基本介紹
- 中文名：空調系統組成
- 外文名：Air conditioning system
- 作用：製冷
- 原理：蒸發吸熱，冷凝放熱
基本原理,系統結構,汽車空調,
基本原理
空調是空氣調節的簡稱。空調的主要內容是製冷/制熱，就是用人工的方法來製造人們所需要的溫度環境。
空調的基本原理很簡單，只要提醒一下，都會明白這個道理。大家都打過針吧？起碼打過預防針。打針時，護士將酒精棉球擦到我們的皮膚上，我們馬上就會感到被擦的地方好涼爽。可以講，這是世界上最簡單的空調。因為人為地製造了涼爽。為什麼會感到涼爽呢？這是酒精蒸發的結果，蒸發吸熱，帶走了皮膚表面的熱量。
從而可以得出一個結論，蒸發能製冷。把水抹到皮膚上，也會感到有涼意，不過沒有酒精作用明顯。因為酒精比水更容易蒸發，比水蒸發得更快。就是蒸發越快，製冷越好。影響蒸發快慢的因素還有溫度，溫度越高，蒸發越快。洗曬的衣服，夏天比冬天容易乾，就是因為夏天溫度高，蒸發快的結果。影響蒸發快慢的因素還有壓力。壓力越低，蒸發越快。在青藏高原燒開水，90攝氏度不到水就沸騰了，開始大量蒸發，因為青藏高原海拔較高，壓力較低。人們為了製冷，千方百計地尋找容易蒸發的物質。功夫不負有心人。經過幾代人的努力，終於找到了一種叫做氟里昂的物質，代號為R12的東西。師傅們都叫它做雪種，能產生雪的種子。多么好的名字啊！又形象，又好記。
我們知道，在一般情況下，水要燒到100攝氏度才沸騰，開始大量蒸發。而這個雪種，在零下30度時就開了，就沸騰了，就大量蒸發了。而且它的化學性質穩定，在一般情況下又無毒性，因此，它是一種比較理想的製冷物質。現在讓我們來做一個模擬試驗。假如我們把這個雪種，像水一樣灌進水箱中，在常溫下它就會大量蒸發，水箱外表面就會很冷。這時我們用風扇吹水箱，出來的風一定很涼爽。這也是一種人為製造涼爽的方法。因此它也是一種空調。我們叫它做第二種空調。不過，灌進去的雪種蒸發了，跑掉了，再灌進去的雪種又蒸發了，又跑掉了，就算以400克的小瓶裝雪種，每瓶最低價六元計算，那要用上一小時這樣的空調，光買雪種就得花掉一萬多元人民幣。
看來這種空調完全沒有實用價值。不過我們可以利用它來進一步理解空調的基本原理。常見汽車空調的基本原理都是這樣的。現在的問題是費用太高。如何解決呢？就是要重複利用雪種。要重複利用雪種，首先要使變成氣態的雪種還原為液態的雪種。如何使氣態雪種還原為液態雪種呢？只要注意一下我們周圍兩種極普通的情況，就能想出辦法來。將灌滿液化氣的鋼瓶，稍微搖晃幾下，就可體察到，裡面大都是液體。這就是液化氣被壓縮而成的液體。從而為我們解決這個問題得到一個啟發。只要將氣體加壓，就可以把氣體變成液體。而且壓力越高，越容易變成液體。還有一種情況是，鍋里燒水，鍋蓋上會有水珠。大家知道，這是鍋里的水蒸汽遇到較冷的鍋蓋凝結而成的。這又為我們解決這個問題得到一個啟發，只要將氣體冷卻，就能把氣體變成液體。而且溫度越低，越容易變成液體。要重複利用雪種，還要使雪種不要漏掉了，不要跑掉了。這就要一個密閉的系統。人們都叫它做空調系統。在講空調系統之前，讓我們一起先來總結一下前面講的空調基本原理。
1、蒸發能製冷，蒸發越快，製冷越好。溫度越高，蒸發越快。壓力越低，蒸發越快。
2、加壓和冷卻都可以使氣體變成液體，而且壓力越高，越容易變成液體。溫度越低，越容易變成液體。
空調系統工作原理：
空調系統工作原理就是要利用空調基本原理具體到如何實施使氣態雪種變成液態雪種，而由液態雪種又如何變成氣態雪種，並且周而復始，不斷循環。同時，還要嚴加防範雪種“跑掉”。
我們起碼已經知道，有兩種方法可以把氣態雪種變成液態雪種。請問大家，有哪兩種方法呢？（加壓和冷卻）對，加壓和冷卻。為了使氣態雪種更容易變成液態雪種，現在汽車空調系統中，都同時采這兩種方法，即既對氣態雪種加壓，又對氣態雪種冷卻。要加壓，就要有壓縮機。它由發動機通過皮帶帶動。其排氣壓強可高達30公斤每平方厘米以上。氣態雪種被壓縮機壓縮的同時，又不可避免地被壓縮時產生的熱量所加熱。這點不難理解，我們在給腳踏車打氣時，打氣筒都會發熱嘛。
實際中，從壓縮機出來的雪種，溫度高達70攝氏度左右，壓強高達15公斤每平方厘米左右。不過它還是氣體。為了便於稱呼和記憶，我們把這種狀態的雪種叫做高溫、高壓氣體。我們用管子把這種高溫、高壓氣態雪種輸送到冷凝器。顯然這根管子要耐高壓，因此叫它做高壓管。這種高溫高壓氣體經過冷凝器，被通過冷凝器的風冷卻後，溫度就降下來了，降為50度左右。我們知道，溫度越低，越容易變成液體，這時它就變成液體了。同樣為了便於稱呼和記憶，我們把這種狀態的雪種叫做中溫、高壓、液體。我們用管子把這種中溫高壓液體雪種輸送到儲液乾燥器。儲液乾燥器的主要用途是儲藏液態雪種。它裡面還有過濾器和乾燥器，可以除去雪種中的雜質和水份。我們再用管子把這種中溫高壓液體輸送到膨脹閥。顧名思義，雪種經過它就要膨脹的。它的實際作用是節流，節制液態雪種的流量。
這有點象電影院出場口似的。出場時，裡面的人很多很擠，出了口子，人們就散開了，就寬鬆了。液壓雪種從膨脹閥的節流小孔流出，就寬鬆了，壓力就降下來。我們知道，壓力越低，越容易蒸發。這時的雪種就要蒸發了。我們用管子把要蒸發的雪種輸送到蒸發器，任它蒸發吧，蒸發得越快越好，我們才巴不得呢。因為蒸發越快，製冷越好嘛！蒸發器就像我們前面講的第二種空調中的水箱似的，液態雪種在裡面蒸發，外表面就會很冷，這時用風扇對它吹風，出來的冷風進入車廂，冷氣就製成了。從蒸發器和壓縮機之間也有一根管子。在蒸發器中曾經為人類作出過重大貢獻的雪種，還想在那裡繼續為人類作出貢獻。但是已經力不從心。須知此時它是溫度僅有2度，壓力僅有2公斤每平方厘米左右的氣體了。我們簡稱這種狀態下的雪種為低溫低壓氣體。
儘管它不情願離開工作崗位，壓縮機還是將它從蒸發器中抽出。為了使它能為人類再作出貢獻，給它以重新學習的機會。我們常說的充充電。就是再由壓縮機給它以壓力，使它成為高溫70度左右、高壓15公斤左右氣體。再進入冷凝器，變成中溫50度左右、高壓70公斤左右的液體。再進入儲液乾燥器，過濾乾燥。再進入膨脹閥，於是又要蒸發，又進入蒸發器。在蒸發器中蒸發，又為我們作出貢獻，又為我們創造舒適環境。而它又變成低溫2度左右、低壓2公斤每平方厘米左右的氣體，又進入壓縮機。就這樣循環往復，不斷循環。顯然，整個系統都是密閉的，雪種想跑也跑不掉。雪種是不能跑掉的，不能漏掉的，要求很嚴格。在長達一年的時間裡，那怕會漏掉幾十克雪種，都會影響空調的使用性能，都會使空調的使用性能變壞。
系統結構
空調系統主要部件構造原理和故障診斷與排除
一、壓縮機
壓縮機的用途是壓縮氣體。當活塞下行時，進氣閥片被吸下，氣流進入氣缸中。當活塞上行時，進氣閥片關閉，排氣閥片被沖開，高壓氣體排出。現在讓我們來看壓縮機實物。這是使用最多的一種壓縮機。它由皮帶盤、電磁離合器、驅動盤、主軸、活塞、進氣閥片、排氣閥片等組成。只要驅動盤轉動，主軸就轉動，活塞就就移動。它的活塞是軸向移動的。因此叫它做軸向活塞式壓縮機。它的皮帶盤內有一個軸承，前端蓋內有一個主軸油封。它沒有專門用來儲藏機油的油底殼。現在汽車空調中用的壓縮機大都是這種軸向活塞式壓縮機。實踐證明，壓縮機使用得當，內部很少損壞。因此，配件商一般都不賣壓縮機內部的配件。它內部不容易壞，又沒有配件買，因此沒有必要祥細掌握壓縮機內部構件的修理工藝。而外部的電磁離合器，皮帶盤內軸承和主軸油封，則是易損件，又有配件供應。所以必須掌握好它們的故障診斷與排除的方法。
電磁離合器
壓縮機在工作過程中，經常需要它停止工作。比如，早晨氣溫還低、車廂氣溫已經很低等情況，都要求壓縮機停止工作。還有，當空調系統會發生破壞性的故障時，也要求它停止工作。比如，當系統中沒有雪種，就要求壓縮機停止工作。我們知道，只要發動機運轉，它就通過皮帶帶動壓縮機轉動。如何能在發動機運轉的情況下，很方便地讓壓縮機停止工作呢？現在都是這樣做的。在皮帶盤和驅動盤之間裝一個離合器，並且用電磁力控制。所謂電磁力，電線上圈中流動，就有了電磁力，離合器就合起來。切斷電流，就沒有電磁力，離合器就分離了。對電磁離合器的要求是，要它合時要合得上，要它離時，要離得開。電磁離合器的檢驗很簡單，只要接上12V電源，會吸的就是好的。也可用萬用表測其電阻，電阻是4歐姆左右的，一般也是好的。皮帶盤和驅動盤之間接合面的狀況和間隔大小，都會影響它們的工作。結合面要求平整，否則要予以機械加工。間隙的標準值是0.4毫米左右。可以用驅動盤轂的調整墊片來調整。加大墊片總厚度加大此間隙。
皮帶盤內軸承
不難看出，只要發動機運轉，皮帶盤內軸承就一直工作，因此它易於損壞。如果從壓縮機中發出異響，在開空調和關空調時，響聲無變化，可以肯定是這個軸承損壞了。更換它是件容易的事。
主軸油封
主軸油封損壞，會引起雪種和潤滑油泄漏。一般可以從有關的油跡來確定泄漏的地方。也可將壓縮機拆下，浸入水中，以進出、口不沒入水中為度。將排氣口堵住，再從進氣口加氣壓。從有關冒氣泡的地方很容易確診是不是主軸油封泄漏。
二、冷凝器
冷凝器的用途是把高溫高壓氣態雪種變成中溫高壓液態雪種。如何增強它的冷卻能力，就是我們的主要工作。這可以從兩個方面來做。第一個是使通過冷凝器的風要大。為此，要使產生的風要大。風機要好，供電正常，風機的圍子要好。再就是風的阻力要小。如冷凝器要乾淨無異物，散熱片不變形。第二個是，設法增加雪種在冷凝器停留的時間。這一點，在空調系統設計時就已經考慮好了。就是進去的管子接上面，出來的管子接下面，這也順應了液態雪種比氣態雪種重，以便於流動的要求。我們就是不要接反了管子。如果我們把管子接反了，又不知道這個道理，那么由此引起製冷效果差的故障，肯定是無法排除了。根據這個道理，我們在加裝空調冷凝器時，要儘量傾斜安放。並把進去的管子接上面，出來的管子接下面，以增強它的冷卻效果 。
三、儲液乾燥器
儲液乾燥器，也叫儲液罐、乾燥瓶。它的主要用途是儲藏雪種。它裡面有過濾器和乾燥劑，可以除去雪種中的雜質和水份。值得注意的是，現在市面上有兩種雪種供應。一種是原來用的R12，一種是現在新出的叫R134a. 為了便於記憶，我們把原來用的雪種，叫老雪種，把現在新出的雪種，叫新雪種。用老雪種的空調系統中的儲液乾燥器中的乾燥劑是矽膠，矽膠不會吸收老雪種，但是它會吸收新雪種。用新雪種的空調系統中的儲液乾燥器中的乾燥劑是沸石。沸石不會吸收新雪種，也不會吸收老雪種。因此，用老雪種的空調系統，不能用新雪種。用新雪種的空調系統可以用老雪種。
四、膨脹閥
膨脹閥的作用是節流，節制液態雪種的流量。因此也有人叫它做節流閥。它主要由感溫筒、膜片、閥門、調壓彈簧等組成。
我們在空調系統工作原理中，講了它可以節流和為什麼要節流，就是要為雪種蒸發創造一個條件。這裡主要講它如何節流，甚至如何自動節流的。在系統中設定一個小孔，就可以節流了。這非常簡單吧！不過由於汽車工作的移動性，它所處的環境不斷變化著，因此，對汽車空調提出了更高的要求。我們知道，在使用汽車空調製冷時，進入車廂的風都是經過蒸發器的。車廂溫度的變化，必然會引起蒸發器溫度的變化。溫度不同，蒸發速度也不同。溫度越高，蒸發越快。如果進入蒸發器的雪種量不變的話，由於蒸發器溫度不同，在蒸發器出口處的雪種的狀態是不同的。如果蒸發器溫度高，雪種在蒸發器中蒸發快，可能雪種在蒸發器中間就蒸發完了。當蒸發器溫度低一些，可能雪種在蒸發器出口處剛好蒸發完，這是最理想的情況。因為經過蒸發器的風都被冷卻了。如果蒸發器溫度再低一些，雪種在蒸發器中蒸發不完，它就要到低壓管中去蒸發了，以致低壓管上掛霜了，結了霜。如果蒸發器溫度再低一些，雪種在低壓管中也蒸發不完，液態雪種就要從壓縮機的入口處進入壓縮機了。這是絕對不能允許的情況。這將會使壓縮機造成嚴重危害或報廢。因為液體是壓縮不了的。假如在打氣筒中加滿水，你是無法快將把手快速壓下去的。不難理解，當壓縮機中充滿液態雪種，活塞無法移動。而發動機仍通過皮帶帶動壓縮機轉動，當然要損壞壓縮機了。請記住，壓縮機的入口處是絕對不允許進入液態雪種的。這就要求，進入蒸發器中的雪種的量，一定要根據蒸發器溫度的變化自動改變。現在的汽車空調系統中的膨脹閥都有這種功能。工作情況如下：當蒸發器溫度高，雪種不夠蒸發時，蒸發器出口處溫度就高，感溫筒中的壓力就高，膜片上方的壓力也就高，於是膜片下行，使節流閥開度增大，雪種也較多進入蒸發器。當雪種蒸發不完，蒸發器出口處的溫度就低，感溫筒中的壓力也就低，調壓彈簧就推動膜片上行，節流閥開度變小，雪種也較少地進入蒸發器。當進入蒸發器的雪種量合適，蒸發器出口處的溫度也就合適，節流閥的開度保持不變。
根據膨脹閥的工作情況，它的故障不外呼是三種：開度過大、開度過小和不能自動調節。開度過大，致低壓管上結霜；開度過小，空調效果差；不能自動調節時，當車廂溫度高時，類似開度小，當車廂溫度低時，類似開度大情況。
五、蒸發器
液態雪種在蒸發器蒸發，外表面就會很冷，用鼓風機對它吹風，出來的冷風進入車廂，冷氣就製成了。和通過冷凝器的風的要求相似，要求通過它的風要大，就是產生的風要大，還要它的風的阻力要小和不要讓風道漏掉了風。值得注意的是，一定不要讓風從蒸發器的旁邊繞道而走，否則的話，製冷效果也不會好。
汽車空調
判斷汽車空調是否工作正常的簡單方法有觸摸、觀察、聽診測量等，介紹這幾種方法的具體操作。
觸摸法
用手觸摸壓縮機吸入閥和排氣閥，正常情況下，應有明顯的溫差，而且吸入閥較涼，排氣閥較熱；用手觸摸冷凝器進入管（上部）和排出管（下部），正常情況下，進入管較排出管熱；用手觸摸乾燥過濾器的前、後管道，正常情況下溫度應一致；用手觸摸膨脹閥的前、後部分，正常情況下應有明顯的溫度差，且前面熱後面涼；冷凝器輸出管至膨脹閥輸入口之間的製冷劑為中溫、高壓區，所有管道的部件溫度應均勻一致。
觀察法
膨脹閥出口至製冷壓縮機之間的軟管應發冷，而不應結霜，正常情況下，結霜後馬上就會化掉，用肉眼看見的只是化霜後所滴的水珠。
觀察乾燥器罐上的玻璃窗，觀察前應使發動機低速運轉，溫度調節旋鈕置於最大冷卻檔，排氣風扇高速運轉5分鐘以上，然後觀察玻璃窗內製冷劑的流動狀態來判斷製冷劑量。具體要領是：製冷劑適量時表現為大體上透明，增加或降低發動機轉速時出現少量氣泡；製冷劑不足時表現為經常能看見氣泡流動，而且製冷劑呈乳白色混濁狀；製冷劑很少時表現為什麼也看不見；製冷劑過量時表現為看不見氣泡；製冷劑中混入空氣時表現為能看見大的氣泡。
製冷劑有很強的滲透性，而且裡面或多或少含有冷凍機油，因此，凡有滲漏處可能有少許油跡。
聽診法
皮帶過松會出現滑動異響或尖叫聲，這時製冷效率降低；壓縮機固定螺栓和托架安裝螺栓鬆動時會發生抖動聲；排氣閥門損傷、運動件磨損或鬆動、壓縮機離合器打滑及冷凍機不足時會出現機械噪聲。
當接通空調開關，壓縮機開始工作時，發動機聲音會稍增大，此為正常。
測量法
要想更準確地了解汽車空調系統工作是否正常，還需藉助於壓力表對系統進行測試，將壓力表組用軟管分別接到壓縮機吸入和排出接頭上。在製冷系統正常運行情況下，其正常壓力值如表1所示。
