Принципы осуществления теплопередачи

Для более чёткого понимания контроля температуры и влажности системой кондиционирования воздуха, необходимо сперва взглянуть на основные законы процесса теплопередачи. Те же процессы происходят в автокондиционере, за исключением не постоянной производительности компрессора автокондиционера.

Закон номер один:

Тепло всегда передаётся от горячего к холодному
(тепло всегда движется от более тёплого объекта к более холодному)

Закон номер два:

Охлаждать — значит удалять тепло.
Иногда это звучит так - «Холод это отсутствие тепла».

Закон номер три:

Тепло может быть использовано для двух вещей:

1. изменение температуры (явное тепло)
2. изменения состояния (скрытое тепло)

Жидкость, которой передаётся тепло, будет «впитывать» тепло до тех пор, пока не достигнет точки кипения. Тепло используемое для поднятия температуры называется явным теплом.

Температура кипящей воды никогда не превышает 100ºС (при атмосферном давлении 1 атмосфера). После того, как вода достигла точки кипения, любое дополнительное тепло будет изменять её состояние на парообразное. Это тепло, добавляемое для изменения состояния, называется скрытым. На этой стадии никакого подъёма температуры не происходит.

Количества тепла необходимое для изменения состояния с жидкого на парообразное называется скрытой теплотой парообразования или скрытой теплотой испарения.

И наоборот, если тепло отводить от пара при температуре кипения, то пар будет конденсироваться обратно в жидкость. Это называется скрытой теплотой конденсации. Это явление лежит в основе принципов работы испарителя и конденсатора системы кондиционирования воздуха, или автокондиционера.

А-В = явное тепло (подъём температуры от 0ºС до 100ºС)
В-С = скрытое тепло (изменение состояния без подъёма температуры)
C-D = перегрев (дополнительный нагрев пара)

Испаритель автокондиционера поглощает тепло из воздуха салона автомобиля, заставляя хладагент переходить из жидкого состояния в парообразное (испаряться).
Конденсатор автокондиционера излучает (рассеивает) тепло в окружающий его воздух, заставляя хладагент переходить из парообразного состояния в жидкое.

Охлаждение достигается поглощением тепла в процессе испарения хладагента и последующим рассеиванием тепла в процессе конденсации.
Но как заставить хладагент поглощать и рассеивать тепло?
Хладагент имеет соотношение параметров давление/температура/точка кипения позволяющее осуществлять процесс теплопередачи. Температура и точка кипения хладагента в основном контролируется давлением.

Ниже представлена диаграмма для хладагента R134а – Тетрафторэтан CH2FCF3
- Точка кипения хладагента при атмосферном давлении составляет примерно -26 ºС.
- При давлении 190 кПа (28 PSI) его температура и точка кипения будут в районе 0 ºС.
- При давлении 1350 кПа (195 PSI) его температура и точка кипения поднимутся примерно до 54 ºС.
- Поэтому, если мы контролируем давление в этих двух теплообменниках (испарителе и конденсаторе), мы контролируем и температуру в этих компонентах системы.