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原理篇:汽化冷却or液化放热 空调运行原理就这么简单 | 百科

 残禪 2018-05-08

刚刚进入夏天,就已经热到令人发指。为了帮助广大人民舒适地度过这个夏天,百科君接下来将介绍避暑神器——空调系列。

首先咱们来看一下空调的结构。

空调主要由制冷系统、风路系统、控制系统和箱体四部分组成。其外部结构多如下图所示:

空调室外机的内部结构多如下图所示:

将内外部的各零部件归到各个系统中,我们做了一个表格,方便技术控们看清楚:

以上,即空调的结构,你看明白了,咱就可以继续深入聊空调运行原理了。

制冷环节:

我们在中学物理时就学过,液体气化可以吸收热量,空调正是利用这一原理进行制冷的。

但,在一个标准大气压下,水的沸点是100℃,用水沸腾后气化吸热来降低房间温度显然是行不通的,而蒸发气化速度又很慢,吸收热量非常有限。

那么有没有一种物质,能够在常温或者更低的温度就沸腾气化呢,这样的话,让它在房间里不停的气化吸热不就能降低房间里的温度了吗?伟大的科学家们通过不断的实验发现了很多种这类物质,也就是制冷剂。

制冷剂410A(众多制冷剂中的一种)

空调的制冷主要就是靠制冷剂在室内机的蒸发器内气化,吸收房间内大量的热量。那么如何把制冷剂吸收来的热量排出到室外呢? 

既然气化能够吸热,那反过来不就放热了嘛!聪明!我们中学物理还学过气体冷凝可以放出热量,那就好办了,把刚才吸收完热量变成气态的制冷剂放到室外进行冷凝就可以了。但是问题又来了,室外温度比室内还高,制冷剂在室内都气化了,到了温度更高的地方如何冷凝成液态呢?

好在我们还学过,液体的沸点跟压力有很大关系(看来还是得多学习啊),压力升高,沸点也会随之上升。这也是为什么高原地区的水虽然已经沸腾了,但远远达不到100℃的原因,这也让我想起了当年去西藏旅行时吃的夹生饭。

言归正传,这样的话我们想让制冷剂在室外高温的情况下冷凝放热,只要把它的压力升高就可以了,这就是空调里面为什么要有压缩机的原因。现在目标都清楚了,接下来就看看制冷系统是如何工作来实现这一系列目标的。

压缩机

压缩机将吸热气化后的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,然后送到冷凝器散热后成为常温高压的液态制冷剂,这个过程中会放出热量,所以室外机会吹出热风。然后进入毛细管,再进入蒸发器,由于制冷剂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大,压力大大降低,液态的沸点就会降低,所以制冷剂就会气化,变成液态低温的制冷剂,从而吸收大量的热量,蒸发器就会变得温度很低,室内机的风机将室内的空气从蒸发器中吹过,所以室内吹出的就是冷风。

空气中的水蒸气遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴,顺着水管流出去,这就是空调会除湿以及出水的原因。然后气态的制冷剂回到压缩机继续压缩,继续循环。

空调一般都具有冷暖两种模式,下图为制冷过程第一个简单示意图。       

制热环节:

需要制热时,空调内的四通阀会使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反,这样就能在室内吹出热风,室外吹出冷风。

简单来说,就是制冷剂通过在管道内的不断气化和液化,进而不断地吸热和放热来达到制冷和制热的效果。

OK,到这里是不是已经get到了空调的基本原理?那么下周咱们就来说一说空调的几种基本品类,下周见喽~

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