Es ist Zeit, in einige schöne, kalte Luft zu tauchen. Letzte Woche erklärte ich, warum ein Mann aus Massachusetts so besessen davon war, A/C in seinen Oldtimern zu arbeiten, und beschrieb auch, warum sich die A/C-Bedürfnisse eines Oldtimers von denen eines Autos unterscheiden, das nach dem Wechsel von R12 zu R134a gebaut wurde Kältemittel. Diese Woche werde ich Ihnen die theoretischen Grundlagen für die Funktionsweise von A/C im Automobilbereich geben.
Stellen Sie sich vor, Sie essen Ihre Bohnen, bevor Sie Ihren Kuchen haben.,
Die Theorie hinter A/C ist eigentlich sehr einfach. Wenn eine Flüssigkeit kocht und zu einem Gas verdampft, dehnt sie sich aus und kühlt ab. Sie wissen das, wenn Sie eine Dose Sprühfarbe oder Deodorant schütteln, die Flüssigkeit darin fühlen, dann sprühen und spüren, wie die Dose kalt wird. Sie haben es auch erlebt, wenn Sie einen Propantank an einem Grillgitter montiert haben, den flüssigen Propanschlamm im Tank gespürt haben und gespürt haben, wie sich der Tank nach dem Einschalten des Gitters kalt anfühlt und das Propan einen Weg hat, um den Tank zu verlassen, zu verdampfen und zu erweitern., Fast alle herkömmlichen Kühl-und Klimaanlagen arbeiten nach diesem Prinzip. Es ist nur so, dass Sie es nicht als „Kochen“ betrachten, obwohl genau das das flüssige Kältemittel tut, weil Sie es gewohnt sind, Wasser zu kochen. Alles, was in einer Dose unter Druck steht, hat einen viel niedrigeren Siedepunkt. Für R12 ist es -21 °F; für R134a ist es ungefähr -15 °F.
Es wäre äußerst ineffizient, ein Kühlsystem zu haben, das endlos unter Druck stehendes Kältemittel freisetzt, damit es verdampfen, sich ausdehnen und abkühlen kann. Stattdessen arbeiten Kälte-und Klimaanlagen in einem geschlossenen Kreislauf., Sie nehmen eine Art Kältemittel, das bei Raumtemperatur und Druck von Natur aus gasförmig ist, unter Druck, bis es von einem Gas in eine Flüssigkeit übergeht, lassen es dann verdampfen und expandieren zu einem Gas in einem Behälter und kühlen ab. Das System nimmt dann die durch die Expansion (Art) erzeugte Kälte auf und bläst sie auf Sie, um Sie abzukühlen. Das Gas wird dann wieder in eine Flüssigkeit unter Druck gesetzt, Abschluss des Zyklus.
Eines haben wir ausgelassen. In der Thermodynamik gibt es ein Sprichwort, dass es kein kostenloses Mittagessen., Wenn Sie ein Gas in eine Flüssigkeit unter Druck setzen, damit es sich ausdehnen und abkühlen kann, müssen Sie Wärme an einem anderen Ort erzeugen, und diese Wärme muss nach außen abgegeben werden, oder sie erwärmt genau den Raum, den Sie abkühlen möchten.
Sie können, wenn Sie möchten, sehr geeky und technisch über all dies (schauen Sie umgekehrt Carnot Zyklus und adiabatische Expansion), aber in Bezug auf die Theorie, das ist wirklich alles, was Sie wissen müssen., Ein A / C-System ist im Wesentlichen wie eine Dose Sprühdeodorant oder Farbe oder Propan, bei der die gesprühte Substanz freigesetzt wird, damit sie sich ausdehnen und abkühlen kann, aber kontinuierlich eingefangen, komprimiert und wieder in die Dose gegeben wird, um wieder zu sprühen und abzukühlen. Dort sind diese grünen Bohnen nicht so böse, oder?
Mit der Theorie unten können wir die Hauptkomponenten eines A/C-Systems identifizieren und was sie tun:
- Der Kompressor ist eine Pumpe, die das niederdruckgasförmige Kältemittel aufnimmt und zu einem Hochdruckgas komprimiert., Sie wissen wahrscheinlich bereits, dass Flüssigkeit nicht komprimierbar ist; Deshalb wird ein Motor ruiniert, wenn Sie tief genug ins Wasser fahren, damit das Wasser in den Einlass gezogen wird. Somit kann sich das in den Kompressor eingezogene Kältemittel nicht in flüssigem Zustand befinden, es muss sich um ein Niederdruckgas handeln.
- Der Kondensator ist wie ein Heizkörper., Es nimmt das hochdruckgasförmige Kältemittel, das vom Kompressor zugeführt wird, und lässt es in eine Hochdruckflüssigkeit abkühlen, wodurch die Wärme an die umgebende Außenluft abgegeben wird, wenn dies der Fall ist. Ein zusätzlicher Lüfter an der Vorderseite des Kondensators hilft, die Wärme abzugeben.
- Das Expansionsventil sorgt für eine variable Beschränkung der Hochdruckflüssigkeit, wie eine Sprühdüse am Ende eines Gartenschlauchs., Das Kältemittel fällt beim Durchgang durch das Expansionsventil unter Druck, so dass es sich, wie der Name schon sagt, ausdehnen und dann abkühlen kann. Die Menge, die das Expansionsventil öffnet, wird durch den Kältemitteldruck im Verdampfer bestimmt. Bei einem Oldtimer hört man manchmal, wie der Verdampfer „seufzt“, wenn sich das Expansionsventil öffnet und Kältemittel durch ihn sprühen lässt.
- Der Verdampferkern ist der Ort, an dem sich die Kühlwirkung befindet., Im Gegensatz zum Kondensator ist der Verdampferkern wie ein Kühler mit Metallrohren, die von Lamellen umgeben sind, aber er arbeitet umgekehrt von einem Kühler, da er keine Wärme abgibt; es absorbiert Wärme. Das flüssige Kältemittel sprüht vom Expansionsventil in den Verdampferkern, wo es an Druck abfällt, kocht, verdampft und sich ausdehnt, wodurch es abkühlt. Idealerweise läuft der Verdampferkern bei etwa 32°F. Da Wärme immer von einem wärmeren Körper zu einem kühleren fließt, gibt die den Verdampferkern umgebende Luft ihre Wärme ab und wird kalt., Ein Verdampferventilator bläst die gekühlte Luft in den Fahrgastraum.
Soweit die Hauptkomponenten der A/C, das ist so ziemlich es., Beachten Sie, dass in einer am Fenster montierten Klimaanlage zu Hause alle diese Komponenten in der quadratischen Box enthalten sind, wobei sich der Verdampferkern auf der Vorderseite der Box befindet, damit die gekühlte Luft im Haus geblasen werden kann, und der Kondensator auf der Rückseite der Box, damit die Wärme nach außen abgegeben werden kann.
In einem Auto sind die Komponenten jedoch verteilt. Der Verdampferkern, das Expansionsventil und der Lüfter befinden sich normalerweise in einer Box, die als Verdampferbaugruppe bezeichnet wird und sich im Auto unter dem Armaturenbrett befindet und von der Mittelkonsole umgeben ist., Der Kompressor wird am Motor montiert und von einem Riemen von der Kurbelwellenscheibe angetrieben. Am Kompressor befindet sich eine Magnetkupplung, mit der sich die Riemenscheibe frei bewegen kann, wenn der Kompressor nicht eingelegt ist. Der Kondensator und der Zusatzkühlventilator sind in der Nase des Fahrzeugs vor dem Kühler montiert, damit Umgebungsluft durch die Bewegung des Fahrzeugs über ihn geblasen wird, um die Wärme abzuführen.,
ich habe zwei Stücke. Es gibt Schläuche und Armaturen, um die oben genannten Komponenten miteinander zu verbinden, und es gibt einen Empfänger-Trockner, einen Kanister, der zusätzliches Volumen für das flüssige Kältemittel bereitstellt, sowie einen Filter, um es zu reinigen.,
Wenn alles berücksichtigt wird, sieht ein Automobil-A/C-System mit einem Expansionsventil folgendermaßen aus:
Beachten Sie, dass nicht alle Systeme haben Expansionsventile. Es gibt eine andere Art von System, das als CCOT-System (Clutch Cycling Orifice Tube) bezeichnet wird., Während ein Expansionsventil, das sich im Allgemeinen innerhalb der Verdampferanordnung befindet, eine variabel große Beschränkung bietet, durch die das flüssige Kältemittel fließt, hat ein CCOT-System ein Öffnungsrohr mit einer Öffnung mit festem Durchmesser, das in das in den Verdampfer führende Metallrohr geschoben ist. Da im Gegensatz zum Expansionsventil die Größe der Öffnung in einem Öffnungsrohr festgelegt ist, muss ein anderer Mechanismus vorhanden sein, um die Menge des durch ihn hindurchtretenden Kältemittels zu variieren., Aus diesem Grund hat ein CCOT-System anstelle eines Empfängertrockners einen Akkumulator mit einem Druckschalter, der am Auslass des Verdampfers anstelle am Einlass wie bei einem Expansionsventilsystem montiert ist. Der Druckschalter öffnet sich, wenn der Druck im Akkumulator ein bestimmtes Niveau erreicht. Dadurch wird der Kompressor abgeschaltet. Wenn der Druck abfällt, schließt der Schalter und schaltet den Kompressor wieder ein., Die Komponenten in einem CCOT-System sehen folgendermaßen aus:
Mit all diesen visualisierten Komponenten können wir jetzt über die“ niedrige Seite „und die“ hohe Seite “ des Systems sprechen. Auf der Niederdruckseite, die normalerweise auf Diagrammen blau gefärbt ist, verdunstet und kühlt die Flüssigkeit ab., Es besteht aus dem Abschnitt, der am Auslass des Expansionsventils oder des Öffnungsrohrs, durch den Verdampfer, durch den Akkumulator eines CCOT-Systems und zur Einlass-oder Saugseite des Kompressors beginnt. Die Hochdruckseite des Systems, in der Regel in rot auf Diagrammen gefärbt, ist, wo das Kältemittel kondensiert und aufheizt. Es läuft von der Auslass-oder Auslassseite des Kompressors, durch den Kondensator, durch den Empfänger-Trockner auf einem Expansionsventilsystem, zum Einlass des Expansionsventils.,
Im folgenden Diagramm kombinieren wir die physikalischen Komponenten mit den jeweils auftretenden Wärmeübertragungsmechanismen. Um es aber zu gehen, wird niederdruckgasförmiges Kältemittel in die Saugseite des Kompressors gezogen. Es wird durch den Kompressor aus der „hohen Seite“ als hochdruckgasförmiges Kältemittel entladen. Es passiert den Kondensator, wo es zu einer Flüssigkeit kondensiert und Wärme der äußeren Umgebungsluft abgibt. Die Hochdruckflüssigkeit gelangt durch den Empfängertrockner und durch das Expansionsventil oder das Öffnungsrohr in die“ niedrige Seite“., Dort bewirkt die Einschränkung im Expansionsventil, dass der Druck abfällt und wie eine Düse an einem Gartenschlauch in den Verdampferkern sprüht. Dabei kocht das Kältemittel, verdampft, dehnt sich aus und kühlt ab. Dadurch ist der Verdampferkern viel kälter als die Luft in der Kabine. Der kalte Kern absorbiert somit Wärme aus der umgebenden Kabinenluft und kühlt sie ab. Der Verdampferventilator bläst die kalte Luft in die Kabine (alle sagen „ahhhhhhh“)., Das Niederdruckkühlmittel, das durch die von der Kabine aufgenommene Wärme erwärmt wird, wird dann in die Saugseite des Kompressors gezogen, und der Zyklus beginnt erneut.
Das Diagramm zeigt den Wärmeübertragungsprozess für ein Expansionsventilsystem, aber es ist sehr ähnlich für ein CCOT-System., Der Hauptunterschied besteht darin, dass anstelle eines Empfängertrockners auf der Einlassseite des Verdampfers ein Speicher auf der Auslassseite mit einem Druckschalter vorhanden ist.
Wirklich, das ist das meiste., Für diese Woche lautet die wichtigste Botschaft unserer Klasse in der Automobil-A/C-Theorie: Wenn ein A / C-System nicht funktioniert und Sie einfache Dinge wie geblasene Sicherungen ausgeschlossen haben, könnte dies daran liegen, dass das gasförmige Kältemittel nicht komprimiert wird (schlechter Kompressor) oder expandiert nicht (verstopftes Expansionsventil oder Öffnungsrohr), aber die meiste Zeit, besonders in einem vernachlässigten Oldtimer, liegt es daran, dass das Kältemittel ausgetreten ist und nichts mehr komprimiert und expandiert werden kann.
Nächste Woche: Kältemittel.,
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Rob Siegel schreibt seit 30 Jahren die Kolumne The Hack Mechanic™ für das BMW CCA Roundel Magazin. Sein neues Buch, Nur wieder aufgeladen werden Muss: Das Hack-Mechaniker™ Guide to Vintage Klimaanlage, ist jetzt bei Amazon erhältlich. Sie können hier eine persönlich beschriftete Kopie bestellen.