Устройство и принцип работы бытовых кондиционеров
Находясь около речки или озера летом, в жаркую погоду, вы наверняка чувствовали прохладу. Возможно, вы об этом задумывались, возможно и нет... Возможно вы даже задавали себе вопрос, а почему так происходит? Если вы читаете эту статью, то немного позже узнаете, что данное явление-основа принципа работы холодильных установок и кондиционеров.
Так как же это происходит? Все дело в том, что с поверхности воды все время"отрываются"молекулы, а причина этому-тепловая энергия воздуха, заставляющая их двигаться. Ведь температура - есть скорость движения молекул. Мы ощущаем это движение, как тепло, а его отсутствие - как холод. Процесс передачи теплоты (т. е. этого движения) через вещество называется теплопередачей. Этот процесс возникает только, если температура 2-х или нескольких тел различна. Это называется тепловым равновесием системы.
Вода, в нашем случае, всегда холоднее воздуха т. к. обладает, по сравнению с ним, тепловой инерцией. Впрочем и вода"стремится"нагреться до температуры воздуха. Ну что ж? Пожалуй это одна из причин его охлаждения т. к. проходя рядом с водой, воздух отдает часть тепла на ее нагрев. Но в процессе разогрева воды в водоеме, скорость движения ее молекул возрастает и происходит испарение воды - отрыв молекул от поверхности. А вот и второй фактор, добавляющий нам комфорт и создающий прохладу в жаркий летний день. Какой из этого всего можно сделать вывод? А то, что тепловая энергия воздуха затрачивается на испарение воды. И это вполне естественно. Т. е. фактически теплота воздуха расходуется на поддержание определенной температуры воды, при которой происходит ее более интенсивное испарение.
Вот мы и пришли к главному принципу работы кондиционеров. Называется он - фазовый переход вещества - это когда меняется агрегатное состояние (или фаза) вещества - в данном случае из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Т. е. затрачивается работа на переход вещества из одной фазы в другую.
В кондиционерах, основанных на этом самом фазовом переходе данный процесс совершает вещество с определенными физическими параметрами. Название ему - холодильный агент или просто, хладагент. Циркулируя в трубках наружного и внутреннего блока это вещество совершает обратимый холодильный цикл. И обладает оно, ровно, как и все остальные, таким важнейшим свойством, как удельная теплота парообразования. Именно это свойство во многом определяет холодопроизводительность холодильной установки или кондиционера и измеряется в кдж/кг.
Идем дальше... Проходя по обширным медным просторам радиатора, расположенного во внутреннем блоке кондиционера, который, в свою очередь, располагают внутри помещения, это вещество испаряется за счет тепла окружающего воздуха. Чем больше вещества испаряется в единицу времени - тем больше холодопроизводительность холодильной установки или кондиционера (измеряется в кдж/ед. времени или btu/ед. времени). Но, после того, как хладагент преобразовался в пар, его необходимо снова сделать жидкостью. И устройству, на сей раз исполняющему свой долг имя - конденсатор. Его назначение"заложено"в названии. Именно сюда через компрессор(который в свою очередь осуществляет перекачку хладагента) поступает парообразный хладагент и, конденсируясь и охлаждаясь(за счет отдачи тепла в окружающую среду т. е. на улицу), поступает снова в испаритель в жидком состоянии.
Затем весь цикл снова повторяется. Именно на этом явлении основан принцип действия данных установок. К разновидностям кондиционеров можно еще, пожалуй, отнести кондиционеры испарительного типа, напрямую испаряющие воду и охлаждающие воздух. Но это - более ранняя технология охлаждения. Мало того, эта система настолько древняя, что зарекомендовала себя за многие тысячелетия до сегодняшнего дня.