[STEM之朝思暮想] 7:压力

in cn-stem •  18 days ago

[STEM之朝思暮想] 7:压力

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前言

现在的社会,只要有能力的家庭都会拥有至少一架冷气机(Air-Conditioner),但不是每个地方都使用冷气机。长年冬天的地方都使用暖气机(Heater),而有四季的地区都使用两用的,也就是冷气(Cool Air)与暖气(Warm Air)可以任意转换。那么,今天我们就来聊聊冷气机吧。

冷气机

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冷气机在我们的日常生活中是不可或缺的,尤其是在赤道附近的国家,包括马来西亚,因为天气实在是太炎热了,出去外面买点日常用品都会汗流狭背,相信身为马国人民的一些读者都感同身受,其他也一样炎热的国家相信也一样。

好了那就进入主题吧,我们就来说说冷气机的运作原理吧。首先它的原理名称为空调制冷原理,它由四个部分所组成,它们是:压缩机(Compressor),膨胀阀(Expansion Valve),室内蒸发器(Evaporator)以及室外冷凝器(Condenser)。

这四个部分连接在一起组成一个循环,名为制冷循环(Refrigeration Cycle),在这循环里游走着的是被称为冷媒(Refrigerant)的一种化学物体,现在比较常使用的有R410A(目前最为广泛),R32(最新型,比较环保),R22(较旧,逐渐被淘汰)以及R134a(多数为工业用途)。

目前最新的R32冷媒算是很环保的,它的臭氧消耗潜力(Ozone Depletion Potential, ODP)是零,而全球暖化潜力(Global Warming Potential, GWP)是很低的,与R410A和R22冷媒相比,R32对地球的伤害其实不是很大的,不过有一点需要注意,R32冷媒是属于稍微易燃的冷媒。

主要部件

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首先先来说说四个不同部分各自扮演的角色吧。先来说说压缩机,压缩机是安装于室外机(Outdoor Unit)内的,它的作用就是把冷媒从低压的区域抽取并压缩成高压冷媒,再把从蒸发器那里由冷媒所吸收得来的热气送到冷凝器那里排出,这就是空调压缩器的主要作用。

接下来说说膨胀阀吧,它也是安装于室外机中,大致上空调膨胀阀分为两种,第一种是热力膨胀阀(Thermal Expansion Valve,TXV),是属于普通膨胀阀的,而第二种是电子膨胀阀(Electronic Expansion Valve,EEV),他们的作用都一样,不过电子的回控制得更加精确(more precise control)。那我们来了解一下它的作用吧,当冷媒把热气排出(Reject Heat)然后从冷凝器出来过后,它还是属于液态冷媒且高压的(High pressure liquid refrigerant),这时候它就会通过膨胀阀来减压从而让冷媒能够改变相(phase),也就是从液态(liquid)转变为气态(vapour),再流向蒸发器去吸收热气(Absorb Heat)。

接下来就轮到蒸发器了,蒸发器都是安装于室内机(Indoor Unit)之中,利用送风机(Blower)将已经被冷却的空气送出,再经过室内机的上面部分将已吸收热气的空气吸入,然后再通过铜管(Copper Tube)和冷媒接触,热气就会被冷媒所吸收,最后往压缩器的方向流去,这时候的冷媒是属于完全气态的,因为压缩器是不能够让液体进入的,否则的话压缩器将会损坏被逼报销。

最后就是冷凝器了,它是属于室外机的,它的作用主要是靠自己的铜管和散热片(Fin)来与外头的空气接触,藉此来将蒸发器那里所吸收的热气散发出去,然后那已经失去了热气的冷媒就会继续流向膨胀阀往蒸发器而去,继续把室内的热气吸取。

P-h图

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P-h图(P-h Diagram)是很常会使用到的一种工具,它的X轴代表压力(pressure),Y轴代表焓(enthalpy)它是用来计算空调性能 (Performance) 的,但是本篇不准备谈这个,就先介绍这个图给大家认识吧。在上图中大家可以看到黑色的弯曲线条,这条线被称为饱和线(saturation line),最顶点为临界点(critical point),临界点的左边往下的线是饱和液体线(saturated liquid line),而另一边则是饱和气体线(saturated vapour line)。在饱和液体线左边的区域是过冷液体区(sub-cooled liquid zone),而饱和气体线的右边区域则是过热气体区域(superheated vapour zone),那中间则是液体与气体的混合区域(mixture of liquid and vapour zone)了。

大家可以看见中间的紫色线条构成的四角形,那就是以上所说的制冷循环了,每一个部件的所在区域代表了冷媒的形态或相(state or phase)。相信大家可以看到红色字体的过冷(subcool)与过热线(superheat)的区域吧,过冷的作用就是让处于气态的冷媒完全转化成液态冷媒,而过热的作用则是让处于液态与气态混合体的冷媒完完全全转化成气态(fully vapor),以防有任何液态冷媒进入压缩器造成压缩器损坏。

生活中的压力

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相信大家看到这里都对冷气的运作多少有些了解了吧,其实这制冷循环与我们的生活一样,热气其实就是我们生活中的压力,而我们就是那循环。在我们的日常生活中,工作中,我们都像是那蒸发器一样,会吸收生活工作中的压力,当我们经过了压缩器,他就会把所有压力压缩在我们的身体里储存着,留在体内得不到释放。

但要是我们没有及时在冷凝器那里释放压力的话,这压力将会继续跟随着我们经过膨胀阀,但膨胀阀无助于释放热气(压力),所以压力还是会继续跟随着我们,再回到蒸发器,再吸收新的压力,继续循环下去,要是我们找不到方法把压力及时释放出来,我们很快就会崩溃了,这也是为什么人们因为压力而撑不下去然后轻生的原因之一了。

的确,我们生活中存在着来自许多方面的压力,学生有学业上的压力,父母有养家糊口的压力,上班族也是有来自于工作上的压力。因此我们应该适时的来点娱乐,看看戏啊,去卡拉OK唱唱歌,偶尔运动打打球,籍此来释放储存已久的压力。

结语

在这世界上没有人是完全没有压力的,除了小孩和已经退休享福的年长者,所以我们一定要寻找一个自己合适的释放压力的办法,否则的话冷气机的铜管爆裂了就真的很难修补了。

PS: 大家好,今天的主题是冷气机,相信现在中国那里应该很冷,应该要说暖气机才对,不过其实原理是一样的,只是倒过来而已。希望大家都能在寒冷或是炎热的环境下过的舒服。最后感谢大家耐心阅读,感恩感恩。

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你和机机都是能手!

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村长你太抬举我了,只是把我所知道的东西写出来,不过还是谢谢你。





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