空调是什么工作原理?
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空调的组成由:压缩机、蒸发器、冷凝器、四通阀这四个零件就是空调的四大件。另外还有一些配套零件:控制系统、四通阀线圈、排气压力传感器、排气温度传感器、油加热器、吸气压力传感器、吸气温度传感器、翅片温度传感器、冷凝温度传感器、蒸发液体温度传感器、压缩机内置保护器、电流互感器、接触器等部件组成我们所看见的空调。
空调的压缩机是空调的心脏、控制系统是大脑、冷媒是血液、各种传感器是大脑的信息来源、各种电磁阀和接触器是执行机构。
如图即为空调的最简图,理论来源于冷媒的蒸发吸热、冷凝放热。室外机放置在室外为冷凝器为冷媒冷凝放热提供条件,压缩机压缩冷媒后冷媒呈高温高压的气体形态,冷凝器风机运行空气循环将冷媒的热量带走,冷媒冷凝放热呈高压液体形态。液体流过节流阀压力降低冷媒其他属性不变,这个时候冷媒会蒸发,蒸发过程中会吸收热量。蒸发后的冷媒呈低温低压的气体形态,进入压缩机再次压缩完成一个制冷循环。
而其他的温度传感器、压力传感器、电磁阀、接触器是为了让空调在设计的参数下运行。
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空调的基本功能是调节房间内的温度和湿度,夏天制冷冬天制热。因此,空调的基本工作原理就是制冷过程与制热过程而已。
空调制冷的制冷工况
空调工作时不断把房间的多余热量移除至室外,使房间内温度保持人体感觉较舒适的温度范围内。空调制冷工况涉及到的有两个循环系统,分别是制冷循环系统和空气循环系统。
第一部分,制冷循环系统。
空调采用蒸汽压缩制冷循环方式,有四个工作过程,分别是压缩、冷疑、节流、蒸发。
制冷剂经过毛细管节流降压,在室内侧的蒸发器中压沸腾气化,吸收房间内多余热量,把它变成低温低压气体,再经过压缩机变成高温高压气体,最后在室外侧的冷疑器中冷疑成液体,放出热量。此热量就是房间内多余的热量。
第二部分,空气循环系统。
空气循环利用电风扇强迫室内、室外的空气一一定的线路对流。目的就是提高热交换效率。室内空气从回风口进入空调,经过滤尘网进入室内测蒸发器进行热交换,冷却后再吸入离心风扇,最后冷风由送风口送至房间内。室外空气从空调左右两侧进入进风口,经过风扇吹至室外侧冷疑器,热交换后的热空气再从空调的背后出风口排至室外。
空调既然有制冷
工作过程就有制热工作过程。
空调的制热工作的制热工况
空调常用的制热方式一种是电热制热,另一种是热泵制热。
此图是热泵型空调的热泵制热。
都知道,冷疑器的冷疑过程是一个放热过程,蒸发器进行的蒸发过程是一个吸热过程。现在是想要室内侧房间放热,室外侧吸热。满足这个要求只要将室外侧冷疑器改为蒸发器,室内侧的蒸发器改为冷疑器,那么空调则从制冷状态变为制热状态。这就是热泵型空调的基本制冷原理。
空调的工作原理和水泵的工作原理类似,水泵是把低处的水搬到高处,空调是把热量从室内搬到室外,或者是室外搬到室内,都是属于搬运工。空调是热量的搬运工,所以空调又称为热泵。
空调的核心部件是压缩机,热量能搬来搬去,全靠压缩机的做功。很多人可能以为空调制热是电热转化而来,实际不是,也是靠压缩机做功而来。我们知道电能直接转化成热能,其最大的转化率也不超过100%,多多少少有一定损耗。但是我们看空调的铭牌参数会发现,空调的制热量远高于输入的电功率。比如我们看到下面这个制热的额定功率(即输入的电功率)是1260W,而得到的热量(即额定制热量)是4600W,是输入电功率的3.65倍,这个就是空调的能效比cop。所以我们知道为什么空调制热要比电暖器制热省电了,因为电暖器是电热直接转化的,最大的能效比不超过1。
那既然说空调是热量的搬运工,夏天制冷还能理解,因为室内的热量比较大,所以能搬到室外,搬到室外后,室内就凉快了。但是冬天室外那么冷,怎么还有热量从室外搬到室内呢?这里可能很多人把温度和热量等同了,实际上两者不是一个概念。只要有温度,里面就蕴含了热量。我们想想0度和零下10度之间是不是有温差10度,这个温差当中就蕴含了热量。只要有热量,压缩机就能够从中吸取。空调好不好,其中之一就看在低温环境下制热好不好。有的空调0度时制热就不行了,能效比下降很厉害。有的空调在0度时,制热依旧很好,能效比都不衰减,甚至在零下25度还能工作。
最后借用一句广告语,空调就是大自然的搬运工。
空调的工作原理是通过压缩机工作产生的高低压原理利用氟利昂的特性,高压一般在15MPa左右产生热能通过风机降温使氟利昂在气化的过程中产生制冷效果。低压侧压力为5MPa形成压差,吸收室内的热量和水分子产生水通过水通道流向室外。电控电路分两部分,主控板,从控板形成一个完整的电控系统。软件部分,是人按使用的要求把软件编辑成罗辑关系通过遥控器控制空调设备的工作状态。无论柜机、挂机通电后主板系统得电,检测整机系统状态,和环境。按人所操控的方式进入工作模式主控板发岀工作指令。內外机开始工作运行,夏天处机冷凝器产热,內机产生冷气。冬天反知,它的冬天室内产热,夏天产生冷气的工控模式是靠一个叫四通阀工件实现的。温度检测有室内温传感器,室内外管温传感器,压力传感器,高低压传感器,压机温度保护器,过载保护等系列感知元件完成一个整体的保护装置。冬天外机冷凝器结霜通过外管温控制化霜功能,自动停机有温度设定停和定时停机两种。通过以上描述岀现各种故障按其工作原理去分析故障维修。
我尝试解答这个问题。空调原理简而言之是热量转移。以常用的家庭使用的分体空调举例,夏天空调将室内热量转移到室外空气,这样家里热量转移掉了,温度降低,大伙觉得凉快了。冬天空调从室外吸取热量转移到室内,室内温度上升,暖和了。这个过程的实现,由空调系统四大部件来完成,分别是:压缩机,冷凝器,节流装置和蒸发器。制冷用的法则是逆卡诺循环原理,本质是热量转移的规律。空调的发明者是美国的开利先生,也是目前三大空调品牌开利空调的创始人。感谢这些技术先驱和发明者,为我们的生活品质带来巨大的贡献。知识就是力量,希望咱中国在基础科学投入更大的关注和投入,而不是着力于金融地产娱乐等虚假繁荣。尊重科技,尊重科技人才。