空调发展史 3.docx
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空调发展史 3.docx
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空调发展史3
空调的发展历史
公元前1000年左右,波斯已发明一种古式的空气调节系统,利用装置于屋顶的风杆,以外面的自然风穿过凉水并吹入室内,令室内的人感到凉快。
19世纪,英国科学家及发明家麦可·法拉第(MichaelFaraday),发现压缩及液化某种气体可以将空气冷冻,此现象出现液化氨气蒸发时,当时其意念仍留于理论化。
1842年,佛罗里达州医生约翰·哥里(JohnGorrie)以压所落成的新大楼设有中央空调。
一名新泽西州Hoboken的工程师AlfredWolff协助设计此崭新的空气调节系统,并把技术由纺织厂迁移至商业大厦,他被认为是令工作环境变得凉快的先驱之一。
1902年后期,首个现代化,电力推动的空气调节系统由威利斯·开利(1876年-1950年)发明。
其设计与Wolff的设计分别在于并非只控制气温,亦控制空气的湿度以提高纽约布克林一间印刷厂的制作过程质素。
此技术提供了低热度及湿度的环境,令纸张面积及油墨的排列更准确。
其后,开利的技术开始用于在工作间以提升生产效率,开利工程公司亦在1915年成立以应付激增的需求。
在逐渐发展下,空气调节开始用于提升在家居及汽车的舒适度。
住宅空调系统的销量到1950年代才真正起飞。
建于1906年,位于北爱尔兰贝尔法斯特的皇家维多利亚医院,在建筑工程学上具有特别意义,被称为世界首座设有空气调节的大厦。
1906年,美国北卡罗莱纳州夏洛特的StuartW.Cramer正找寻方法增加其南方纺织厂的空气湿度。
Cramer把技术命名为空气调节,并在同年将其用于专利申请中,作为水调节(waterconditioning)的代替品。
水调节当时是一个著名的程序,令纺织品的生产较容易。
他把水汽与通风系统结合以“调节”及转变工厂里的空气,控制纺织厂中极重要的空气湿度。
威利斯·开利使用此名称,并把它放进其1907年创办的公司名称:
“美国加利亚空气调节公司”(今开利公司)。
1915年,卡里尔成立了一家公司,至今它仍是世界最大的空调公司之一。
但空调发明后的20年,享受的一直都是机器,而不是人。
直到1924年,底特律的一家商场,常因天气闷热而有不少人晕倒,而首先安装了三台中央空调,此举大大成功,凉爽的环境使得人们的消费意欲大增,自此,空调成为商家吸引顾客的有力工具,空调为人们服务的时代,正式来临了。
制冷剂的发展
最初的空调、电冰箱使用氨、氯甲烷之类的有毒气体。
这类气体泄漏后会酿成重大事故。
托马斯·米基利在1928年发明了氯氟碳气体(chlorofluorocarbongas),并将其命名为氟利昂。
这种制冷剂对人类安全得多,但是对大气臭氧层有害。
氟利昂是杜邦公司CFC、HCFC或HFC类冷冻剂的商标,其中每一类冷冻剂名称还包括一个数字,以表示其成分的分子组成(例如R-11,R-12,R-22,R-134)。
其中,在直接蒸发式适度冷却产品领域应用最广的R-22HCFC制冷剂将于2010年起停止用于新生产的设备中,并于2020年彻底停止使用。
R-11和R-12在美国已经停产。
作为替代品,一些对臭氧层无害的制冷剂已投入使用,包括商品名为“Puron”的制冷剂R-410A。
R290和R32新型的环保制冷剂也逐步走向市场,R290分子中只含有碳和氢,不含有氯和氟,破坏臭氧潜能值(ODP)为零。
普及
但说到空调可以普及,主要是通过电影院。
大多数美国人是在电影院第一次接触到空调的。
20世纪20年代的电影院利用空调技术,承诺能为观众提供凉爽的空气,使空调变得和电影本身一样吸引人,而夏季也取代了冬季成为看电影的高峰季节。
随后出现了大量全年开放的室内娱乐场所,如赌场、室内运动场和商场,这些都得归功于空调的出现。
在二十世纪六,七十年代,美国地区发生罕见的干旱天气,为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,美国率先研制出风冷式冷水机,用空气散热代替冷却塔,其英文名称是:
AircoolChiller,简称为Chiller!
在空调历史中,美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统,并得到了正在现场安装和修理有风管的单元式空调系统的空调设备分销商和经销商的强力支持。
WRAC是最简单和最便宜的系统,能够很容易的在零售商店中购得,并在持续高温来的时候自己安装。
同时,无风管的SRAC和SPAC自70年代起在有别于美国市场的动力下在日本得到发展和改进。
之后,设备设计和制造技术在90年代被转让到中国,这是通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电动机、精细阀和电子控制器的本地制造商)组成的合资公司进行的。
在90年代中国也从其它先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术,并与多数是美国的大公司组成合资企业。
现今中国已是一个顶级国家,她的当地主要工厂和合资企业制造了大量SRAC和SPAC以满足增长的国内市场和出口需要。
日本过去几年在把SRAC和SPAC机组出口到中国、欧洲和中东以建立新的市场。
但是中国现今已是最大的空调出口国,在2001年出口的WRAC,SRAC和SPAC机组总数达500万台,2002年预计有750或800万台机组出口,而日本正在失去出口的地位。
压缩机首次负荷运转是在空车运转和吹洗完成后进行的。
压缩机应按以下要求进行负荷运转:
1、开车后逐渐关闭放空伐或油水吹除伐,在压缩机的1/4额定压力下运转1小时;在1/2额定压力下运转4-8小时。
2、压缩机在最小压力下运转,无异常现象后,方得将压力逐渐升高;
3、对于大型高压压缩机,在公称压力下的运转时间不得少于24小时;
4、运转过程中,检查下列项目:
1.润滑油的压力、温度和供油情况。
油压在送入分配管系之前不得低于1公斤/厘米2。
曲轴箱或机身内润滑油油湿应为:
有十字头的压缩机不得超过60℃。
无十字头的不得超过70℃。
2.压缩机运转平稳,各运动部件声音应正常。
3.测量进、出口水温和检查冷却水供应情况,冷却水不允许断续地流和有气泡及堵塞等现象。
冷却水排水温度不得超过40℃。
4.各连接法兰部分,轴封,进、排气伐、气缸盖和水套等,不得漏气、漏油、漏水。
5.进、排气伐的工作应正常,安全伐灵敏。
6.各连接部分不得有松动现象。
7.测量各级排气温度和压力数值应符合各技术条件的规定。
8.电动机发热情况及电流值应符合规定。
5.运转完毕后,拆检下列项目:
1.拆卸各级气伐,各级气缸前盖,检查气缸镜面摩擦情况,如有摩擦痕迹时应找出原因。
2.检查活塞杆表面摩擦情况,不应有磨痕及拉道现象。
3.拆卸各级气伐,检查伐片与伐体的贴合情况,伐片如有裂纹时,以备件换之。
4.检查十字滑板、与机身导轨摩擦面的摩擦情况。
5.拆卸连杆大头瓦、十字头销,检查摩擦面的摩擦情况。
6.更换机身内润滑油。
压缩机初次运转后;由于机件各处进行磨合,和润滑油的清洗作用,有大量细碎的金属粉末进入润滑油,因此,机器经过24小时的工作后即应更换全部润滑油。
运转200小时后,再次换新油一次。
更换两次后,按定期维修要求换油。
为了使靡合均匀,初次运转时必须使各处有充分的润滑油。
冷凝器
压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽,使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经节流阀节流后,成为压力较低的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽,从而完成制冷循环。
对某些应用来说,气体必须通过一根长长的管子(通常盘成螺线管),以便让热量散失到四周的空气中,铜之类的导热金属常用于输送蒸气。
为提高冷凝器的效率经常在管道上附加散热片以加速散热。
散热片是用良导热金属制成的平板。
原理
气体通过一根长长的管子(通常盘成螺线管),让热量散失到四周的空气中,铜之类的金属导入性能强,常用于输送蒸气。
为提高冷凝器的效率经常在管道上附加热传导性能优异的散热片,加大散热面积,以加速散热。
并通过风机加快空气对流的方式把热带走。
一般制冷机的制冷原理压缩机的作用是把工质由低温低压气体压缩成高温高压气体,再经过冷凝器,在冷凝器中冷凝成低温高压的液体,经节流阀节流后,则成为低温低压的液体。
低温低压的液态工质送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽,从而完成制冷循环。
单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。
卧式蒸发器
其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似按供液方式可分为壳管式蒸
发器和干式蒸发器两种。
卧式壳管式蒸发器广泛使用于闭式盐水循环系统。
其主要特点是:
结构紧凑,液体与传热表面接触好,传热系数高。
但是它需要充入大量制冷剂,液柱对蒸发温度将会有一定的影响。
且当盐水浓度降低或盐水泵因故停机时,盐水在管内有被冻结的可能。
若制冷剂为氟利昂,则氟利昂内溶解的润滑油很难返回压缩机。
此外清洗时需停止工作。
干式氟利昂蒸发器主要区别在于制冷剂在管内流动,而载冷剂在管外流动。
节流后的氟利昂液体从一侧端盖的下部进入蒸发器,经过几个流程后从端盖的上部引出,制冷剂在管内随着流动而不断蒸发,所以壁面有一部分为蒸气所占有,因此,它的传热效果不如满液式。
但是它无液柱对蒸发温度的影响,且由于氟利昂流速较高(≥4m/s),则回油较好。
此外,由于管外充入的是大量的载冷剂,从而减缓了冻结的危险。
这种蒸发器内制冷剂的充注量只需满液式的1/2~l/3或更少,故称之为“干式蒸发器”。
立管式蒸发器
立管式和螺旋管式蒸发器的共同点是制冷剂在管内蒸发,整个蒸发器管组沉浸在盛满载冷剂的箱体内(或池、槽内),为了保证载冷剂在箱内以一定速度循环,箱内焊有纵向隔板和装有螺旋搅拌器。
载冷剂流速一般为0.3~0.7m/s,以增强传热。
这两种蒸发器只能用于开式循环系统,故载冷剂必须是非挥发性物质,常用的是盐水和水等。
如用盐水,蒸发器管子易被氧化,且盐水易吸潮而使浓度降低。
这两种蒸发器可以直接观察载冷剂的流动情况,广泛用于以氨为制冷剂的盐水制冷系统。
四通阀
四通阀,液压阀术语,是具有四个油口的控制阀。
四通阀是制冷设备中不可缺少的部件,其工作原理是,当电磁阀线圈处于断电状态,先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移,高压气体进入毛细管①后进入右端活塞腔,另一方面,左端活塞腔的气体排出,由于活塞两端存在压差,活塞及主滑阀左移,使排气管与室外机接管相通,另两根接管相通,形成制冷循环。
制冷
空调处在制冷状态时,四通阀不通电,四通阀处于AD连通,BC连通的状态,冷媒通过压缩机压缩转变为高温高压的气体,通过四通阀的A口,由D口排出,进入室外热交换器(冷凝器),在冷凝器吸冷放热后变成中温高压的液体,经膨胀阀后,变成低温低压的液体,经过室内热交换器(蒸发器)吸热放冷作用后,变成低温低压的气体,经过四通阀B口,由C口回到压缩机,然后继续循环。
制暖
空调处在制暖状态时,四通阀通电,活塞向右移动,使AB连通,CD连通,冷媒通过压缩机压缩转变为高温高压的气体,通过四通阀的A口,由B口排出,进入室内热交换器(冷凝器),在冷凝器吸冷放热后变成中温高压的液体,经膨胀阀后变成低温低压的液体,经过室外热交换器(蒸发器)吸热放冷作用后,变成低温低压的气体,经过四通阀D口,由C口回到压缩机,然后继续循环。
Repose引用德国的排气管改装理念与技术,严格把控改装排气管时的每个环节,并且对用户所提出的疑问会作全方面系统的介绍,这也是Repose一直引用德国技术的原因之一。
毛细管组件
毛细管组件包括毛细管和单向阀。
其中单向阀普遍应用于空调室外机中,它由辅助毛细管及单向阀组成,空调不同型号的机器的单向阀组件大同小异。
在单向阀上有一个箭头,它表示气流只能是按照箭头的方向流动,反向则停止,只能从辅助毛细管通过。
单向阀组件它安装在室外机的下后方,通常有一块黑颜色的减震块包着,包沥青是起消音的作用。
单向阀组件只用在空调制热过程中,制冷中单向阀组件是不起作用的。
单向阀组件在制热时的作用是为了增大制冷剂的流动阻力,减小制冷剂的流动速度,使制冷剂在室外机充分蒸发,使压缩机排出的制冷剂气体变为制冷剂液体,提高空调制热效果。
毛细管空调:
德国科学家从人体微血管网的原理受启发,人体毛细血管,细、密的特点,将全身的血液均匀的分布到全身的各个器官,并柔和的调节人体温度。
根据以上仿生学原理,德国科学家发明了新型环境调节系统----毛细管空调系统,类似人体毛细管网一样,毛细管空调使用毛细管网以水为媒介,厚度一般3-4公分,轻薄、柔软、荷载小,有多种灵活的安装方式,具有高效节能和高舒适的特点。
到目前为止,毛细管空调还在初步发展阶段,很多东西还要进一步完善。
在国内毛细管空调普遍性不强,安装集中在高端住宅,比如别墅,还有一些精装修房屋。
因此,这项科技成果被称为改变人类未来生活方式的先进暖通末端(即空调末端),被列为上世纪末改变人类现有历史的重大科技发明.
工作原理
空调分为单冷空调和冷暖两用空调,工作原理是一样的,空调以前大多一般使用的制冷剂是氟利昂。
氟利昂的特性是:
由气态变为液态时,释放大量的热量。
而由液态转变为气态时,会吸收大量的热量。
(即先吸热气化再液化放热)空调就是据此原理而设计的。
压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂,所以室外机吹出来的是热风。
然后到毛细管,进入蒸发器(室内机),由于制冷剂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大,压力减小,液态的制冷剂就会汽化,变成气态低温的制冷剂,从而吸收大量的热量,蒸发器就会变冷,室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过,所以室内机吹出来的就是冷风;空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴,顺着水管流出去,这就是空调会出水的原因。
制热的时候有一个叫四通阀的部件,使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反,所以制热的时候室外吹的是冷风,室内机吹的是热风。
其实就是用的初中物理里学到的液化(由气体变为液态)时要排出热量和汽化(由液体变为气体)时要吸收热量的原理。
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