评审专家:吴宝军,理论物理博士
虽然立秋已过,但北京的朋友们仍在与高温进行着“智慧与勇气的较量”。是什么帮助你度过了这个炎热的夏天?毛豆、啤酒、冰西瓜……就像这样。
炎热的夏季一定要关好冰箱门。不然猫的数量会增加(来源|腾讯新闻)
事实上,面对高温时,空调是唯一真正能拯救你生命的东西。
资料来源:索科健康
在此,编辑邀请您向空调发明人威利斯·开利致以衷心的敬意。
威利斯·开利:是的,我发明了空调(来源| 维基百科)
在享受凉爽的同时,您是否想过空调吹出的冷风从何而来?为什么我们需要室外机?时下流行的便携式小型空调的原理是什么?
空调:承载热量的“搬运工”的日常生活很多人都认为空调是“不断吹出”冷风的机器,但实际上,事情并没有那么简单。
确实有风,但这很可能是室内空调机的鼓风机造成的。电机的旋转使鼓风机旋转并吹出空气。
但如果空气稀薄,就不会感觉冷,温度也不会下降。 空调之所以能够降低房间内的温度,是因为它就像一个“搬运工”,将室内的热量“传递”到室外。换句话说,当空调的室内机为您的房屋制冷时,室外机不断向室外散发热量。
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这就是为什么当你走到空调室外机(散热器)前时,总是会感到强烈的热浪。所以请不要像这位老太太那样把室外机放在家里。不然空调只会越来越热。
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看到上述新闻后,有的朋友说空调是把屋内的热量带走,但室外机安装在室内,说明热量是在屋内循环的。案件。为什么我家的温度应该保持不变,但里面的温度却越来越高?
将热量从室内“输送”到室外的成本很高,而且这个过程需要电力。
大部分电能是为了空调的正常运行,空调将热量从室内机“输送”到室外机,但有些电能必然会转化为额外的热量,变得无法利用。释放到外界。
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因此,总的来说,空调不仅散热,而且还产生额外的热量来温暖环境。每当你的空调从家里带走热量时,就会有更多的热量被释放到外面。
另外,室内外温差越大,消耗的电量就越多,因此常常需要将空调的温度设置在26度或以下。空调的温度设置越高,空调与外界温度的温差越小,在室内温度保持凉爽舒适的情况下,就越节省能源。
网红小空调把热量“传递”到哪里?说到这里,有的朋友会反驳说,一些随身网红的小空调明明没有室外机,却居然可以给房间降温。到底他妈发生了什么?
答案就在水里!
水是所有常见物质中比热容最高的。简单来说,它是我们周围所有物质中吸热能力最强的。
与其他物质(如空气)相比,相同质量的水吸收相同量的热量,引起的温升最小。
这种便携式空调通常带有一个水箱,在运行时,房间里的热量一点一点地传递给水,水箱里的水像笼子一样把热量困住。
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但水箱内的水温也会升高,热量又会被释放到外面。但由于水的吸热能力很强,水的上升温度会远低于室内空气的下降温度,最终自来水的温度会远低于室内温度。虽然整体温度会降低,但实际上会让房间变得更加舒适。
不过,由于这种小型空调的出力比普通家用空调低很多,所以一般只能大幅度降低出风口附近的温度,但直接吹风却可以非常凉爽。不过,如果你想降低家里各个角落的温度,最好还是使用普通空调。
想要“传递”热量吗?事情没那么简单!那么,空调如何排出看不见、摸不着的热量呢?
其实原理很简单。这就是大家常说的:蒸发吸热,凝结放热。
当你将一层薄薄的接近体温的温水倒在手上时,水逐渐蒸发,你会感到寒冷,但这是因为水在这个过程中带走了手上的大量热量。蒸发。
老人们常说:“100度的蒸汽比100度的水还热。”这是因为当水蒸气接触到你的身体时,它会凝结成水并释放出大量的热量。除了100C 的蒸汽燃烧外,它们还必须承受蒸汽冷凝成水所释放的额外热量。这相当于受到“双重打击”。
在空调的室内机中,制冷剂沸腾并迅速从液体蒸发为气体,同时从房间吸收大量的热量。气体制冷剂吸收室内的热量并沿着管道流到室外机。它凝结成液体并在室外释放热量。这样,热量通过制冷剂的蒸发和冷凝从室内传递到室外。
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是不是感觉空调运行过程特别精致、“理性”?事情没那么简单。
眼尖的朋友一定已经注意到了这个问题。室内温度明显比室外温度低很多,那么为什么制冷剂在室内低温时会沸腾,而在室外高温时会凝结呢?制冷剂的沸点怎么可能低于凉爽的室内温度,同时又高于炎热的室外温度?
其中,压力起着重要的作用。
事实上,液体的沸点并不是恒定的,而是随着压力的变化而变化。压力越高,沸点越高,压力越低,沸点越低。
如果在北京烧一壶水,水会在97摄氏度左右沸腾,但在青藏高原,水可以在90摄氏度以下沸腾。这是由于青藏高原的大气压造成的。高原地势低于北京。
在空调中,通过简单地降低室内机中的压力并增加室外机中的压力,制冷剂平稳地沸腾,在室内机中吸收热量,并在室外机中冷凝以释放热量。单元。它离不开空调最重要的两个部件:压缩机和膨胀阀。
高压液态制冷剂进入房间,通过膨胀阀,体积增大,变成低压液态。
然后低压液态制冷剂进入室内机蒸发器,吸收室内空气的热量,蒸发成低压气态。吸收了热量的空气被鼓风机送入室内,降低了室温。
低压气态制冷剂离开房间并进入室外的压缩机。压缩机将大量气态制冷剂压缩成高压气态。
最后,高压气态制冷剂在室外冷凝器中冷凝成高压液态,同时放出大量热量,通过风机散发到室外空气中。室外机。
高压液态制冷剂再次进入房间,下一个循环开始……
制冷剂在空调内循环,这个过程将热量从室内“转移”到室外(来源|百度体验))
如此反复循环,热量逐渐从屋内传递到屋外,达到给房间降温的目的。
以上是主流家用空调的制冷原理,也是目前最稳定、最成熟的家电制冷技术。
当然,有的厂家控制,当室温远高于设定温度时,系统自动加速压缩机旋转,加快制冷剂吸热放热的循环。降低温度。
当室温接近设定温度时,自动控制压缩机减速,减缓制冷剂的吸热/放热循环,节省电力。
事实上,除了“蒸发吸热、冷凝放热”之外,任何能够循环吸热、放热的工艺都可以用于空调的生产。这些便携式网红迷你空调利用热电效应进行制冷。其原理与新兴的半导体冰箱相同。
半导体制冷元件示意图(来源|中国高分子网)
什么是热电效应?什么是半导体制冷机?看看我们之前的文章。
最后提醒大家,今年夏天,为了减轻空调“搬运工”的辛苦,减轻对环境的负担,开空调时要关好门窗。使用护发素,保持温度尽可能低,不要因为凉而降低太多。
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