تحقیق سيستم تهويه مطبوع در خودرو
مقدمه
امروز سيستم تهويه مطبوع جايگاه ويژه اي در خودرو دارد. سرنشينان خودرويي كه از سيستم تهويه مطبوع پيشرفته و مجهزي برخوردار است، احساس آرامش مي كنند و چه بسا در شرايط سخت رانندگي در جاده هاي طولاني، به دليل داستن اين سيستم، سختي هاي سفر را بر خود هموار سازند و آن را با خاطره اي خوش به پايان رسانند.
سيستم هاي تهويه مطبوع پس از سال ها سير تكاملي، به شكل امروزي خود رسيده اند. اين سيستم در ابتدا از سرنشينان خودرو در برابر تابش مستقيم نور خورشيد يا بادهاي شديد محافظت مي كرد. پس از مدتي، سيستم گرمايش براي غلبه بر سرما طراحي شد و بالاخره با ساخت كولر، هوايي مطبوع و خنك در اتاق خودرو فراهم آمد. با توجه به جايگاه مهم سيستم تهوية مطبوع، بهتر است با روش و اصول كاركدر آن بيشتر آشنا شويم تا در مراحل گسترده تر، به رفع عيوب اين سيستم بپردازيم و با استفادة صحيح از آن، بيشترين بهره را از سيستم تهويه مطبوع ببريم.
تهويه مطبوع در خودرو
تهويه مطبوع در اتومييل ها از نظر كار و طرح با هم شبيه هستند، ولي كارخانجات سازنده خودروها از اجزاء متفاوتي براي بكار انداختن و كنترل اجزاء در محدوده مشخصات خود استفاده مي كنند.
عمل سرماسازي (برودت) در سيستم كولر
عمل سرماسازي در سيستم كولر خودرو از گردش گاز 12-R (ماده سرماساز) در يك مدار بسته انجام مي گيرد. گاز 12-R به حالت بخار از طرف اواپراتور (تبخيركننده) بوسيله كمپرسور مكيده مي شود و پس از فشردن 14bar در كمپرسور و افزايش دما حدود 80 درجه سانتيگراد بطرف كندانسور (رادياتور كولر) رانده مي شود. در كندانسور گاز داغ و فشرده خنك مي شود با خنك شدن گاز تقريباً تبديل به مايع يعني تقطير مي گردد. و از آنجا به طرف رطوبت گير (رسيور) رطوبت و ناخالصي آن گرفته مي شود و به صورت مايع كامل بطرف اواپراتور حركت مي كند، قبل از ورود به اواپراتور با عبور از شيرانبساط بواسطه گشاد بودن مسير فشار آن بشدت كاهش و منبسط مي گردد و در اواپراتور به سرعت تبخير مي گردد. سرعت تبخير سرماي زيادي را ايجاد مي نمايد كه توسط فن كولر تهويه هواي تازه محيط يا هواي محيط اطاق خودرو از اطراف اواپراتور عبور داده مي شود به اين معني كه حرارت اطاق خودرو را جذب خود مي كند و ماده سرماساز بصورت بخار مجدداً بطرف كمپرسور مكيده مي شود. اين سيكل تا زماني كه كمپرسور كار مي كند ادامه دارد در اين سيستم كار كمپرسور توسط جريان برق كه از كلاچ كمپرسور عبور داده مي شود ايجاد ميدان مغناطيسي كلاچ با محور كمپرسور درگير شده و با نيروي موتور كه توسط تسمه به پولي كلاچ متصل مي باشد حركت مي نمايد. در حالتي كه اواپراتور زياد سرد مي شود توسط ترموستاتي كه به اواپراتور متصل مي باشد مسير گاز را در شيرانبساط مسدودتر مي نمايد تا از يخ زدن هواي اطراف اواپراتور جلوگيري نمايد.
كولر
كولر دستگاهي است كه هواي اتاق را سرد مي كند و در صورتي كه رطوبت هوا زياد باشد، آن را كاهش مي دهد.
قانون عمومي سرمايش
در فصل تابستان گاهي اوقات پس از شنا احساس سرما يا خنكي مي كنيم. علت اين پديده آن است كه با توجه به گرماي خورشيد، آب روي پوست ما تمايل به تبخير دارد. آب، گرماي تبخير خود را از پوست بدن مي گيرد و با كاهش گرماي روي پوست، احساس سرما به ما دست مي دهد. مثال ديگر اين است كه اگر مقداري الكل روي دستمان بريزيم، به علت تبخير الكل از روي سطح پوست، احساس سرما مي كنيم. از اين روش مي توان در سيستم هاي سرمايش استفاده كرد. اين روش مبتني بر قانوني است كه مي گويد: هر ماده اي براي تبخير مجبور به جذب حرارت از محيط اطراف خود و در نتيجه سرد كردن محيط است.
در ظرفي كه كاملاً نسبت به محيط اطراف عايق بوده و شير كنترل بخار دارد، اگر مقداري مايع مبرّد بريزيم، اين ماده به هنگام تبخير، گرماي هواي ظرف را جذب خود مي كند. با اين كار، دماي هواي داخل ظرف از دماي هواي محيط خارج سردتر مي شود. همان گونه كه در شكل صفحة بعد نشان داده شده است، هنگام باز كردن شير بخار، بخارات مبرّد به سمت خارج رانده مي شوند. تا زماني كه شير باز نشده باشد، دماي هواي درون ظرف سرد مي شود. با اين روش مي توان در سيستم سرمايش نيز توليد سرما كرد. براي توليد سرما، بايد مايع مبرّد را زياد كنيم كه در نهايت اين مايع تمام مي شود. از اين رو استفاده از مايع مبرّد غيراقتصادي است. روش مناسب توليد سرما، تبديل گاز به مايع و تبخير مجدد آن است.
مبرّد
مبرّد ماده اي سيال مانند است كه در سيستم تبريد به كار مي رود و با انبساط و تبخير خود سرما توليد مي كند.
رايج ترين مبرّدي كه در سيستم سرمايش خودرو به كار مي رفت، ”12 ـ R” بود كه شكلي از گاز فريون است. اين مبرّد به دليل تخريب لاية اوزون، ديگر به كار نمي رود.
ويژگيهاي فريون 12ـ R
همان طور كه مي دانيد، در فشار جو، آب در دماي 100 درجة سانتي گراد يا 212 درجة فارنهايت به جوش مي آيد، در حالي كه ”12 ـ R” در دماي 8/29- درجة سانتي گراد يا 6/21- درجة
فارنهايت تبخير مي شود.
اگر فشار به 2 kg / cm 2 تبديل شود، 12ـ R در دماي 13- درجة سانتي گراد يا 6/8 درجة فارنهايت بخار خواهد شد. در حالي كه در اين شرايط، آب در دماي 121 درجة سانتي گراد يا 250 درجة فارنهايت به جوش مي آيد. حال اگر مبرّد 12ـ R را در دماي عادي اتاق و در شرايط فشار استاندارد قرار دهيم، گرماي محيط را جذب و بسرعت تبديل به گاز مي شود. فريون 12 تحت فشار مناسب مي تواند براحتي با گرفتن گرما و انتقال آن به محيط، تبديل به مايع شود.
نمودار صفحة بعد ارتباط مبرّد فريون 12 را با دما و فشار محيط نشان مي دهد. اين منحني نشان مي دهد كه فريون 12 در چه فشار و دمايي تبخير مي شود. قسمت بالايي نمودار، حالت گازي مرد و قسمت پاييني آن مرحلة مايع مبرّد را نشان مي دهد.
مبرّد با روش هاي نشان داده شده در نمودار زير، تبديل به مايع مي شود. مي توان با افزايش فشار و بدون كاهش دما، مبرد را از حالت گازي به حالت مايع رساند و يا بدون تغيير فشار و با كاهش دما، آن را به مايع تبديل كرد. اين حالت ها در مسير 1 و 2 نمودار نشان داده شده اند.
با ثابت نگه داشتن دما و كاهش فشار يا با ثابت نگه داشتن فشار و افزايش دما مي توان مايع مبرد را تبديل به گاز كرد.
توضيح آنكه هر اتمسفر معادل 1/03kg / cm2 يا 760mmHg يا 1bar ، معادل 0/1mpa است.
قسمتهاي مهم سيستم كولر
اجزاء تشكيل دهنده سيستم كولر
1ـ كمپرسور 2ـ كندانسور
3ـ اواپراتور (تبخيركننده) 4ـ رسيور (خشك كننده)
5ـ سوپاپ اطمينان ذوبي 6ـ سوپاپ انبساط (شيرانبساط)
7ـ سوئيچ ترموستاتيك
1ـ كمپرسور
يك پمپ دوار با طراحي مخصوص كه وظيفه مكش و فشردن گاز را بر عهده دارد و حركت خود را از تسمه بوسيله موتور مي گيرد. دماي خروجي كمپرسور حدود 80 درجه سانتيگراد و فشار حدود 12 bar مي باشد.
2ـ كندانسور (رادياتور كولر)
در جلو رادياتور نصب مي شود كه گاز متراكم شده در كمپرسور با دماي 80 درجه سانتيگراد پس از ورود به داخل كندانسور دماي خود را تا حدود 45 درجه سانتيگراد از دست مي دهند و بصورت مايع در مي آيد.
3ـ اواپراتور (مخزن انبساط ـ تبخير)
در قسمت جلو اطاق خودرو نسب مي شود و وظيفه آن انتشار برودت به داخل اطاق مي باشد.
4ـ رسيور (رطوبت گير)
داراي سه وظيفه مي باشد. الف: جذب ذرات و ناخالصي
ب: جذب رطوبت از ماده مبرّد
ج: ذخيره نمودن ماده سرماساز در حالتي كه كولر متوقف مي باشد.
5ـ سوپاپ اطمينان ذوبي
روي كپسول رسيور يك سوپاپ اطمينان وجود دارد تا در صورتيكه دماي گاز از حدود 105 درجه سانتيگراد تجاوز كرد سوپاپ ذوبي عمل و گاز تخليه گردد.
6ـ شيرانبساط
تحقیق سيستم تهويه مطبوع در خودرو