對(duì)于空調(diào)，雖然也不覺(jué)得有啥神奇，但要把它的工作原理搞明白，沒(méi)有一定熱力學(xué)知識(shí)，還真是難以說(shuō)清楚。

要明白空調(diào)的工作原理，首先要認(rèn)識(shí)蒸發(fā)和冷凝這兩種物理現(xiàn)象，因?yàn)榭照{(diào)就是利用工作物質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)工質(zhì)）的冷凝和蒸發(fā)來(lái)改變環(huán)境溫度的。

 

水的蒸發(fā)和冷凝與焓

空調(diào)中的工質(zhì)，也叫制冷劑、冷媒、雪種，常見(jiàn)的有R22、R32、及R410A等氟利昂制冷劑。這類(lèi)制冷劑沸點(diǎn)比較低，在常溫下是氣體，通過(guò)壓縮就可變成液體。

例如，氟利昂R22在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（0.1013MPa）時(shí)的沸點(diǎn)是-40.8℃。這個(gè)沸點(diǎn)與外界壓強(qiáng)相關(guān)，當(dāng)液體所受的壓強(qiáng)增大時(shí)，它的沸點(diǎn)會(huì)升高；反之，壓強(qiáng)減小時(shí)，沸點(diǎn)相應(yīng)會(huì)降低。

制冷劑溫度在臨界溫度和相應(yīng)的臨界壓力之內(nèi)都遵循這一規(guī)律。氟利昂R22的臨界溫度是96.15℃，相應(yīng)的臨界壓力是4.99MPa。

  

R22壓-焓圖

這和在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，而在青藏高原大氣壓低，水燒到80～90℃就沸騰是一個(gè)道理。

空調(diào)必須有壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四個(gè)基本單元，這四個(gè)基本單元構(gòu)成壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)制冷行程。

 

 汽車(chē)空調(diào)結(jié)構(gòu)原理

制冷劑與壓縮行程

1匹的空調(diào)充裝大約1kg氟利昂R22，具體充裝多少，以壓縮機(jī)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氟利昂的壓力為0.96MPa為宜。

這樣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)吸氣口的壓力就是0.48MPa（蒸發(fā)壓力），出氣口壓力則為1.83MPa（冷凝壓力）。

  

蒸發(fā)壓力與冷凝壓力

壓縮機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，排氣壓力增加，排氣溫度也同時(shí)升高，蒸汽焓增加，其實(shí)也就是壓縮機(jī)對(duì)制冷劑做功的表現(xiàn)。

注意，為了保證壓縮機(jī)的可靠運(yùn)行，壓縮機(jī)吸入的制冷劑必須是純蒸汽，因此吸入的制冷劑必須是過(guò)熱蒸汽！

所謂過(guò)熱蒸汽就是在一定的壓力下，蒸汽溫度高于飽和溫度，蒸發(fā)壓力不繼續(xù)隨著蒸發(fā)溫度變化。過(guò)熱蒸汽還要有足夠的過(guò)熱度，一般為5℃。

  

制冷劑狀態(tài)變化

冷凝器與冷凝行程

在空調(diào)制冷時(shí)，冷凝器是壓縮機(jī)出口與節(jié)流閥進(jìn)口之間的熱交換器。

在冷凝器中，高溫高壓制冷劑流過(guò)冷凝器內(nèi)的銅盤(pán)管，銅管上的鋁箔翅片散熱，放出的熱量就會(huì)被軸流風(fēng)機(jī)吹走。冷凝器內(nèi)的制冷劑遇冷放熱就成了液體。

應(yīng)該清楚，在冷凝器中，制冷劑是由干飽和蒸汽逐漸變?yōu)闈耧柡驼羝�的，制冷劑在冷凝器中處于�?液共存狀態(tài)。

在這種狀態(tài)下，制冷劑的溫度和壓力具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。即飽和壓力增高，飽和溫度就會(huì)隨之增高，二者中有一個(gè)發(fā)生變化，另一個(gè)也將出現(xiàn)相應(yīng)的變化。

別看夏天室外空氣溫度很高，但是只要我們提高冷凝器內(nèi)制冷劑的壓力，就可以提高制冷劑的溫度，只要制冷劑的冷凝溫度高于冷卻介質(zhì)的溫度就可以放熱液化。

冷凝溫度=室外環(huán)境溫度（35℃）+冷凝傳熱溫差（15℃）=50℃。

對(duì)于50℃氟利昂R22，冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力是1.83MPa。

  

冷凝溫度與蒸發(fā)溫度

制冷劑在冷凝器中的液化速度主要取決于冷卻介質(zhì)的溫度及流量，還有冷凝面積。空調(diào)的能效等級(jí)也主要是由這些因素決定的。降低冷凝溫度可以提高壓縮機(jī)制冷量，而減少功率消耗。

節(jié)流閥與節(jié)流行程

在空調(diào)系統(tǒng)中，節(jié)流閥是很不起眼的一個(gè)小東西，在變頻空調(diào)中，節(jié)流是通過(guò)電子膨脹閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此也叫膨脹閥或熱力膨脹閥。

在定頻空調(diào)中甚至找不到這樣一個(gè)閥門(mén)。定頻空調(diào)節(jié)流是靠毛細(xì)管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。冷凝器到蒸發(fā)器之間的銅管其中一段變得很細(xì)，這個(gè)很細(xì)的銅管就是毛細(xì)管。

高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流閥降壓為蒸發(fā)壓力（節(jié)流閥前的是冷凝壓力），蒸汽焓值幾乎不受損失，也就是說(shuō)節(jié)流閥前后的壓力不一樣，焓值幾乎一樣。

從冷凝器進(jìn)入節(jié)流閥的制冷劑和從節(jié)流閥出口到蒸發(fā)器的制冷劑必須是過(guò)冷制冷劑，即純液體。

對(duì)于風(fēng)冷空調(diào)，如果沒(méi)有3～5℃的過(guò)冷度，飽和制冷劑在“液管”中溫度或壓力稍有損失，就會(huì)發(fā)生“閃發(fā)”，即液態(tài)冷媒直接變成了氣態(tài)。

蒸發(fā)器與蒸發(fā)行程

在空調(diào)制冷時(shí)，蒸發(fā)器是節(jié)流閥出口到壓縮機(jī)吸氣口之間的翅片管式換熱器。

節(jié)流閥出來(lái)的濕蒸氣在蒸發(fā)器中氣化，干度不斷增加，出蒸發(fā)器后就會(huì)成為干飽和蒸氣。在這個(gè)變化過(guò)程中，制冷劑吸收室內(nèi)空氣熱量，降低室內(nèi)空氣的溫度。

應(yīng)該清楚，制冷劑在蒸發(fā)器中也是處于氣-液共存狀態(tài)，即飽和壓力與飽和溫度一一對(duì)應(yīng)。蒸發(fā)溫度越低，吸熱能力越強(qiáng)。蒸發(fā)溫度的高低又是由蒸發(fā)壓力決定的。

  

冷媒壓力表

蒸發(fā)溫度＝室內(nèi)溫度（27℃）-10℃=17℃。如果是風(fēng)冷散熱，蒸發(fā)溫度和室溫差10℃
特別提醒，蒸發(fā)器、冷凝器是以制冷劑為對(duì)象來(lái)說(shuō)的，是制冷劑在銅管內(nèi)面進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝！

蒸發(fā)器對(duì)于室內(nèi)空氣而言，其實(shí)是一種冷凝現(xiàn)象，熱空氣通過(guò)銅管上的鋁箔翅片，空氣中的水分遇冷就會(huì)產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，室內(nèi)機(jī)會(huì)有水排出就是這個(gè)原因。

如果不進(jìn)行物理分析，僅從字面理解，很多人會(huì)誤以為冷凝器是室內(nèi)機(jī)，而蒸發(fā)器是室外機(jī)。

正像水泵可以把低處的水送到高處；空調(diào)則是可以把低溫處的熱量送到高溫處，讓低溫處的溫度更低，空調(diào)的工作原理這樣理解就很簡(jiǎn)單了！