Один из основных компонентов системы — компрессор, который пропускает через всю систему хладагент. В роли хладагента выступает, как правило, фреон. Работает компрессор от двигателя: через ременной привод. Именно поэтому, когда кондиционер работает в автомобиле, возрастает расход топлива у автомобиля. Компрессор сжимает фреон, отчего тот разогревается, и затем направляет в конденсатор. Там фреон охлаждается от вентилятора, проходит через трубки конденсатора и переходит в жидкое состояние, а отдаваемое им тепло отводится в атмосферу радиатором.
После этого хладагент проходит через систему очистки и попадает в испаритель, где он начинает кипеть, далее он переходит в газообразное состояние и при этом сильно охлаждается. Именно этот с испарителя и подается в салон при помощи вентилятора, а охлаждённый фреон снова поступает в компрессор, а после этого цикл повторяется [1].
Рис. 1. Устройство кондиционера в автомобиле
Многие автомобилисты ошибочно считают, что когда работает система кондиционирования, то система отопления отключена. Кондиционер и отопитель могут работать одновременно — горячий воздух от радиатора печки и холодный воздух от испарителя перемешиваются. Радиатор отопителя и испарителя располагаются в едином блоке, рядом друг с другом, поэтому циркуляция, зачастую, обеспечивается одним и тем же вентилятором.
Автомобильные системы кондиционирования могут быть двух разновидностей: кондиционер и климат-контроль. От климат-контроля кондиционер отличается тем, что второй управляется механически и ведает лишь охлаждением воздуха. Тогда как климат система управляется автоматически и не только охлаждает, но ещё и подогревает воздух, а также в определённые моменты перемешивает холодные и тёплые потоки воздуха для комфортной температуры воздуха в салоне автомобиля.
Именно поэтому при наличии климат-контроля водителю достаточно лишь выбрать нужную ему температуру в салоне и система сама подведет температуру под данный показатель. А владельцу обычного кондиционера необходимо будет постоянно включать и выключать его для комфортного поддержания температуры [2].
История применения холода на автомобильном транспорте
Первым создателем автомобильного рефрижератора был Джо Нумеро, владелец компании «Ультрафон», которая занималась дизайном и производством оборудования для проектирования звука в киноиндустрии, в ответ на шуточное пари, дал задание Фреду Джонсу, главному инженеру компании, разработать холодильную установку для 7,3 метрового трейлера. Дипломированный специалист высокого класса, Джонс, был весьма изобретательным инженером, который любил бросить вызов науке. Он создал установку, весившую 2200 фунтов, с приводом компрессора от четырехцилиндрового бензинового двигателя.Он смонтировал эту установку под трейлером и провел эксперимент на дороге.Несмотря на то, что результат испытания был несколько разочаровывающим, установка показала свою надежность [3].
Рис. 2. Первый автомобильный рефрижератор
Дальнейшие дизайнерские разработки убрали с «холодильника» 400 фунтов, тем самым сделав его более эффективным. На изобретение Джозефа Нумеро и Фреда Джонса был оформлен патент.
На данный момент автохолод развился очень сильно и автомобильные рефрижераторы имеют большую производительность и подразделяются на классы:
класс А— tвн = 12 … 0°С;
класс B— tвн = 12 … -10°С;
класс C— tвн = 12 … -20°С;
класс D— tвн = 0°C;
класс E— tвн = -10°С;
класс F— tвн = -20°С.
Авторефрижераторы класса A, B, C автоматически поддерживают любую заданную температуру в указанных интервалах, а класс D, E и F поддерживают температуру в кузове автомобиля не выше установленного значения.Авторефрижераторы классов B, C, E и F оснащаются усиленной теплоизоляцией кузова [4].
Рис. 3. Строение автомобильного рефрижератора
1. Конденсатор; 2. Испаритель; 3. Компрессор; 4. Блок управления; 5. Stand-by
Для определения основных параметров холодильной машины кондиционера использовали стенд-тренажер.
Рис.4. Лабораторная установка «Автомобильный кондиционер»
Для установки подобран компрессор 5Н11:
Объем цилиндров: 108 см3
Тип шкива эл. Муфты: PV8
Диаметр шкива эл. Муфты: 123мм
Напряжение сети: 12В
Количество цилиндров: 5шт.
Max. допустимая скорость вращения вала компрессора: 7000 об/мин.
Max. продолжительная скорость вращения вала компрессора: 6000 об/мин.
Для установки подобран конденсатор Terrafrigo MFC 0508:
Мощность: 120 Вт.
Производительность: 1000 куб/час.
Габариты: 510*350*200 мм.
Площадь: 0,395 м2.
Для установки был подобран испаритель ВЕU-404 со встроенным блоком управления:
Напряжение: 12В.
Производительность: 3,7 кВт.
Количество скоростей: 3шт.
Вес: 4,8 кг.
Габариты: 400*330*145 мм. Площадь: 0.38м2
Таблица 1
Температуры вустановке
|
Температура нагнетания |
53,47 °С |
|
Температура переохлаждения |
53,273°С |
|
Температура перегрева |
2,648°С |
|
Температура на выходе из испарителя |
13,03°С |
|
Температура в помещении |
25°С |
Во время работы установки:
Обороты: 2695 Об/мин.
Сила тока: 14,8 А.
Давление конденсации: 13,676 Бар
Давление кипения: 3,347 Бар.
Рис. 5. Диаграмма P-i R134a
q =i7-i6=400–270= 130 кДж/кг.
= 
=36,48: 130 = 0,28 кг/с.
2-i1= 430–410 =20 кДж/кг.
полезн.= l*m =20* 0.28 = 5.6 кВт.
потреб.= I*U= 12*14.8 =177.6 кВт.
=
=
= 0.032
π =
=
=10.329
ƹ=
=
=6.5
= (i2 –i4) * m =(430–280)* 0.28= 42 кВт.
Выводы:
- Данная установка подойдет для стадартного автомобиля Б-класса.
- В настоящее время холодильные машины плотно заняли свою нишу в транспортных средствах и дальнейшее производство автомобилей без этих установок уже практически невозможно.
Литература:
- Практическое руководство по ремонту холодильных установок с конденсаторами воздушного охлаждения П. Котзлаогланиан. Перевод с французского В. Б. Сапожникова Техническая редакция В. И. Велюханова Издательство Московского университетаЗАО «ОСТРОВ” 1999– 631 с.
- Пособие для ремонтника. Справочное руководство по монтажу, эксплуатации, обслуживанию и ремонту современного оборудования холодильных установок и систем кондиционирования. Патрик Котзаогланиан Перевод АНОО «Учебный центр «Остров»» Москва 2007г.-826 с.
- Теоретические основы теплотехники: учеб. пособие / Ю. И. Бабенков [и др.] — Ростов н/Д: Издательский центер ДГТУ, 2010. — 290 с.
- Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха: учебник / Б. К. Явнель — Москва: Агропромиздат — 1982. — 223 с.
