Холодильная техника и кондиционирование воздуха

Раздел: Бытовая техника

Транспортные установки кондиционирования воздуха имеют в своей основе такую же холодильную систему, как и установки кондиционирования воздуха для жилых зданий и торговых предприятий. Основная разница между транспортными и любыми другими системами кондиционирования воздуха заключается в способе комбинирования различных узлов, в способе привода компрессора, в быстром изменении температуры в салоне автомобиля и в комплексной системе заслонок для регулирования потока воздуха в автомобиле.

Отопление в транспортных средствах осуществляется так же, как и при использовании водогрейного котла. В автомобиле горячая вода отбирается от радиатора и подается через отопительную батарею, которая обдувается подогреваемым воздухом.

В транспортных кондиционерах используют заслонки для подачи воздуха в требуемом направлении. Они применяются также для регулирования количества воздуха, подаваемого через батарею, и для обвода ее при регулировании температуры. Каждый изготовитель по-разному располагает эти заслонки и регулирует их работу.

Работа транспортной системы кондиционирования воздуха

Транспортная система кондиционирования воздуха функционирует в основном, так же, как и любой другой тип системы кондиционирования воздуха. Транспортная система предназначена для отбора тепла и влаги изнутри автомобиля и их передачи наружному воздуху, а также для очистки воздуха.

Принципы теплопередачи те же, что и в других системах. Холодильная система разделена на стороны высокого и низкого давлений- ( 372). На стороне высокого давления установлены следующие узлы: компрессор (сторона нагнетания) и нагнетательный вентиль, конденсатор, ресивер-осушитель, регулирующий вентиль (сторона впуска), соединительные шланги ко всем узлам.

В сторону низкого давления входят узлы: регулирующий вентиль (сторона выпуска), испаритель, компрессор (сторона всасывания) и всасывающий вентиль, соединительные шланги.

Основные компоненты

Холодильная система, используемая в транспортных системах кондиционирования воздуха, состоит из следующих узлов: компрессора, электромагнитной муфты, конденсатора, ресивера- осушителя, регулирующего вентиля, испарителя, всасывающего вентиля, предохранительного клапана высокого давления. Хладагентом, используемым в транспортных системах кондиционирования воздуха, является R12. В большинстве случаев испаритель и регулирующий вентиль монтируют внутри автомобиля, а другие узлы устанавливают под капотом. Ниже следует описание различных узлов транспортной системы кондиционирования воздуха.

Компрессор. В транспортных агрегатах для кондиционирования воздуха используются поршневые компрессоры трех вариантов: двух-, шести- и пятицилиндровые ( 373) с ременным приводом от коленчатого вала двигателя ( 374). Компрессоры предназначены для создания давления, требуемого для конденсации хладагента, а также для его циркуляции в системе и создания низкого давления для кипения в испарителе.

Применяемые поршневые компрессоры — сальникового типа, т. е. они имеют сальник на валу для предотвращения утечки хладагента и масла по поверхности вала, проходящего через корпус компрессора. В связи с тем что этот сальник требует смазки для предотвращения утечки, он должен периодически работать, чтобы поверхность сальника смачивалась маслом.

На компрессоре устанавливают два вентиля: один нагнетательный и один всасывающий. Некоторые вентили снабжены обратными клапанами, которые позволяют осуществить перепуск давления, когда к клапану присоединен шланг, как это делает стержень клапана в автомобильной шине ( 375). Некоторые изготовители применяют стержневой клапан. Самый легкий способ определения назначения вентилей заключается в проверке направления трубопроводов холодильного агента: нагнетательный трубопровод идет к конденсатору, а всасывающий трубопровод — к испарителю.

Электромагнитная муфта. Все компрессоры автомобильных установок кондиционирования воздуха, применяемые в настоящее время, имеют электромагнитную муфту для включения и выключения компрессора в зависимости от сигнала термореле,

смонтированного внутри автомобиля. Электромагнитная муфта используется также в том случае, когда требуется включить цикл оттаивания. Когда установка кондиционирования воздуха не работает, муфта отключается вручную.

Все муфты работают на принципе электромагнетизма. Они выпускаются двух основных типов: с неподвижным и с вращающимся полем.

Муфта с неподвижным полем. Муфта с неподвижным полем является наиболее распространенной, так как в ней меньше изнашивающихся частей ( 376). Магнитное поле образуется на корпусе компрессора при помощи какого-либо механического средства в зависимости от типа поля и типа компрессора. Ротор муфты удерживается на якоре посредством подшипника и пружинящих стопорных колец. Якорь смонтирован на коленчатом валу компрессора.

Когда электрический ток не подается к полю муфты, нет магнитного поля и ротор свободно вращается на якоре.

При повышении температуры внутри автомобиля контакты термореле замыкаются и электрический ток подается к полю муфты. В данном случае между полем и якорем образуется магнитное притяжение, в результате чего якорь притягивается к ротору и они действуют в качестве одного узла, который осуществляет вращение, в то время как поле остается неподвижным. Коленчатый вал компрессора начинает вращаться, и в результате включается в работу холодильная установка.

Когда температура внутри автомобиля достигает заданной величины, контакты термореле размыкаются и прерывают подачу тока к муфте. Магнитное поле исчезает, якорь отходит от ротора, и прекращается движение. Ротор продолжает вращаться, но компрессор не работает до тех пор, пока электрический ток не будет снова подаваться к муфте.

Электромагнитная муфта с вращающимся полем. Отличие муфты с неподвижным полем от муфты с подвижным полем заключается в его расположении. Поле заключено в роторе и вращается вместе с ним. Электрический ток подается в поле через щетки, установленные на компрессоре.

Электрический ток, подаваемый через щетки, образует магнитное поле, которое притягивает якорь к ротору. Весь узел в сборе вращается вместе с полем, в результате чего начинает работать компрессор.

В муфте того и другого типа имеются прорези в якоре и роторе, которые концентрируют магнитное поле и увеличивают силу магнитного притяжения между ними.

В связи с тем что муфта входит в зацепление и выходит из него при высоких скоростях, как это требуется для соответствующего регулирования температуры внутри автомобиля, на якоре и роторе образуются значительные задиры, что является нормальным явлением.

Конденсатор. Конденсатор предназначен для приема горячего пара хладагента высокого давления, поступающего из компрессора, охлаждения пара до температуры конденсации и превращения его в жидкость. Это происходит потому, что тепло всегда передается от теплого вещества к холодному. Воздух проходит через змеевик конденсатора и отбирает при этом тепло.

Конденсатор в транспортной системе кондиционирования воздуха обычно монтируется впереди радиатора и внешне похож на него (). Воздух подается через конденсатор двумя способами: либо просасывается через конденсатор вентилятором радиатора, либо подается набегающим потоком через конденсатор при движении автомобиля по дороге.

Компрессор повышает давление пара хладагента и нагнетает его в конденсатор при температуре выше температуры окружающей среды. Если конденсатор грязный, вентилятор не работает, или, если конденсатор смонтирован в неудачном месте, он будет плохо функционировать, в результате чего понижается КПД системы.

Ресивер-осушитель. Автомобильные установки кондиционирования воздуха более подвержены утечкам хладагента, чем другие агрегаты, в связи с использованием сальникового компрессора и из-за высокого уровня вибрации. Во время работы образуются небольшие утечки и периодически требуется осуществлять дозарядку системы хладагентом. Кроме того, заполнение испарителя хладагентом колеблется в связи с изменяющимися тепловой нагрузкой, эффективностью конденсатора и частотой вращения вала компрессора.

Для компенсации этих переменных величин в транспортных системах кондиционирования воздуха используется небольшой ресивер. Когда в системе устанавливается ресивер, для доза- рядки системы требуется дополнительно от 450 до 680 г хладагента.

Во время изготовления в ресивер помещают осушающее вещество, например силикагель или цеолит. Ресивер является единственным местом в холодильной системе, где поглощаются влага и кислота ( 378). Если осушитель достигает точки насыщения, т. е. он абсорбировал все количество влаги, которое может удерживать, влага и кислота будут поступать в схему циркуляции хладагента. В результате наличия влаги происходят замерзание регулирующего вентиля и повреждение компрессора. Если регулирующий вентиль замерзает, прекращается поток хладагента и снижается холодопроизводительность системы. В связи с этим при ремонте и обслуживании системы ресивер-осушитель необходимо заменять.

При ремонте и обслуживании холодильной системы в нее может попасть грязь. При попадании в систему влаги и воздуха в ней происходит разложение хладагента, что вызывает гидролиз, и в результате внутри системы начинается коррозия. Следствием коррозии является попадание в систему твердых

частиц, которые с течением времени блокируют поток хладагента через регулирующий вентиль. Для улавливания этих частиц в ресивере-осушителе помещается фильтрующая решетка. Если эта решетка задерживает такое количество посторонних частиц, что снижается интенсивность потока хладагента, ухудшается также интенсивность охлаждения воздуха в салоне автомобиля.

В ресивере-осушителе обычно имеется смотровое стекло ( 379), с помощью которого механик по обслуживанию может выяснить следующее:

1.         Если в прозрачном смотровом стекле виден сильный поток хладагента, это указывает на то, что в системе имеется достаточное или возможно избыточное количество хладагента. На избыточное количество хладагента указывают показания манометра.

2.         Пена или устойчивый поток пузырьков указывают на недостаточную зарядку системы хладагентом.

3.         Замасливание смотрового стекла указывает на полное отсутствие хладагента в системе.

4.         Изредка появляющиеся пузырьки указывают на то, что в системе существует определенная нехватка хладагента или ресивер-осушитель насыщен и влага выделяется в систему.

5.         Затуманенное смотровое стекло указывает на то, что о'сушающее вещество распадается и начинает циркулировать в системе.

Регулирующий вентиль. ТРВ является наиболее распространенным регулятором в транспортных системах кондиционирования воздуха. В его клапане снижается давление хладагента до низкого уровня ( 380). Жидкий хладагент имеет самую низкую температуру при выходе из регулирующего вентиля и на входе в испаритель. Регулирующий вентиль работает от термочувствительного баллона, который закреплен на трубе на выходе из испарителя. Уменьшение и увеличение давления наполнителя в баллоне в зависимости от температуры на выходе из испарителя заставляют вентиль открываться или закрываться.

ТРВ регулирует подачу хладагента в испаритель, быстро снижая его давление.

В транспортных системах кондиционирования воздуха используются два типа ТРВ: с внутренним уравниванием, который является наиболее распространенным типом ТРВ, и с внешним уравниванием, который используют при необходимости специального регулирования ( 381).

Расширительная трубка. На некоторых агрегатах фирмы «Дженерал моторе» используется расширительная трубка вместо регулирующего вентиля. Интенсивность потока через расширительную трубку зависит в основном от величины переохлаждения в конденсаторе. Переохлаждение—это охлаждение хладагента после его конденсации в жидкость. Расширительная трубка устанавливается на входе в испаритель так же, как регулирующий вентиль.

Испаритель. Испаритель — это тот узел системы, в котором происходит поглощение тепла из салона автомобиля. В транспортных системах кондиционирования воздуха применяются оребренные испарители с принудительной циркуляцией воздуха.

В испарителе хладагент кипит при низком давлении, поглощая тепло. Тепло поступает из воздуха, который подается вентилятором через испаритель. Этот поток воздуха необходим для кипения жидкого хладагента. Количество тепла зависит от разности температур воздуха и хладагента. Чем больше разность, тем большее количество тепла передается от воздуха к хладагенту. Высокая тепловая нагрузка способствует интенсивной передаче тепла хладагенту. Когда вентилятор включен на полную мощность, он подает максимальный объем воздуха через испаритель и способствует быстрому кипению хладагента. При снижении частоты вращения вентилятора уменьшается объем подаваемого воздуха. Однако при небольшом объеме подачи воздух находится в контакте с испарителем более длительное время, при этом повышается передача тепла к хладагенту и в автомобиль нагнетается более холодный воздух.

Затопление испарителя происходит при избыточной подаче хладагента в испаритель регулирующим вентилем. Когда такое явление имеет место, часть жидкого хладагента поступает из испарителя во всасывающий трубопровод и затем в компрессор. В результате компрессору может быть нанесено серьезное повреждение. Кроме того, воздух не будет достаточно охлаждаться в салоне автомобиля.

Если в испаритель подается малое количество хладагента, он не заполняет весь змеевик испарителя. В результате чего не осуществляется теплопередача по всей длине испарителя и соответственно снижается производительность.