkast de toestand ervan negatief kan beïnvloeden.

Na handmatige uitschakeling van de unit gaan de indicatoren uit en wordt de compressoraandrijving uitgeschakeld.

Moderne koelkasten zijn uitgerust met een groot aantal verschillende functies. En tegenwoordig weten huisvrouwen van het bestaan ​​van de automatische ontdooifunctie. Er zijn antivries- en druppelkoelsystemen gemaakt menselijk leven veel eenvoudiger, maar het werkingsprincipe van de koelkast blijft hetzelfde.

Basisconcepten met betrekking tot de bediening van een koelmachine

Koeling in airconditioners wordt geproduceerd door warmte uit kokende vloeistof te absorberen. Als we het hebben over een kokende vloeistof, beschouwen we deze uiteraard als heet. Dit is echter niet helemaal waar.

Ten eerste hangt het kookpunt van een vloeistof af van de omgevingsdruk. Hoe hoger de druk, hoe hoger het kookpunt, en omgekeerd: hoe lager de druk, hoe lager het kookpunt. Onder normale omstandigheden luchtdruk, gelijk aan 760 mm Hg. (1 atm), water kookt bij plus 100°C, maar als de druk laag is, zoals in de bergen op een hoogte van 7000-8000 m, zal het water beginnen te koken bij een temperatuur van plus 40-60°C .

Ten tweede, wanneer dezelfde voorwaarden verschillende vloeistoffen hebben verschillende kookpunten.

Freon R-22, dat veel wordt gebruikt in de koeltechniek, heeft bijvoorbeeld bij normale atmosferische druk een kookpunt van minus 4°,8°C.

Als vloeibare freon zich in een open container bevindt, dat wil zeggen bij atmosferische druk en omgevingstemperatuur, dan kookt het onmiddellijk en absorbeert het een grote hoeveelheid warmte uit de omgeving of enig materiaal waarmee het in contact komt. In een koelmachine kookt freon niet in een open vat, maar in een speciale warmtewisselaar, een verdamper genaamd. In dit geval absorbeert de freon die in de verdamperbuizen kookt actief warmte uit de luchtstroom die het buitenste, meestal gevinde, oppervlak van de buizen spoelt.

Laten we het condensatieproces van vloeibare damp eens bekijken met freon R-22 als voorbeeld. De condensatietemperatuur van freondamp, evenals het kookpunt, zijn afhankelijk van de omgevingsdruk. Hoe hoger de druk, hoe hoger de condensatietemperatuur. De condensatie van R-22 freondamp bij een druk van 23 atm begint bijvoorbeeld al bij een temperatuur van plus 55°C. Het condensatieproces van freondamp gaat, net als elke andere vloeistof, gepaard met het vrijkomen ervan grote hoeveelheden warmte afgeven aan de omgeving of, in het geval van een koelmachine, door deze warmte over te dragen aan een lucht- of vloeistofstroom in een speciale warmtewisselaar, condensor genaamd.

Om het proces van het koken van freon in de verdamper en het koelen van de lucht, evenals het condensatieproces en de warmteafvoer in de condensor continu te laten verlopen, is het uiteraard noodzakelijk om voortdurend vloeibare freon aan de verdamper te "toevoegen" en voortdurend toe te voeren freondamp naar de condensor. Dit continue proces (cyclus) wordt uitgevoerd in een koelmachine.

De meest uitgebreide klasse koelmachines is gebaseerd op de compressiekoelcyclus, de belangrijkste structurele elementen die bestaat uit een compressor, verdamper, condensor en stroomregelaar (capillaire buis), verbonden door pijpleidingen en een gesloten systeem vertegenwoordigt waarin het koelmiddel (freon) door de compressor wordt gecirculeerd. Naast het zorgen voor circulatie, handhaaft de compressor een hoge druk van ongeveer 20-23 atm in de condensor (op de persleiding).

Nu we de basisconcepten hebben behandeld die verband houden met de werking van een koelmachine, gaan we verder met een meer gedetailleerde beschouwing van het compressiekoelcyclusdiagram: ontwerp En functioneel doel individuele knooppunten en elementen.

Rijst. 1. Schema van de compressiekoelcyclus

Een airconditioner is dezelfde koelmachine die is ontworpen voor de warmte- en vochtigheidsbehandeling van de luchtstroom. Bovendien heeft de airconditioner aanzienlijk grotere mogelijkheden, een complexer ontwerp en talrijker toegevoegde opties. Luchtbehandeling houdt in dat er bepaalde voorwaarden aan worden gesteld, zoals temperatuur en vochtigheid, maar ook bewegingsrichting en mobiliteit (bewegingssnelheid). Laten we stilstaan ​​bij het werkingsprincipe en de fysieke processen die plaatsvinden in de koelmachine (airconditioner). Koeling in een airconditioner wordt bereikt door continue circulatie, koken en condensatie van het koelmiddel in een gesloten systeem. Koelmiddel kookt bij lage druk en lage temperatuur, en condensatie vindt plaats bij hoge druk en hoge temperatuur. Een schematisch diagram van de compressiekoelcyclus wordt getoond in Fig. 1.

Laten we beginnen te kijken naar de werking van de cyclus vanaf de verdamperuitgang (sectie 1-1). Hier bevindt het koelmiddel zich in een dampfase met lage druk en temperatuur.

Het dampvormige koudemiddel wordt aangezogen door een compressor, die de druk verhoogt tot 15-25 atm en de temperatuur tot plus 70-90°C (paragraaf 2-2).

Vervolgens wordt in de condensor het hete dampvormige koelmiddel gekoeld en gecondenseerd, dat wil zeggen dat het overgaat in de vloeibare fase. De condensor kan luchtgekoeld of watergekoeld zijn, afhankelijk van het type koelsysteem.

Aan de uitlaat van de condensor (punt 3) bevindt het koelmiddel zich in vloeibare toestand onder hoge druk. De afmetingen van de condensor zijn zo gekozen dat het gas volledig in de condensor wordt gecondenseerd. Daarom is de vloeistoftemperatuur bij de condensoruitlaat iets lager dan de condensatietemperatuur. De onderkoeling in luchtgekoelde condensors bedraagt ​​gewoonlijk ongeveer plus 4-7°C.

In dit geval is de condensatietemperatuur ongeveer 10-20°C hoger dan de atmosferische luchttemperatuur.

Vervolgens komt het koelmiddel in de vloeibare fase bij hoge temperatuur en druk de stroomregelaar binnen, waar de druk van het mengsel scherp afneemt en een deel van de vloeistof kan verdampen en in de dampfase terechtkomt. Zo komt een mengsel van stoom en vloeistof de verdamper binnen (punt 4).

De vloeistof kookt in de verdamper, haalt warmte uit de omringende lucht en verandert opnieuw in een damptoestand.

De afmetingen van de verdamper zijn zo gekozen dat de vloeistof volledig in de verdamper wordt verdampt. Daarom is de temperatuur van de stoom aan de uitlaat van de verdamper hoger dan het kookpunt en treedt de zogenaamde oververhitting van het koelmiddel in de verdamper op. In dit geval verdampen zelfs de kleinste druppels koelmiddel en komt er geen vloeistof in de compressor. Opgemerkt moet worden dat als vloeibaar koelmiddel de compressor binnendringt, de zogenaamde "waterslag", schade en defecten aan kleppen en andere compressoronderdelen kan optreden.

De oververhitte stoom verlaat de verdamper (punt 1) en de cyclus wordt hervat.

Het koelmiddel circuleert dus voortdurend in een gesloten circuit, waardoor de aggregatietoestand verandert van vloeistof naar damp en omgekeerd.

Alle koelcompressiecycli omvatten twee gedefinieerde drukniveaus. De grens ertussen loopt door de afvoerklep bij de uitlaat van de compressor aan de ene kant en de uitlaat van de stroomregelaar (vanaf de capillaire buis) aan de andere kant.

De persklep van de compressor en de stroomregeluitlaat vormen de scheidingspunten tussen de hoge- en lagedrukzijde van de koelmachine.

Aan de hogedrukzijde werken alle elementen onder condensatiedruk.

Aan de lagedrukzijde werken alle elementen onder verdampingsdruk.

Hoewel er veel soorten compressiekoelmachines zijn, schakelschema de cyclus daarin is bijna hetzelfde.

Theoretische en echte koelcyclus.

De koelcyclus kan grafisch worden weergegeven als een diagram van de relatie tussen absolute druk en warmte-inhoud (enthalpie). Het diagram (Fig. 2) toont een karakteristieke curve die het proces van koelmiddelverzadiging weergeeft.

Het linkerdeel van de curve komt overeen met de toestand van verzadigde vloeistof, het rechterdeel met de toestand van verzadigde damp. De twee curven ontmoeten elkaar in het midden op het zogenaamde “kritieke punt”, waar het koelmiddel zich in vloeibare of dampvormige toestand kan bevinden. De zones links en rechts van de curve komen overeen met onderkoelde vloeistof en oververhitte stoom. Binnen de gebogen lijn bevindt zich een zone die overeenkomt met de toestand van het mengsel van vloeistof en damp.

Laten we een diagram van een theoretische (ideale) koelcyclus bekijken om de bedrijfsfactoren beter te begrijpen (Fig. 3).

Laten we eens kijken naar de meest karakteristieke processen die plaatsvinden in de compressiekoelcyclus.

Dampcompressie in een compressor.

Koud dampvormig verzadigd koelmiddel komt de compressor binnen (punt C`). Tijdens het compressieproces nemen de druk en de temperatuur toe (punt D). De warmte-inhoud neemt ook toe met een hoeveelheid die wordt bepaald door het segment HC`-HD, dat wil zeggen de projectie van de lijn C`-D op de horizontale as.

condensatie.

Aan het einde van de compressiecyclus (punt D) komt hete stoom de condensor binnen, waar het begint te condenseren en overgaat van de toestand van hete stoom naar de toestand van hete vloeistof. Deze overgang naar een nieuwe toestand vindt plaats bij constante druk en temperatuur. Opgemerkt moet worden dat, hoewel de temperatuur van het mengsel vrijwel onveranderd blijft, de warmte-inhoud afneemt als gevolg van de verwijdering van warmte uit de condensor en de omzetting van damp in vloeistof, zodat deze in het diagram verschijnt als een rechte lijn evenwijdig aan de horizontale lijn. as.

Het proces in de condensor verloopt in drie fasen: verwijdering van oververhitting (D-E), condensatie zelf (E-A) en onderkoeling van de vloeistof (A-A').

Laten we elke fase kort bekijken.

Oververhitting verwijderen (D-E).

Dit is de eerste fase die in de condensor plaatsvindt en tijdens deze fase wordt de temperatuur van de gekoelde stoom verlaagd tot verzadigings- of condensatietemperatuur. In dit stadium wordt alleen overtollige warmte verwijderd en is er geen verandering in de aggregatietoestand van het koelmiddel.

In dit gedeelte wordt ongeveer 10-20% van de totale warmteafvoer in de condensor verwijderd.

Condensatie (E-A).

De condensatietemperatuur van de gekoelde stoom en de resulterende vloeistof blijft gedurende deze fase constant. Er is een verandering in de aggregatietoestand van het koelmiddel met de overgang van verzadigde damp naar de toestand van verzadigde vloeistof. In dit gebied wordt 60-80% van de warmteafvoer verwijderd.

Onderkoeling van vloeistof (А-А`).

Tijdens deze fase ondergaat het koudemiddel, dat zich in vloeibare toestand bevindt, een verdere afkoeling, waardoor de temperatuur ervan daalt. Het resultaat is een onderkoelde vloeistof (ten opzichte van de toestand van een verzadigde vloeistof) zonder de aggregatietoestand te veranderen.

Het onderkoelen van het koelmiddel levert aanzienlijke energievoordelen op: bij normaal bedrijf komt een verlaging van de koelmiddeltemperatuur met één graad overeen met een toename van de koelmachinecapaciteit van ongeveer 1% bij hetzelfde energieverbruik.

De hoeveelheid warmte die in de condensor wordt gegenereerd.

Sectie D-A` komt overeen met de verandering in de warmte-inhoud van het koelmiddel in de condensor en karakteriseert de hoeveelheid warmte die vrijkomt in de condensor.

Doorstroomregelaar (A`-B).

De onderkoelde vloeistof met de parameters op punt A` komt de stroomregelaar (capillaire buis of thermostatisch expansieventiel) binnen, waar een scherpe drukdaling optreedt. Als de druk stroomafwaarts van de debietregelaar laag genoeg wordt, kan het koelmiddel direct stroomafwaarts van de regelaar gaan koken, waarbij de parameters van punt B worden bereikt.

Verdamping van vloeistof in de verdamper (B-C).

Het mengsel van vloeistof en damp (punt B) komt de verdamper binnen, waar het warmte uit de omgeving absorbeert (luchtstroom) en volledig dampvormig wordt (punt C). Het proces is aan de gang bij een constante temperatuur, maar met toenemende warmte-inhoud.

Zoals hierboven vermeld, wordt het dampvormige koelmiddel enigszins oververhit aan de uitlaat van de verdamper. de hoofdtaak oververhittingsfasen (С-С`) - zorgen voor volledige verdamping van de resterende vloeistofdruppels, zodat alleen dampvormig koelmiddel de compressor binnendringt. Dit vereist een toename van het warmtewisselingsoppervlak van de verdamper met 2-3% voor elke 0,5°C oververhitting. Omdat oververhitting meestal overeenkomt met 5-8°C, kan de toename van het oppervlak van de verdamper ongeveer 20% bedragen, wat zeker gerechtvaardigd is, omdat het de koelefficiëntie verhoogt.

De hoeveelheid warmte die door de verdamper wordt geabsorbeerd.

Het HB-HC-gedeelte komt overeen met de verandering in de warmte-inhoud van het koelmiddel in de verdamper en karakteriseert de hoeveelheid warmte die door de verdamper wordt geabsorbeerd.

Echte koelcyclus.

In werkelijkheid wordt, als gevolg van drukverliezen die optreden in de zuig- en persleidingen, evenals in de compressorkleppen, de koelcyclus op een iets andere manier weergegeven in het diagram (Fig. 4).

Vanwege het drukverlies bij de inlaat (sectie C`-L) moet de compressor zuigen met een druk die lager is dan de verdampingsdruk.

Aan de andere kant, als gevolg van drukverliezen aan de uitlaat ( sectie M-D`), moet de compressor het dampvormige koelmiddel comprimeren tot een druk boven de condensatiedruk.

De noodzaak om verliezen te compenseren verhoogt de compressiearbeid en vermindert de efficiëntie van de cyclus.

Naast drukverliezen in pijpleidingen en kleppen beïnvloeden verliezen tijdens het compressieproces ook de afwijking van de werkelijke cyclus van de theoretische.

Ten eerste verschilt het compressieproces in een compressor van het adiabatische proces, dus het feitelijke compressiewerk blijkt hoger te zijn dan het theoretische, wat ook tot energieverliezen leidt.

Ten tweede zijn er puur mechanische verliezen in de compressor, wat leidt tot een toename van het benodigde vermogen van de elektromotor van de compressor en een toename van de compressiearbeid.

Ten derde, omdat de druk in de compressorcilinder aan het einde van de zuigcyclus altijd lager is dan de dampdruk vóór de compressor (verdampingsdruk), nemen ook de prestaties van de compressor af. Bovendien is er in de compressor altijd een volume aanwezig dat niet meedoet aan het compressieproces, bijvoorbeeld het volume onder de cilinderkop.

Beoordeling van de efficiëntie van de koelcyclus

De efficiëntie van een koelcyclus wordt meestal gemeten aan de hand van de efficiëntiecoëfficiënt of de thermische (thermodynamische) efficiëntiecoëfficiënt.

De efficiëntiecoëfficiënt kan worden berekend als de verhouding tussen de verandering in de warmte-inhoud van het koelmiddel in de verdamper (HC-HC) en de verandering in de warmte-inhoud van het koelmiddel tijdens het compressieproces (HD-HC).

In feite vertegenwoordigt het de verhouding tussen koelcapaciteit en Elektrische kracht verbruikt door de compressor.

Bovendien is het geen indicator voor de prestaties van de koelmachine, maar is het een vergelijkende parameter bij het beoordelen van de efficiëntie van het energieoverdrachtsproces. Als een koelkast bijvoorbeeld een thermische efficiëntiecoëfficiënt van 2,5 heeft, betekent dit dat voor elke eenheid elektriciteit die door de koelkast wordt verbruikt, er 2,5 eenheden koude worden geproduceerd.

Het koelproces in een koelmachine is gebaseerd op het fysieke fenomeen van warmteabsorptie tijdens het koken van vloeistof. Het kookpunt van een vloeistof hangt af van de fysieke aard van de vloeistof en van de druk van de omringende omgeving. Hoe hoger de druk, hoe hoger de temperatuur van de vloeistof en, omgekeerd, hoe lager de druk, hoe lager de temperatuur waarbij. de vloeistof kookt en verdampt. Onder dezelfde omstandigheden hebben verschillende vloeistoffen verschillende kookpunten. Bij normale atmosferische druk kookt water bijvoorbeeld bij een temperatuur van +100°C, ethylalcohol +78°C, R-22 minus 40,8°C. C, freon R-502 minus 45,6°C, freon R-407 minus 43,56°C, vloeibare stikstof minus 174°C.

Vloeibare freon, momenteel het belangrijkste koelmiddel van een koelmachine, die zich in een open vat bij normale atmosferische druk bevindt, kookt onmiddellijk. In dit geval vindt er een intense warmteabsorptie uit de omgeving plaats, waarbij het vat bedekt raakt met rijp als gevolg van condensatie en bevriezing van waterdamp uit de omringende lucht. Het kookproces van vloeibare freon zal doorgaan totdat alle freon in een gasvormige toestand overgaat, of de druk boven de vloeibare freon tot een bepaald niveau stijgt en het verdampingsproces uit de vloeibare fase stopt.

Een soortgelijk proces waarbij het koelmiddel wordt gekookt, vindt plaats in een koelmachine, met als enige verschil dat het koken van het koelmiddel niet plaatsvindt in een open vat, maar in een speciale, afgesloten warmtewisselaareenheid, die - wordt genoemd. In dit geval absorbeert het in de verdamperbuizen kokende koelmiddel actief warmte uit het materiaal van de verdamperbuizen. Het materiaal van de verdamperbuizen wordt op zijn beurt gewassen door vloeistof of lucht en als resultaat van het proces wordt de vloeistof of lucht gekoeld.

Om het proces van het koken van het koelmiddel in de verdamper continu te laten plaatsvinden, is het noodzakelijk om voortdurend gasvormig koelmiddel uit de verdamper te verwijderen en vloeibaar koelmiddel "toe te voegen".

Om de gegenereerde warmte af te voeren wordt gebruik gemaakt van een aluminium warmtewisselaar met een gelamelleerd oppervlak, een zogenaamde condensor. Om koelmiddeldamp uit de verdamper te verwijderen en de druk te creëren die nodig is voor condensatie, wordt een speciale pomp - compressor - gebruikt.

Een onderdeel van de koelunit is ook een koelmiddelstroomregelaar, het zogenaamde smoorapparaat. Alle elementen van de koelmachine zijn via een pijpleiding in een serieschakeling met elkaar verbonden, waardoor een gesloten systeem ontstaat.

Het werkingsprincipe van koelunits. Video