Физические принципы работы холодильной машины
Главные функции кондиционера
Главная функция кондиционера - это охлаждение воздуха в помещении. Оно происходит за счет поглощения тепла при кипении жидкости и превращения ее в пар.
Температура кипения
Температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем ниже это давление, тем ниже температура кипения.
Например, общеизвестно, что вода закипает при температуре 100°С. Но это происходит лишь при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.). При повышении давления температура кипения возрастет, а при его понижении (например, высоко в горах) вода закипит при температуре гораздо ниже 100°С. В среднем, при изменении давления на 27 мм .рт. ст. температура кипения изменится на 1° С.
Различные жидкости кипят при разных температурах даже при одинаковом внешнем давлении.
Например, жидкий азот кипит при температуре около -77°С, а фреон R-22, который применяется в холодильной технике - при температуре -40.8°С (при нормальном атмосферном давлении).
Теплота парообразования
При испарении жидкости теплота поглощается из окружающей среды. При конденсации пара тепло, напротив, выделяется. Теплота парообразования жидкостей очень велика.
Например, энергия, нужная для испарения 1 г воды при температуре 100°С (539 калорий/г), значительно больше энергии, необходимой для нагревания этой воды от 0°С до 100°С (100 калорий/г)!
Если жидкий фреон поместить в открытый сосуд (с атмосферным давлением и комнатной температурой), то он сразу же вскипит, поглощая при этом большое количество теплоты из окружающей среды.
Это явление и используется в холодильной машине. Только в ней фреон превращается в пар в специальном отделении - испарителе. Трубки испарителя обдуваются потоком воздуха. Кипящий фреон поглощает тепло из этого воздушного потока, охлаждая его.
Но в холодильной машине невозможно только испарять фреон, поглощая тепло. Ведь тогда в ней образуется большое количество паров и потребуется подводить все новый и новый жидкий фреон постоянно. Поэтому в холодильной машине производится и обратный процесс конденсации - превращения из пара в жидкость.
При конденсации любой жидкости выделяется теплота, которая поступает затем в окружающую среду. Температура конденсации, как и температура кипения, зависит от внешнего давления. При повышенном давлении конденсация может происходить при весьма высоких температурах.
К примеру, фреон R-22 начинает конденсироваться при +55°С, если находится под давлением 23 атмосферы (около 17,5 тыс. мм рт. ст.).
Холодильная машина
В холодильной машине фреон конденсируется в специальном отделении - конденсаторе. Тепло, выделившееся при конденсации, удаляется потоком охлаждающей жидкости или воздуха.
Поскольку холодильная машина должна работать непрерывно, то в испаритель должен постоянно поступать жидкий фреон, а в конденсатор - его пары. Этот процесс - циклический, ограниченное количество фреона циркулирует по холодильной машине, испаряясь и конденсируясь.
