我們知道,制冷系統(tǒng)正常工作時,系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生高、低壓力,而且都有一個正常的壓力工作范圍。制冷系統(tǒng)運行工況如壓縮機轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度、風量等發(fā)生變化,系統(tǒng)內(nèi)壓力也會相應變化。如果制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障,如冷凝器散熱差、制冷劑充注過多或過少、系統(tǒng)內(nèi)有空氣等,系統(tǒng)內(nèi)壓力會出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,使空調(diào)制冷量不夠,冷氣不足。為什么這些變化和故障會造成系統(tǒng)內(nèi)壓力出現(xiàn)異?,F(xiàn)象呢?下面利用亞佛加德羅定律來進行分析。
二、亞佛加德羅定律
亞佛加德羅(Amedev Avogadro, 1776-1856)通過實驗證明,相等體積的不同種類氣體,在同溫度同壓強下有相同的分子數(shù)。即氣體在溫度、體積不變的條件下,氣體壓力的大小與氣體分子數(shù)量成正比。在一個密閉系統(tǒng),如果系統(tǒng)內(nèi)有氣體分子,系統(tǒng)內(nèi)就會產(chǎn)生壓力:氣體分子數(shù)目越多,系統(tǒng)內(nèi)壓力越高;氣體分子數(shù)目越少,系統(tǒng)內(nèi)壓力越低。輪胎能承受載荷,是因為輪胎內(nèi)充有空氣:空氣分子數(shù)目越多,輪胎內(nèi)壓力越大,承受的載荷越大。對氣球打氣,氣球會越來越大,就是由于氣球內(nèi)空氣分子數(shù)目越來越多,壓力越來越大,使氣球逐漸膨脹。氣球放氣時,由于里面的空氣跑掉了,空氣分子數(shù)目越來越少,氣球內(nèi)壓力低了,氣球就變得越來越小了。
氣體壓力的大小與氣體的溫度也有關,但由于氣體的溫度變化對壓力影響很小,我們可以忽略不計。
利用亞佛加德羅定律可以很好地分析制冷系統(tǒng)工作時壓力變化的原因以及制冷系統(tǒng)發(fā)生故障時壓力的異常變化。
三、制冷系統(tǒng)正常工作時壓力變化的原因分析
如圖1所示,汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)也是一個密閉系統(tǒng)。當壓縮機不工作時,系統(tǒng)內(nèi)有壓力是因為系統(tǒng)內(nèi)有氣態(tài)制冷劑。由于制冷系統(tǒng)內(nèi)氣態(tài)制冷劑的分子數(shù)目不變,所以系統(tǒng)內(nèi)的壓力沒有發(fā)生變化而且是相等的。
當壓縮機工作時,由于壓縮機不斷抽吸從蒸發(fā)器出來的氣態(tài)制冷劑并向冷凝器輸送,使系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)器到壓縮機內(nèi)的氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目不斷減少,逐漸產(chǎn)生低壓,而壓縮機到冷凝器內(nèi)的氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目不斷增多,逐漸產(chǎn)生高壓。在冷凝器,由于氣態(tài)制冷劑放熱冷凝成液態(tài)制冷劑,氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目不會無限增多,所以壓力不會無限升高。在穩(wěn)定的工況下,當壓縮機輸送的氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目和氣態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變成液態(tài)制冷劑的分子數(shù)目相同時,壓力就會穩(wěn)定在一定值。同樣在蒸發(fā)器,由于液態(tài)制冷劑吸熱蒸發(fā)成氣態(tài)制冷劑,氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目不會無限減少,所以壓力不會無限下降。在穩(wěn)定的工況下,當被壓縮機抽吸的氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目和液態(tài)態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變成氣態(tài)制冷劑的分子數(shù)目相同時,壓力就會穩(wěn)定在一定值。
當運行工況發(fā)生變化時,氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目發(fā)生變化,壓力也相應發(fā)生變化。如壓縮機轉(zhuǎn)速增大時,輸送到冷凝器的氣態(tài)制冷劑增多,導致高壓側(cè)的氣態(tài)制冷劑增加,壓力相應升高。而被抽吸的氣態(tài)制冷劑增多,導致低壓側(cè)的氣態(tài)制冷劑減少,壓力相應降低;如果冷凝器的風機轉(zhuǎn)速加快,風量加大,冷凝器內(nèi)的氣態(tài)制冷劑冷凝成液態(tài)制冷劑的分子數(shù)目增多,高壓側(cè)的氣態(tài)制冷劑相應減少,壓力就下降;如果蒸發(fā)器風機轉(zhuǎn)速加快,風量加大,液態(tài)制冷劑蒸發(fā)成氣態(tài)制冷劑的分子數(shù)目增多,低壓側(cè)的氣態(tài)制冷劑相應增多,壓力就升高。
四、制冷系統(tǒng)壓力異常的原因分析
如果制冷系統(tǒng)發(fā)生故障時,氣態(tài)制冷劑分子數(shù)發(fā)生變化就會大,壓力就會出現(xiàn)異常,遠遠超出其正常壓力工作范圍。
冷熱器散熱差的主要原因有:1、冷凝器散熱片表面有灰塵;2、冷凝器散熱片堵塞;3、冷凝器管內(nèi)有積垢;4、風量不夠。
這些原因都會影響制冷劑與載冷劑進行熱交換,制冷劑不能很好放出熱量,氣態(tài)制冷劑就會很難冷凝變成液態(tài)制冷劑。這樣,不斷從壓縮機輸送過來的氣態(tài)制冷劑來不及冷凝,氣態(tài)制冷劑積聚在壓縮機與冷凝器之間,高壓側(cè)的氣態(tài)制冷劑分子數(shù)目逐漸增多,導致高壓側(cè)的壓力不斷升高。