Question

空调的工作原理是什么？

Answer 1

家用空调器一般都是采用机械压缩式的制冷装置，其基本的元件共有四件：压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置，四者是相通的，其中充灌着制冷剂（又称制冷工质）。压缩机象一颗奔腾的心脏使得制冷剂如血液一样在空调器中连续不断的流动，实现对房间温度进行调节。
　　制冷剂通常以几种形态存在：液态、气态和气液混合物。在这几种状态互相转化中，会造成热量的吸收和散发，从而引起外界环境温度的变化。在从气态向液态转化的过程，称为液化，会放出热量；反之，从液态向气态转化的过程，叫做汽化（包括蒸发和沸腾）要从外界吸收热量。
　　首先，低压的气态制冷剂被吸入压缩机，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流到室外的冷凝器，在向室外散热过程中，逐渐冷凝成高压液体；接着，通过节流装置降压（同时也降温）又变成低温低压的气液混合物。此时，气液混合的制冷剂就可以发挥空调制冷的“威力”了：它进入室内的蒸发器，通过吸收室内空气中的热量而不断汽化，这样，房间的温度降低了，它也又变成了低压气体，重新进入了压缩机。如此循环往复，空调就可以连续不断的运转工作了。
　　制冷剂真是神奇！它是怎样在高温下冷凝向外界散发热量又在低温下蒸发从外界吸收热量呢？这与制冷剂本身的性质有关，大家知道，在山顶上煮鸡蛋很难煮熟，而用高压锅做饭时，鱼和肉等食品很快就能做熟，这是因为随着压力的升高，水的饱和温度（通常叫做沸点）也升高。所以，在大气压低于标准大气压的情况下，水的沸点低于100oC，反之则高于100oC。同理，高温高压气态制冷剂从压缩机出来时饱和温度要高于室外气温。通过不断散热并开始液化后，其温度依然很高，甚至在其完全变成液态后，仍继续向室外空气散热；而在室内，情况则相反，由于经过节流装置，制冷剂的压力和温度都降低很多，它的饱和温度也比室内气温低，这才能够连续不断的从室内空气中吸收热量。
　　原来，空调器并没有违反热力学第二定律。它是通过消耗机械能改变制冷剂的状态，才将热量从温度低的物体传给温度高的环境的。
　　刚才我们详细分析了家用空调器制冷循环的工作原理，那么如果是在寒冷的冬天，我们需要用空调来给房间加热时，空调的作用同样是将从室外的低温环境中吸收的热量释放到房间空气中，维持室内的温度。大家想一想，空调器的四个主要部件该怎么布置，制冷剂又怎样在系统中循环呢？
　　空调实际上是“空气调节”的简称，是指把经过处理的空气，以一定的方式送入室内，使室内的温度、湿度和噪声等都控制在需要范围内。它不仅为人们生活和停留的场所提供了舒适的温度条件，随着工业发展和科学技术的进步，其技术已经在国民经济的各个领域（如国防、交通、化工、机械制造、航空、仪表、电子、医药、食品工业、农业等）得到了极大的应用和普及，成为促进生产发展，提高工艺水平及完善科学研究的重要条件。