Het is tijd om in een mooie, koude lucht te duiken. Vorige week, Ik legde uit waarom een man uit Massachusetts werd zo geobsedeerd met het hebben van werken A/C in zijn vintage auto ‘ s en ook beschreven waarom de A/C behoeften van een vintage auto zijn verschillend van die van een auto gebouwd na de overstap van R12 naar R134a koelmiddel. Deze week geef ik je de theoretische onderbouwing voor hoe A/C werkt in de automotive omgeving.
zie het als het eten van je bonen voordat je je taart hebt.,
De theorie achter A / C is eigenlijk heel eenvoudig. Wanneer een vloeistof kookt en verdampt in een gas, zet het uit en koelt af. Je weet dit van het schudden van een blikje spuitverf of deodorant, het voelen van de vloeistof klotsen binnen, dan spuiten en het voelen kan koud worden. Je hebt het ook ervaren wanneer je een propaantank hebt gemonteerd op een barbecue grille, voelde de vloeibare propaan klosh in de tank, en voelde hoe de tank koud wordt om aan te raken zodra de grille is ingeschakeld en het propaan heeft een pad om de tank te verlaten, verdampen, en uit te breiden., Bijna alle conventionele koeling en airconditioning werken volgens dit principe. Het is gewoon dat je het niet ziet als “koken”, hoewel dat precies is wat het vloeibare koelmiddel doet, omdat je gewend bent aan kokend water. Alles wat onder druk staat in een blik heeft een veel lager kookpunt. Voor R12 is het -21 °F; voor R134a is het ongeveer -15 °F.
Het zou inefficiënt zijn om een koelsysteem te hebben dat eindeloos koelmiddel onder druk loslaat, zodat het kan verdampen, uitzetten en afkoelen. In plaats daarvan werken koeling-en A/C-systemen op een gesloten-lus-manier., Ze nemen een soort koelmiddel dat van nature gasvormig is bij kamertemperatuur en druk, drukken het tot het verandert van een gas in een vloeistof, laten het dan verdampen en uitzetten in een gas in een container, en koelen. Het systeem neemt dan de koude gecreëerd door de uitbreiding (soort van), en blaast het op je af om je af te koelen. Het gas wordt dan terug onder druk gezet in een vloeistof, waardoor de cyclus wordt voltooid.
Er is één ding dat we weggelaten hebben. In thermodynamica is er een gezegde dat er geen gratis lunch is., Als je een gas onder druk zet in een vloeistof zodat het kan uitzetten en afkoelen, moet je ergens anders warmte genereren, en deze warmte moet naar buiten worden gedumpt, anders zal het de ruimte opwarmen die je probeert af te koelen.
je kunt, als je wilt, heel geeky en technisch worden over dit alles (kijk op omgekeerde Carnot cyclus en adiabatische expansie), maar, in termen van theorie, dat is echt alles wat je moet weten., Een A / C systeem is in wezen als een blikje spray deodorant of verf of propaan waar de gespoten stof wordt vrijgegeven, zodat het kan uitzetten en afkoelen, maar wordt continu opgevangen, gecomprimeerd, en terug in het blikje te spuiten en weer afkoelen. Die sperziebonen zijn toch niet zo smerig?
met de theorie down, kunnen we de belangrijkste componenten van een A/C-systeem identificeren en wat ze doen:
- De compressor is een pomp die het lagedrukgas koelmiddel neemt en comprimeert tot een hogedrukgas., Je weet waarschijnlijk al dat vloeistof niet samendrukbaar is; dat is de reden waarom een motor kapot gaat als je diep genoeg in het water rijdt dat het water in de inlaat wordt getrokken. Zo kan het koelmiddel dat in de compressor wordt getrokken niet in een vloeibare toestand zijn; het moet een lagedrukgas zijn.
- de condensor is als een radiator., Het neemt het hogedruk gasvormige koelmiddel dat door de compressor wordt geleverd, en laat het afkoelen in een hogedrukvloeistof, waarbij de warmte naar de omgevingslucht wordt geloosd wanneer het dit doet. Een extra koelventilator aan de voorkant van de condensor helpt de warmte af te werpen.
- het expansieventiel biedt een variabele beperking voor de hogedrukvloeistof, zoals een sproeier aan het einde van een tuinslang., Het koelmiddel daalt in druk als het door de expansieklep gaat, waardoor het, zoals de naam al aangeeft, uitzet en vervolgens afkoelt. De hoeveelheid die de expansieklep opent, wordt bepaald door de koelmiddeldruk in de verdamper. Op een vintage auto, kunt u soms horen de verdamper “zucht” als de expansie klep opent en laat koelmiddel spuiten door het.
- de verdampingskern is de plaats waar de afkoelingswerking plaatsvindt., Net als de condensor, de verdamper kern is als een radiator met metalen buizen omgeven door vinnen, maar het werkt in omgekeerde richting van een radiator in die het niet dumpen warmte; het absorbeert warmte. Het vloeibare koelmiddel spuit vanuit de Expansieventiel in de verdamperkern, waar het in druk daalt, kookt, verdampt en uitzet, waardoor het afkoelt. Idealiter loopt de verdamperkern op ongeveer 32 ° F. aangezien warmte altijd van een warmer naar een koeler lichaam stroomt, geeft de lucht rond de verdamperkern zijn warmte over en wordt koud., Een verdamperventilator blaast de gekoelde lucht in de passagiersruimte.
voor zover de belangrijkste componenten van de A/C, dat is vrijwel alles., Merk op dat in een huis raam gemonteerde A/C-eenheid, al deze componenten zijn opgenomen in de vierkante doos, met de verdamperkern aan de voorzijde van de doos, zodat de gekoelde lucht kan worden geblazen in het huis, en de condensor op de achterkant van de doos, zodat het de warmte naar buiten kan dumpen.
in een auto worden de componenten echter verdeeld. De verdamperkern, expansieklep en ventilator zijn meestal samen in een doos aangeduid als de verdamper assemblage die leeft in de auto, Onder het dashboard, omgeven door de middenconsole., De compressor is gemonteerd op de motor en aangedreven door een riem van de krukas katrol. Er is een magnetische koppeling op de compressor die het mogelijk maakt de katrol vrij-wiel wanneer de compressor niet is ingeschakeld. De condensor en de extra koelventilator zijn gemonteerd in de neus van de auto, voor de radiator, zodat omgevingslucht over het door de beweging van de auto wordt geblazen om de warmte weg te dragen.,
Ik heb twee stukken weggelaten. Er zijn slangen en fittingen om de bovenstaande componenten met elkaar te verbinden, en er is een ontvanger-droger, een bus die extra volume biedt voor het vloeibare koelmiddel, evenals een filter om het te reinigen.,
wanneer alles in aanmerking wordt genomen, ziet een A/C-systeem voor motorvoertuigen met een expansieventiel er als volgt uit:
merk op dat niet alle systemen expansieventielen hebben. Er is een ander type systeem genaamd een Clutch Cycling Orifice Tube (CCOT) systeem., Terwijl een expansieklep, meestal gelegen in de verdamper assemblage, biedt een variabel-sized beperking waardoor het vloeibare koelmiddel passeert, een CCOT-systeem heeft een opening buis met een vaste diameter, gleed in de metalen buis die leidt in de verdamper. Omdat, in tegenstelling tot de expansieklep, de grootte van de opening in een opening buis vast is, moet er een ander mechanisme om de hoeveelheid koelmiddel die door het variëren., Daarom heeft een CCOT-systeem in plaats van een ontvanger-droger een accumulator met een drukschakelaar erop, gemonteerd aan de uitlaat van de verdamper in plaats van aan de inlaat zoals op een expansieventielsysteem. De drukschakelaar opent wanneer de druk in de accumulator een bepaald niveau bereikt. Dit schakelt de compressor uit. Als de druk daalt, sluit de schakelaar en draait de compressor weer aan., De componenten in een CCOT-systeem zien er als volgt uit:
met al deze componenten gevisualiseerd, kunnen we nu praten over de” lage kant “en de” hoge kant ” van het systeem. De lagedrukzijde, meestal blauw gekleurd op diagrammen, is waar de vloeistof verdampt en afkoelt., Het bestaat uit het gedeelte dat begint bij de uitlaat van de expansieklep of opening buis, door de verdamper, door de accumulator op een CCOT-systeem, en aan de inlaat of zuigzijde van de compressor. De hogedrukzijde van het systeem, meestal rood gekleurd op diagrammen, is waar het koelmiddel condenseert en opwarmt. Het loopt van de uitlaat-of afvoerzijde van de compressor, door de condensor, door de ontvanger-droger op een expansieventiel systeem, naar de inlaat van de Expansieventiel.,
in het onderstaande diagram combineren we de fysische componenten met de warmteoverdrachtsmechanismen die in elk van deze componenten voorkomen. Om het te lopen echter, lagedruk gasvormig koelmiddel wordt getrokken in de zuigzijde van de compressor. Het wordt afgevoerd door de compressor uit de “hoge kant” als hogedruk gasvormig koelmiddel. Het gaat door de condensor, waar het condenseert tot een vloeistof, waardoor warmte wordt overgedragen aan de buitenlucht. De hogedrukvloeistof gaat door de ontvanger-droger en in de “lage kant” door de expansieklep of opening buis., Daar zorgt de beperking in het expansieventiel ervoor dat de druk daalt en, als een mondstuk op een tuinslang, in de verdamperkern spuit. Daarbij kookt, verdampt, zet uit en koelt het koelmiddel. Hierdoor is de verdamperkern veel kouder dan de lucht in de cabine. De koude kern absorbeert dus warmte uit de omringende cabinelucht en koelt deze af. De verdamper ventilator blaast de koude lucht in de cabine (iedereen zegt “ahhhhhh”)., Het lagedrukkoelmiddel, opgewarmd door de warmte die het uit de cabine absorbeert, wordt vervolgens in de aanzuigzijde van de compressor getrokken en de cyclus begint opnieuw.
het diagram toont het warmteoverdrachtproces voor een expansieventielsysteem, maar het is zeer vergelijkbaar voor een ccot-systeem., Het belangrijkste verschil is dat, in plaats van een ontvanger-droger aan de inlaatzijde van de verdamper, er een accumulator aan de uitlaatzijde met een drukschakelaar.
echt, dat is het meeste., Voor deze week, de belangrijkste take-away berichten van onze klasse in de automotive A/C theorie is deze: Wanneer Een a/C-systeem niet werkt, en je hebt uitgesloten eenvoudige dingen zoals zekeringen, het zou kunnen zijn omdat het gasvormige koudemiddel niet wordt gecomprimeerd (slechte compressor) of niet uitbreiden van (verstopte expansie ventiel of orifice tube), maar de meeste van de tijd, vooral in een verwaarloosde oldtimer, het is omdat het koudemiddel heeft gelekt en er is niets meer te comprimeren en uit te breiden.
volgende week: koelmiddelen.,
***
Rob Siegel schrijft al 30 jaar de column The Hack Mechanic™ voor BMW CCA Roundel magazine. Zijn nieuwe boek, just Needs a Recharge: de hack Mechanic ™ Gids Voor Vintage airconditioning, is nu beschikbaar op Amazon. U kunt hier een persoonlijk ingeschreven exemplaar bestellen.