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隨著社會的發展,很多家庭用戶都安裝了空調,而大多數空調都具備制冷、制熱除濕三大功能,但實現這些功能的原理各位都知道么?本期文章就說說空調功能的原理。
空調的全稱叫空氣調節器,主要用來調節封閉、半封閉空間內的溫度、濕度,以及空氣流速的設備。
早在公元前1700年左右,古巴比倫人曾經發明一種“空氣調節系統”,這種系統比較簡單,利用某種裝置從屋頂將室外的自然風引入室內,然后在風道周圍灌入一些“冷水”,空氣通過冷水的冷卻,會讓室內的空氣變得清爽,而這就是世界上最早的“空調”。
19世紀時期,英國一位叫做麥可·法拉第的科學家發現將“液化氨氣蒸發時”可以將空氣冷凍,但當時這項技術還停留在理論階段,并沒有落地應用。后來人們依照前人的啟發,研制出了一些全新的“空氣調節系統”,但受限于制冷劑的效率,以及安全隱患的限制,一直沒有得到大范圍的應用。
直到在1028年,米基利發明了“氯氟碳氣體”,并且將其命名為氟利昂,因為其對人類而言,使用起來比較安全,但對地球的大氣臭氧層危害較大,最終在2020年徹底停止使用。后來人們又發明了一種對臭氧層無害的環保制冷劑,逐漸走向市場。
早期的空調結構比較簡單,但隨著技術的不斷革新,以及各種類型制冷劑的誕生,發展至今空調機的結構也基本定型,一般分為壓縮機、冷凝器、蒸發器、四通閥、但想法毛細管組件等部分。但大多數用戶是看不到這些組件的,對于使用用戶來說,其部件也只是包括空調外機、空調內機、管道、遙控器等。
簡單地說下空調部件的作用和基本原理:
壓縮機:壓縮機內部含有有兩個艙室,一部分是高壓區、一部分是低壓區,通過壓縮機可以對制冷劑進行壓縮,在改變制冷劑的狀態時,產生吸熱或制冷的現象。
當用戶使用空調進行制冷時,實際上就是壓縮機吸入從蒸發器出來的低壓力的蒸汽,然后升壓輸送給冷凝器,通過冷凝器冷凝之后,再通過節流閥節流降壓,再次輸送給蒸發器,此時的氣體變成了低壓冷凝器體,然后在蒸氣器中吸熱成為低壓力蒸汽,而這就形成一個循環。
此外,一些空調還會額外配備一些散熱片和導熱性好的材料,來輔助設備做功,其中毛細管就、散熱片都是輔助型部件。
前文中介紹了空調制冷的循環過程,實際上取暖就是逆向運轉,而除濕就是在這個過程中實現的。
假設空調內注入的是氟利昂,在通過空壓機對氟利昂進行沖壓時,經過蒸汽閥可以將它從液態變成氣態,這就是制熱。反過來,當氣態氟利昂通過冷凝器變成液態時,會吸收大量的熱,這就是制冷。而毛細管的主要作用,就是調節氟利昂從液態變成氣態或從氣態變成液態之后的壓力。
不過有一點要說明,部分空調的除濕功能只能在制冷的時候使用,但現在大多數空調是可以在制熱、制冷時除濕的。當用戶使用空調制熱時,空調的送風系統會將風通過蒸發器的加熱再送入室內,因為空氣溫度的提升,空氣內含有的水分自然會降低。
反之亦然,當用戶使用空調制冷時,送風系統會將風通過冷凝器送入室內,如果抽入的空氣中含有大量的水分,在通過冷凝器時就會凝結成“露水”,然后通過特制的收集艙室將凝結的水排出,而這也是為什么夏天使用空調制冷時,會有水流出的主要原因,這些水實際上就是空氣濕度較大,冷凝后形成的。
高原