Sejarah sistem pendingin udara otomotif
Sejarah awal sistem transportasi dimulai terutama dengan kereta kuda. Ini akhirnya dilampaui oleh penemuan mobil. Mobil awal memiliki ruang kabin yang terbuka untuk lingkungan luar. Ini berarti bahwa penghuni harus menyesuaikan pakaian di sana untuk memungkinkan kondisi cuaca yang berbeda Ruang kabin tertutup akhirnya diperkenalkan yang membutuhkan pemanasan, pendinginan, dan ventilasi untuk memenuhi harapan pelanggan. Sistem pemanas awal termasuk memanaskan batu bata tanah liat dan menempatkannya di dalam kendaraan atau menggunakan pembakar bahan bakar sederhana untuk menambah panas ke interior kendaraan. Ventilasi di dalam kendaraan dicapai melalui membuka atau memiringkan jendela atau kaca depan; ventilasi ditambahkan ke pintu dan sekat untuk meningkatkan sirkulasi udara dan panel kisi-kisi setara dengan saluran udara modern kita. Aliran udara sulit dikendalikan karena bergantung pada kecepatan kendaraan dan terkadang memungkinkan udara kotor dan lembab yang mengandung asap masuk ke bagian dalam dari ruang mesin. Pendinginan bisa sesederhana memiliki balok es di dalam kendaraan dan membiarkannya mencair! Akhirnya sejumlah masalah desain dapat diatasi, termasuk ventilasi udara di dasar kaca depan untuk ventilasi aliran alami dan motor listrik untuk meningkatkan aliran pada kecepatan rendah. Akhirnya penukar panas diperkenalkan yang menggunakan panas dari sistem pembuangan atau air dari sistem pendingin sebagai sumber, untuk memanaskan bagian dalam kabin kendaraan. Sistem pendingin kabin awal bersumber dari aftermarket dan bekerja pada pendinginan evaporatif. Mereka terdiri dari kotak atau silinder yang dipasang di jendela kendaraan. Asupan unit akan memungkinkan udara masuk dari luar dan berjalan melalui kisi-kisi wire mesh yang direndam air dan kerucut yang lebih tinggi di dalam unit. Air akan menguap karena menyerap panas di udara dan mengalir melalui outlet unit yang bertindak sebagai umpan ke bagian dalam kendaraan. Air ditahan di reservoir di dalam unit dan harus diisi ulang agar kerucut tetap basah jika tidak unit tidak akan beroperasi. Udara yang masuk ke dalam kendaraan akan menjadi sejuk jika kelembaban relatif udara yang masuk ke dalam unit rendah. Jika kelembaban relatif udara tinggi maka air tidak dapat menguap. Ketika unit bekerja secara efektif itu akan memberikan uap air jenuh dingin ke bagian dalam kendaraan yang meningkatkan tingkat kelembaban. Unit-unit ini hanya benar-benar efektif di negara-negara dengan kelembaban sangat rendah.
Pada tahun 1939 Packard memasarkan sistem A/C otomotif mekanis pertama yang bekerja pada siklus tertutup. Sistem ini menggunakan kompresor, kondensor, receiver drier dan evaporator (dipasang di dalam bagasi/bagasi) untuk mengoperasikan sistem. Satu-satunya kontrol sistem adalah sakelar blower. Kampanye pemasaran Packard termasuk: Lupakan panasnya musim panas ini di satu-satunya mobil ber-AC di dunia. Masalah utama dengan sistem adalah bahwa kompresor beroperasi terus menerus (tidak memiliki kopling) dan harus melepas sabuk untuk melepaskan sistem yang umumnya bekerja selama bulan-bulan musim dingin. Selama periode 1940-41 sejumlah pabrikan membuat kendaraan dengan sistem A/C tetapi ini dalam volume kecil dan tidak dirancang untuk umum. Baru setelah Perang Dunia II Cadillac mengiklankan fitur baru untuk sistem A/C yang menempatkan kontrol A/C di rak parsel belakang, yang berarti pengemudi harus naik ke kursi belakang untuk mengganti sistem. mati. Ini masih lebih baik daripada meraih di bawah kap/kap mesin untuk melepas sabuk penggerak. Pada tahun 1954-55 Nash-Kelvinator memperkenalkan AC untuk pasar massal. Itu adalah unit AC yang ringkas dan terjangkau dengan kontrol di dasbor dan kopling elektrik.
Desain dan optimalisasi sistem pendingin udara
Di masa lalu, satu-satunya cara untuk mengevaluasi rancangan sistem penanganan udara yang diusulkan adalah dengan membangun sebuah prototipe dan mengujinya di laboratorium. Komponen penanganan udara ditempatkan pada tempat uji, udara terkondisi disuplai di saluran masuk dan aliran udara dan distribusi suhu di lokasi kritis diukur. Pendekatan ini membutuhkan banyak waktu dan membutuhkan konstruksi prototipe yang mahal. Selain itu, ini memberikan sedikit atau tidak ada pemahaman tentang mengapa sebuah desain tampil seperti itu. Secara khusus, pengujian tidak dapat mendeteksi detail area sirkulasi, turbulensi, stratifikasi suhu, dan penyempitan yang berdampak buruk pada kinerja dan kehilangan tekanan. Selain itu, kinerja sistem biasanya perlu dievaluasi dalam berbagai konfigurasi. Misalnya, terkadang perlu untuk mengevaluasi sistem penanganan udara dalam mode operasi yang berbeda - ventilasi, lantai, pencairan es dan campuran - pada masing-masing dari delapan kontrol suhu yang berbeda.
Metode desain modern
Proses desain sistem kendaraan modern ditingkatkan dengan diperkenalkannya Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Engineering (CAE) dan Computer Aided Manufac turing (CAM). CAD memungkinkan desain dihasilkan dan diapresiasi secara visual di komputer. Komponen standar dapat dibagi di antara produsen dan pemasok untuk memastikan bahwa komponen dirakit dengan benar. Desain dapat dikirim ke klien untuk verifikasi dan umpan balik. Desain dapat dimodifikasi dan diperiksa ulang dalam waktu singkat dalam sejumlah format yang berbeda, c.g. file STL (stereolitografi). Suku cadang dan rakitan yang kompleks seringkali dapat diproduksi dengan sangat cepat menggunakan fasilitas pembuatan prototipe cepat (rapid prototyping facility/CAM). CAD juga menyertakan fasilitas untuk menyediakan pengujian virtual. Ini umumnya disediakan menggunakan modul tambahan atau add-in yang mengubah CAD menjadi CAE. Perangkat lunak ini bahkan sekarang digunakan di antara sejumlah sekolah menengah di Inggris yang menggunakan Solidworks sebagai paket CAD untuk departemen teknologi mereka yang mencakup modul tambahan seperti Cosmos Works untuk Analisis Elemen Hingga dan Dinamika Fluida Komputasi. Analisis Elemen Hingga (FEA) pada dasarnya adalah analisis tegangan mekanis dan Computational Fluid Dynamics (CFD) menganalisis aliran fluida seperti udara melalui atau di atas geometri kompleks. Fitur tambahan ini semuanya berbasis komputer dan menggunakan persamaan matematika yang dibangun ke dalam perangkat lunak untuk memprediksi variabel seperti distribusi tegangan komponen atau perakitan (FEA) atau aliran udara melalui ventilasi udara (CFD). Semua tes ini awalnya dilakukan secara manual dengan penyesuaian terus-menerus dilakukan pada model untuk mengoptimalkannya.
Gambar 1 Model yang dihasilkan komputer dirancang menggunakan CAD (tanpa saluran dan ventilasi)
Proses
Sistem A/C mulai hidup sebagai ide yang didorong oleh kebutuhan konsumen dan undang-undang pemerintah. Ini mengarah pada spesifikasi. Spesifikasi akan mencakup persyaratan kinerja minimum, suhu, zona kontrol, laju aliran, dll. Ini akan menghasilkan sejumlah desain konsep. Desain akan memiliki sejumlah model yang dihasilkan komputer yang akan disajikan sebaik mungkin
solusi untuk spesifikasi asli. Ini perlu diuji kinerjanya. Pengujian kinerja menggunakan CFD dapat mencakup kecepatan fluida (aliran udara). nilai tekanan dan distribusi suhu. Menggunakan CFD memungkinkan analisis fluida melalui geom etri yang sangat kompleks dan kondisi batas. Geometri biasanya mencakup saluran yang mengembang dan mengerut, berubah dari penampang bulat menjadi persegi, melewati kurva kompleks sepanjang panjangnya, dan memiliki banyak cabang dan dinding internal.
Sebagai bagian dari analisis, perancang dapat mengubah geometri sistem atau kondisi batas seperti kecepatan masuk, laju aliran, dll. dan melihat efeknya pada pola aliran fluida. CFD adalah alat yang efisien untuk menghasilkan studi parametrik dengan potensi secara signifikan mengurangi jumlah eksperimen fisik yang diperlukan untuk mengoptimalkan kinerja desain.
Kurva kinerja kipas dapat dimasukkan ke dalam model. Tanpa fitur ini, pengguna harus menebak aliran di dalam selungkup kipas, menghitung tekanan menggunakan CFD dan melihat apakah itu cocok karakteristik kipas. Jika tekanan tidak cocok, maka tebakan lain harus dilakukan. Biasanya, setidaknya tiga iterasi (uji coba) diperlukan untuk membuat kecocokan. Perangkat lunak ini memiliki fasilitas untuk memasukkan kurva kinerja kipas langsung ke dalam model. Setiap analisis berjalan kemudian berinteraksi dengan kurva kipas untuk menentukan kondisi operasi yang tepat dari kipas sebagai bagian dari analisis reguler. Dengan menggunakan teknik ini, para insinyur dapat dengan mudah menentukan apa jenis kipas diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aliran udara di dalam kendaraan, biasanya 158 kaki kubik per menit (75 liter/detik) untuk pemanasan dan 300 kaki kubik per menit (141,6 liter/detik) untuk pendinginan.
Sebagai contoh tipikal peningkatan, pertimbangkan spesifikasi desain tipikal sistem HVAC sehubungan dengan dial suhu pada panel instrumen. Dengan kata lain, memindahkan dial dari posisi satu ke posisi dua harus memiliki dampak yang sama pada suhu seperti berpindah dari posisi dua ke posisi tiga. Di masa lalu, linearitas dari dial suhu tidak dapat diperkirakan sampai prototipe kendaraan lengkap dibangun. Pada saat itu, perubahan itu mahal dan data pengujian memberikan sedikit atau tidak ada masukan tentang jenis perubahan apa yang diperlukan.
Gambar 2 Prototipe unit HVAC untuk pengujian
Sekarang, para insinyur dapat menentukan linieritas desain yang diusulkan segera setelah model solid dalam CAD dibuat dalam hitungan hari. Mereka biasanya menyiapkan serangkaian analisis yang mengevaluasi delapan pengaturan suhu yang berbeda di masing-masing dari tiga mode sistem HVAC. Dalam waktu kurang dari seminggu, mereka dapat menentukan suhu udara keluar di setiap pengaturan.
Setelah semua pemodelan CFD selesai, prototipe dibuat untuk memastikan model fisik beroperasi seperti yang diprediksi oleh model komputer. Keakuratan sistem simulasi dan sistem aktual dapat bervariasi hingga 10-15%. Umumnya, waktu tunggu berkurang dan desain dapat dievaluasi lebih cepat sehingga memungkinkan lebih banyak waktu untuk mengoptimalkan kinerja kerjanya.
Pengantar pemanasan dan ventilasi
Pemanasan dan ventilasi dalam transportasi otomotif bukan hanya fungsi kontrol suhu. Keselamatan penumpang untuk mengurangi kelelahan pengemudi, memastikan visibilitas yang baik dan menjaga kenyamanan adalah kunci keberhasilan desain sistem tersebut. Aliran udara yang terus menerus melalui interior kendaraan mengurangi kadar karbon dioksida, bertindak sebagai demister dan mencegah penumpukan bau. Karbon dioksida dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabkan pengemudi menjadi kurang responsif. Ada tingkat ventilasi yang direkomendasikan yang menentukan berapa kali kapasitas kubik internal (ruang udara) kendaraan harus diganti per jam. Termasuk dalam perhitungan ini adalah jumlah kemungkinan penumpang dan volume internal kendaraan. Di beberapa negara, kinerja sistem pemanas dan ventilasi diatur oleh undang-undang. Sistem pemanas dan ventilasi yang dikombinasikan dengan sistem pendingin udara menyediakan rentang suhu yang dapat dipilih oleh penghuni. Ini bisa menjadi tantangan nyata karena beberapa kondisi cuaca ekstrem yang dialami di seluruh dunia. Seringkali perangkat booster tambahan diperlukan untuk memberikan pemanasan tambahan' atau 'pendinginan' interior.
Sistem pemanas mobil
Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang artinya tidak dapat dimusnahkan. Prinsip sistem pemanas dan ventilasi adalah mentransfer panas yang cukup dari satu titik ke titik lainnya. Pemanas adalah alat yang memanaskan udara yang masuk atau sudah berada di dalam kendaraan (udara daur ulang). Udara panas kemudian diarahkan ke kombinasi tempat yang berbeda melalui distribusi saluran udara di dalam kendaraan.
Gambar 3 Sistem pendingin air
Gambar 4 Penukar panas
Ada sejumlah metode berbeda yang tersedia untuk memanaskan pemanas pembuangan udara, panas sebagai produk sampingan dari pembakaran, pemanas listrik, dll. Umumnya kendaraan bermotor menggunakan panas dari pembakaran yang ditransfer melalui air atau udara tergantung pada apakah mesinnya adalah air. atau berpendingin udara. Jika kendaraan berpendingin udara maka sistem selubung digunakan untuk mengarahkan panas dari permukaan luar mesin, knalpot atau dalam beberapa kasus dari sistem pelumasan ke bagian dalam kendaraan.
Mesin berpendingin air
Mesin memiliki sistem pendingin air yang digunakan untuk menjaga suhu mesin dengan mentransfer panas pembakaran (sebagai produk sampingan dari proses pembakaran) dari ruang bakar. Pendingin yang dipanaskan kemudian dibawa dari ruang bakar melalui pipa ke penukar panas.
Penukar pemanas (heater matrix) Penukar panas (Gbr. 4), sering disebut matriks, terletak di dalam kendaraan bertempat dalam rakitan pemanas (Gbr. 3). Ini dirancang untuk memiliki area permukaan yang besar yang memungkinkan udara untuk melewati permukaan siripnya. Udara segar atau daur ulang (udara dari dalam kendaraan) diarahkan dengan kekuatan di atas permukaan inti pemanas dan kemudian didistribusikan melalui ventilasi udara dan panel ke interior kendaraan. Inti pemanas terdiri dari tabung dan sirip yang terbuat dari paduan aluminium dan memiliki tangki aluminium atau plastik yang melekat pada inti dengan port inlet dan outlet.
Kontrol panas (Heat Control)
Kontrol panas ditentukan oleh penumpang kendaraan. Hal ini dilakukan dengan memilih suhu interior yang dibutuhkan penghuni melalui panel kontrol. Panel kontrol akan mengontrol komponen untuk memungkinkan lebih banyak atau lebih sedikit air masuk ke penukar panas atau membiarkan lebih banyak atau lebih sedikit udara mengalir di atas permukaan luarnya. Kedua sistem yang digunakan untuk mengontrol keluaran termal pemanas ini disebut sebagai:
1. Jenis aliran air.
2. Jenis campuran udara.
Jenis aliran air Sistem ini mengontrol jumlah cairan pendingin yang mengalir dari sistem pendingin engine ke penukar panas menggunakan katup kontrol (Gbr 5 ). Katup kontrol (Gambar Katup pengontrol air yang dioperasikan dengan solenoid) memvariasikan aliran pendingin yang masuk ke dalam penukar panas yang pada gilirannya memvariasikan suhu inti pemanas. Pengaturan dalam sistem seperti itu bisa jadi sulit terutama dengan aliran dan suhu pendingin yang bergantung pada kecepatan dan beban mesin. Sistem tidak segera merespon perubahan, misalnya jika suhu yang lebih rendah diperlukan untuk interior maka katup kontrol akan membatasi aliran pendingin ke inti pemanas.
Gambar 5 Panas dikendalikan oleh katup
Gambar 6 Katup pengontrol air yang dioperasikan dengan solenoid
Untuk mencapai suhu yang dikurangi, inti pemanas harus kehilangan panas yang dibutuhkan untuk mendinginkan ke suhu baru yang dipilih, sehingga mengeluarkan panas; ini membutuhkan waktu. Manfaat mengatur inti pemanas menggunakan katup kontrol air adalah memungkinkan seluruh volume udara mengalir melalui inti pemanas itu sendiri, meningkatkan kinerja pemanasan.
Jenis campuran udara
Sistem ini mengontrol volume udara yang diizinkan mengalir di atas permukaan penukar panas menggunakan pintu kontrol campuran/campuran udara yang dipasang di dalam rakitan pemanas. Pintu internal mengarahkan udara ke atas atau melewati inti pemanas tergantung posisinya. Posisi ditentukan oleh occu pants yang memilih rentang suhu dari panas hingga dingin. Jika suhu kisaran menengah dipilih maka jumlah udara akan mengalir di atas inti pemanas (Gbr. 7) dan kuantitas akan melewati inti pemanas (Gbr. 7). Udara ini kemudian akan bercampur kemudian dalam ruang pencampuran untuk mencapai suhu akhir yang diperlukan sebelum meninggalkan rakitan pemanas. Pintu kontrol campuran udara umumnya dioperasikan oleh kabel Bowden, vakum atau servo elektronik. Aspek negatif dari desain seperti itu adalah bahwa penggunaan ruang pencampuran berarti bahwa rakitan pemanas cenderung lebih besar untuk jenis campuran udara daripada jenis yang dikontrol pendingin. Saat tidak digunakan, panas dapat memancar dari inti pemanas yang menghangatkan aliran udara alami yang ditransfer ke ruang kabin meskipun hal ini dapat diatasi dengan menggunakan noid sol penutup untuk menghentikan aliran cairan pendingin saat diperlukan efek pendinginan maksimum. Aspek positif termasuk respon cepat terhadap perubahan suhu dan kontrol variasi suhu yang lebih akurat.
Distribusi udara melalui interior kendaraan
Ventilator adalah alat yang digunakan untuk mengarahkan udara melalui bagian dalam kendaraan. Secara umum ada dua jenis ventilator yang digunakan pada kendaraan:
1. Ventilator aliran alami.
2. Ventilator aliran paksa (blower).
Ventilator aliran alami Ini dibuat oleh tekanan udara di luar kendaraan yang disebabkan oleh gerak maju kendaraan. Saat kendaraan bergerak ke depan, tekanan positif dan negatif tercipta pada permukaan kendaraan karena bentuknya yang aerodinamis. Area di mana tekanan positif tercipta adalah tempat yang ideal untuk ventilasi udara yang memungkinkan udara masuk ke dalam kendaraan, berjalan melalui interior dan kemudian keluar dari kendaraan melalui ventilasi yang sering diposisikan di wilayah tekanan negatif. Asupan udara diposisikan
Gambar 7 Panas dikendalikan oleh peredam kontrol campuran udara
Gambar 8 Tekanan positif dan negatif di seluruh permukaan kendaraan
di bagian bawah kaca depan di mana tekanan statis tinggi sehingga udara di bawah tekanan dapat mengalir ke dalam kendaraan. Ada beberapa kelemahan dari posisi ini:
1. Kompartemen mesin harus disegel dengan baik sehingga tidak ada bau yang tidak sedap yang ditemukan
jalan ke bagian dalam kendaraan. 2. Aliran udara sebanding dengan kecepatan kendaraan, kurangnya aliran pada kecepatan rendah dan mungkin
kebisingan dan angin yang berlebihan pada kecepatan tinggi. Ini umumnya dikurangi dengan hanya mengizinkan perbedaan tekanan kecil di titik masuk dan keluar dan bantuan kipas yang memadai. Knalpot udara melalui outlet, yang umumnya
terletak di pilar belakang yang tersembunyi di balik panel trim atau di belakang bumper belakang (Gbr. 8).
Saluran masuk dan keluar udara
Gambar 9 mengilustrasikan posisi rumah saluran masuk yang digunakan untuk memisahkan partikel kotoran dan air dari udara yang masuk ke ruang penumpang, udara segar diumpankan melalui kisi-kisi panel penutup dan rumah saringan serbuk sari (2). Ini sering menampung sistem penyaringan udara seperti filter serbuk sari (1). Filter pollen mampu membersihkan udara segar yang menjebak partikel yang lebih kecil, seperti debu dan polen yang dapat masuk melalui gril cowl panel.
Saluran keluar udara adalah susunan tutup karet, sebagian besar tersembunyi di belakang bumper belakang (Gbr. 10) atau di belakang panel trim di pilar belakang. Karena tekanan di kompartemen penumpang dibuat oleh motor blower dan aliran udara alami, lubang udara terbuka memungkinkan pertukaran udara terjadi. Jika tidak ada aliran udara melalui interior kendaraan, tutup tutup untuk mencegah masuknya asap knalpot. Jika ventilasi kendaraan tidak memuaskan, periksa kelepak untuk kebebasan bergerak.
Jika asap knalpot mencapai kompartemen interior, periksa fungsi penutup flap dan pembatasan aliran udaranya (Gbr. 10).
Aliran udara paksa (Forced Air Flow)
Dalam sistem ventilasi udara paksa, kipas listrik dipasang di dalam kendaraan. Kipas angin umumnya digunakan saat kecepatan kendaraan rendah atau tuntutan kenyamanan tinggi (penghilangan kabut, pemanasan dan pendinginan).
Gambar 9 saluran udara masuk
Kipas blower dapat memaksa udara melewati inti pemanas yang memungkinkan panas dipindahkan ke udara yang didistribusikan di sekitar kendaraan. Ventilasi masuk dan keluar interior umumnya terletak pada posisi yang sama dengan ventilasi aliran alami. Gambar 3 menunjukkan posisi kipas (blower) di dalam sistem.
Desain kipas
Semua kipas digerakkan oleh motor listrik. Motor dapat berputar pada kecepatan yang bervariasi tergantung pada arus yang disuplai ke sana. Kipas angin memungkinkan aliran udara diatur sesuai dengan kebutuhan penghuni. Kipas angin umumnya dibagi menjadi jenis aliran aksial dan sentrifugal. Pada kipas tipe aksial, udara ditarik masuk dan dipaksa keluar sejajar dengan sumbu putar. Pada tipe sentrifugal udara ditarik masuk pada sumbu putar dan dipaksa keluar tegak lurus terhadap sumbu putar (arah gaya sentrifugal) (Gbr. 12). Bentuk baling-baling kipas sering diprofilkan untuk memaksimalkan aliran dan volume serta meminimalkan ukuran dan kebisingan. Blower adalah sumber kebisingan frekuensi rendah yang dominan, sedangkan pada frekuensi yang lebih tinggi, sumber kebisingan aliran udara tambahan ada. Ini termasuk daerah geser tinggi di dalam saluran, pemisahan aliran karena penghalang aliran, dan aliran keluar dari ventilasi udara. Optimalisasi aliran dapat dicapai dengan menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamics), yang memungkinkan seorang insinyur menganalisis pola aliran dan daerah tekanan di dalam sistem dan membuat penyesuaian pada ukuran, bentuk, dan posisi komponen dalam upaya membuat sistem menjadi efisien dan senyap secara aerodinamis. mungkin. Upaya lain termasuk isolasi kebisingan melalui penggunaan bantalan atau sumber pemosisian di luar interior.
Penyaringan udara (Air Filtration)
Pollen Filter
Filter terletak di rumah rakitan pemanas sebelum penukar panas. Serat dalam filter mencegah partikel besar memasuki sistem dan menjebak partikel yang sangat kecil, filter bermuatan elektrostatis. Karena muatan elektrostatik ini, filter menarik partikel seperti magnet menarik serbuk besi. Selain menghilangkan partikel yang terlihat, filter juga menghilangkan serbuk sari, spora, dan berbagai jenis debu, dll. dari udara kabin.
Filter karbon dan lampu kuman
Filter kombinasi karbon aktif dan/atau lampu kuman umumnya dipasang sebagai opsi pengganti filter serbuk sari. Filter kombinasi karbon aktif memiliki keunggulan yang sama dengan
Gambar 10 (a) Penutup udara belakang. (b) Penutup udara belakang Ford Fiesta (penutup karet dilepas)
Gambar 11 Rakitan kipas tipe sentrifugal
Gambar 12 Rakitan kipas tipe aksial dan sentrifugal
Gambar 13 Sistem penyaringan udara dengan serbuk sari, filter karbon dan lampu kuman
filter serbuk sari ditambah lapisan karbon aktif yang efektif. Lapisan karbon aktif menetralkan bau semut yang tidak menyenangkan dan menjaga udara bebas dari ozon. Hal ini juga mengurangi asap knalpot diesel memasuki interior kendaraan. Lampu kuman digunakan dalam sistem pendingin udara untuk membunuh bakteri yang masuk atau terbentuk di dalam sistem penyaringan udara. Ini juga menghentikan bau dalam sistem melalui penumpukan bakteri.
Filter katalitik foto
Filter katalitik foto menghancurkan gas polutan dan mikroorganisme yang masuk ke dalam kendaraan. Minimal dari lima menit seluruh udara kabin dapat dimurnikan. Manfaat:
1. Perlindungan berkelanjutan terhadap polutan eksternal/internal yang berpotensi berbahaya dan dari bau yang tidak menyenangkan.
2. Pengurangan bagi penderita alergi - mikroorganisme penyebab alergi dihancurkan.
3. Masa pakai filter yang diperpanjang-2000 jam, setara dengan penggunaan kendaraan rata-rata sekitar lima tahun.
4. Penghancuran total polutan dibandingkan dengan filter karbon saat ini.
Gambar 14 (a) Distribusi udara menunjukkan panel, ventilasi muka dan lantai (b) Panel kontrol manual
Oksidasi katalitik foto mengubah senyawa beracun seperti karbon monoksida dan nitrous oxide menjadi konstituen jinak seperti karbon dioksida dan air tanpa aus atau kehilangan efeknya. Ketika cahaya mengenai titanium oksida, hidrogen peroksida (H₂O₂) dan radikal hidroksil (OH) terbentuk. Kedua zat ini memiliki sifat pengoksidasi yang kuat dan melalui interaksi timbal balik dapat menguraikan zat yang berbau menjadi karbon dioksida dan air yang tidak berbau. Oksidatif yang kuat juga menghilangkan bakteri dan menonaktifkan virus.
Penginderaan kualitas udara
Sensor Kualitas Udara (AQS) dapat ditempatkan di saluran masuk udara utama sistem HVAC. Ketika ambang batas untuk karbon monoksida atau nitrogen dioksida tercapai, AQS berkomunikasi dengan sistem HVAC untuk memulai mode resirkulasi udara. Mengarahkan aliran udara dan mengontrol rentang suhu dapat dipilih secara manual oleh penghuni atau dikontrol secara elektronik melalui modul kontrol. Sistem pemanas dirancang untuk menawarkan kisaran suhu. Penelitian tentang zona nyaman bagi penumpang ada tetapi bersifat subjektif karena perbedaan kebangsaan yang disesuaikan dengan cuaca di benua mereka. Panel kontrol sistem pemanas dan ventilasi dasar berisi kenop kontrol suhu dan sejumlah opsi distribusi udara.
Unit distribusi udara
Unit distribusi udara umumnya terletak di bawah panel instrumen kendaraan. Di dalam unit distribusi udara terdapat sistem saluran dan pintu pencampuran/pengarah. Selain itu unit ini menampung motor blower, inti pemanas dan untuk kendaraan dengan sistem pendingin udara, evaporator. Udara masuk yang disaring dari kisi-kisi panel intake diinduksi oleh motor blower dan dipaksa melalui unit distribusi udara. Udara yang datang dari blower diarahkan ke saluran udara yang berbeda melalui pintu bergerak di unit distribusi udara. Suhu diatur dengan mencampur udara hangat dan dingin. Udara kemudian diarahkan ke saluran keluar udara/nozel udara dan ventilasi panel yang berbeda. Pada dasarnya ada dua cara untuk sistem ventilasi untuk mengambil udara: udara segar dari luar dan udara resirkulasi dari interior. Oleh karena itu unit distribusi udara memiliki dua saluran masuk udara yang ditutup secara bergantian oleh sebuah pintu. Beroperasi dalam mode resirkulasi memungkinkannya untuk menjauhkan bau luar yang tidak menyenangkan dari dalam dan juga meningkatkan keluaran pendinginan sistem pendingin udara. Ketika mode resirkulasi diaktifkan untuk jangka waktu yang lebih lama, tingkat kelembaban di dalam kendaraan akan meningkat karena kandungan uap air dari napas penumpang. Hal ini dapat menyebabkan kabut pada jendela. Beralih ke mode udara segar dengan sistem AC mengurangi kelembapan bagian dalam kendaraan.
Gambar 15 Rakitan pemanas
Gambar 16 Resirkulasi udara
1. Penyaringan udara
2. Pintu resirkulasi udara
3. Motor blower dan kipas sentrifugal
R4. Penukar panas
5. Pintu campuran suhu
6. Pintu distribusi udara
7. Ventilasi panel (tidak dapat disesuaikan)
8. Ventilasi wajah/kepala (dapat disesuaikan)
9. Panel ventilasi-kaki penumpang belakang dengan baik
10. Menyalurkan ke sumur kaki penumpang
11. Aliran pendingin
12. Panel kontrol
Tampilan komponen sistem yang disederhanakan
Gambar 16 menunjukkan pintu pemasukan udara (pintu resirkulasi) tertutup sehingga tidak ada udara luar yang akan masuk ke dalam kendaraan kecuali melalui port yang memberi makan motor blower dari interior. Blower beroperasi sehingga udara di dalam kendaraan akan bersirkulasi di sekitar interior kendaraan. Penukar panas akan tetap memanaskan udara sesuai kebutuhan selama ada perbedaan suhu (antara udara dan pemanas) dan penghuni telah memilihnya melalui panel kontrol, yang akan memvariasikan posisi pintu campuran suhu (2) . Saat udara bersirkulasi, ada bahaya bahwa uap air akan mengembun di bagian dalam kaca depan kendaraan. Hal ini dipengaruhi oleh hal-hal berikut:
-suhu udara luar:
-suhu interior;
-jumlah penghuni;
-kelembaban relatif udara di dalam kendaraan.
Gambar 17 Posisi demisting
Gambar 18 Menghilangkan dan memanaskan penghuni
Jika ini terjadi maka resirkulasi udara harus dihentikan dan udara luar harus masuk ke dalam kendaraan melalui pintu pemasukan udara. Resirkulasi udara sering dipilih saat berkendara di area yang tercemar, mis. lalu lintas padat.
Pada posisi penghilangan uap (Gambar 17) udara dari luar dipindahkan secara paksa dari motor blower ke pintu campuran suhu yang tertutup penuh. Ini memaksa total volume udara mengalir melalui inti pemanas di mana ia akan dipanaskan dan kemudian diarahkan oleh pintu distribusi atas menuju kaca depan dan jendela samping. Perhatikan bahwa tidak ada udara yang diarahkan ke penghuni. Ini memungkinkan volume udara maksimum mengalir ke kaca depan untuk membantu proses penghilangan debu. Ini dilakukan melalui penguapan tetesan air kental di layar.
Pada posisi penghilang bau dan pemanasan (Gambar 18), pintu masuk udara terbuka penuh memungkinkan udara luar mengalir melalui blower. Blower memaksa udara menuju pintu campuran suhu yang sepenuhnya tertutup memaksa semua udara mengalir melalui inti pemanas. Semua udara mengalir melalui inti pemanas dan kemudian diarahkan ke pintu distribusi atas di mana sebagian diarahkan ke kaca depan dan jendela samping dan sisanya diarahkan ke ventilasi kaki yang mencakup penumpang di bagian belakang kendaraan.
Gambar 19 Panas yang diarahkan ke ventilasi kaki dan wajah penghuni
Gambar 20 Aliran udara diarahkan ke ventilasi muka
Gambar 19 kaki dan wajah penghuni menunjukkan pintu masuk udara terbuka penuh memungkinkan udara mengalir melalui blower. Blower memaksa udara menuju pintu campuran suhu. Pintu campuran mengarahkan volume udara menuju inti pemanas dan sisanya menuju pintu distribusi yang memungkinkan udara mengalir ke ventilasi muka. Udara yang melalui inti pemanas kemudian diarahkan ke bagian belakang pintu campuran dan kemudian pintu distribusi, di mana ia didistribusikan oleh ventilasi kaki. Akan ada perbedaan suhu antara ventilasi muka dan ventilasi kaki kira-kira sekitar 7°C. Hal ini disebabkan manusia merasa nyaman dengan kaki mereka yang lebih hangat daripada kaki mereka kepala dalam kondisi dingin.
Asupan udara terbuka penuh untuk memungkinkan udara mengalir melalui blower. Blower memaksa udara menuju pintu campuran suhu dan tergantung pada posisinya, itu akan mengarahkan udara langsung ke pintu distribusi atas dan ventilasi muka atau akan mengarahkan sebagian udara ke inti pemanas untuk menaikkan suhu interior dan meningkatkan tingkat kenyamanan penghuninya (Gambar 20). Suhu interior umumnya dikendalikan oleh penghuni melalui panel kontrol. Pilihan ini menawarkan kepada penghuni udara luar segar langsung ke kepala yang bermanfaat dalam kondisi cuaca panas menghilangkan panas dari penghuni dengan konveksi. Hal ini meningkatkan kenyamanan penghuni, terutama jika berkeringat, memungkinkan panas laten penguapan untuk menghilangkan keringat menghasilkan pendinginan yang cepat, kelembaban relatif memungkinkan.
Gambar 21 Sistem dengan evaporator dipasang.
1. Penyaringan udara
2. Pintu resirkulasi udara
3. Motor blower dan kipas sentrifugal
4. penukar
5. Pintu campuran suhu
6. Pintu distribusi udaraPanas
7. Ventilasi panel (tidak dapat disesuaikan)
8. Ventilasi muka/kepala (dapat disesuaikan)
9. Panel ventilasi-kaki penumpang belakang dengan baik
10. Menyalurkan ke sumur kaki penumpang
11. Aliran cairan pendingin
12. Panel kontrol
13. Evaporator (model dengan A/C)
Komponen sistem dengan A/C (termasuk evaporator) Gambar 21, menggambarkan posisi evaporator dalam sistem pemanas dan ventilasi. Semua udara melewati evaporator terlepas dari apakah sistem beroperasi. Saat sistem A/C sedang berjalan, suhu evaporator kira-kira 2-6°C (35-42°F). Hal ini menyebabkan suhu udara berkurang dan uap air di udara mengembun menghasilkan tetesan air di permukaan evaporator. Ini mengurangi kadar air (dehumidifying) udara dan juga membantu menghilangkan partikel kotoran (purifying) yang tersuspensi di aliran udara. Air menutupi permukaan evaporator yang menjebak partikel kotoran dan akhirnya menetes dari permukaan ke baki pembuangan yang mengarahkan air ke luar kendaraan.
Catatan - jika pipa pembuangan tersumbat maka air akan masuk ke dalam kendaraan.
Angin angin
Ventilasi udara harus dirancang secara ergonomis untuk menghindari angin. Ventilasi udara terarah umumnya memiliki tiga penyesuaian, atas dan bawah, kiri dan kanan dan terbuka dan tertutup. Ventilasi melingkar juga digunakan yang bebas berputar dalam keliling tertentu. Ventilasi umumnya digunakan untuk pemanasan wajah/kepala. Ventilasi udara panel tetap dan tidak dapat disesuaikan. Ini umumnya digunakan untuk penghilangan kaca depan dan layar samping dan pemanas lantai.
Sistem diffuser udara Air
Sistem difusi udara lembut telah dirancang khusus untuk menghasilkan selimut udara yang terdistribusi secara merata yang memberikan semua penumpang kendaraan kenyamanan iklim tingkat tinggi yang sama. Berbagai sistem diffuser digunakan dalam sistem pemanas dan ventilasi komersial. Mereka sekarang sedang diimplementasikan dalam sistem kontrol iklim otomotif. Ada berbagai jenis diffuser tergantung pada karakteristik aliran udara yang dibutuhkan:
• Diffuser linier memberikan aliran udara terus menerus di sepanjang outlet. Aliran udara tenang dan kenyamanan meningkat sekaligus mengurangi angin.
• Mini-flow digunakan saat pengiriman yang tenang dan kecepatan udara yang rendah diperlukan.
• Aliran udara jet lembut dengan diameter mulai dari 1/4" hingga 1/2" menyebar lebih cepat.
• Air jet aliran super dengan diameter mulai dari 1" hingga 6" dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi. Lemparan panjang jet udara secara efektif mendorong udara ke jarak yang lebih jauh.
Gambar 22 Kabel Bowden yang digunakan untuk saluran masuk udara, campuran suhu dan kontrol aliran air
Manfaat menggunakan diffuser
-Mengurangi ketidaknyamanan - menghilangkan angin dari sistem A/C yang dialami oleh penumpang kursi depan.
-Meningkatkan kenyamanan iklim bagi semua penumpang-udara didistribusikan secara merata ke seluruh kabin dan sangat bermanfaat bagi penumpang kursi belakang.
Aktuator pintu udara
Pintu pemanas dan ventilasi internal dibuka dan ditutup dengan kabel Bowden (Gambar 22, campuran suhu dan kontrol aliran air ). motor kontrol pneumatik atau motor kontrol listrik Sistem yang diatur secara manual menggunakan kabel Bowden dalam banyak kasus. Sistem otomatis dan semi otomatis memerlukan motor kontrol. Ini dapat dioperasikan secara elektrik atau pneumatik. Motor kontrol pneumatik juga dikontrol secara elektrik oleh katup solenoida di jalur vakum.
Kabel Bowden
Pintu dapat dioperasikan secara mekanis dengan kabel Bowden. Rotasi atau geser kontrol
saklar menyediakan gerakan yang ditransmisikan oleh kabel ke pintu.
Kontrol pneumatik
Aktuator kontrol pneumatik (Gambar 23) terdiri dari unit diafragma yang dipasang pada batang aktuator. Diafragma memiliki pegas yang bekerja pada permukaannya yang menahannya pada posisinya. Untuk menggerakkan diafragma, tekanan pegas harus diatasi. Hal ini dicapai dengan menerapkan vakum melalui sambungan vakum (1). Vakum disuplai oleh manifold inlet mesin sering melalui koneksi servo vakum rem (mesin bensin) atau pompa vakum rem (mesin diesel). Vakum menciptakan tekanan di atas diafragma yang lebih rendah dari tekanan atmosfer. Rumah diafragma memiliki lubang di dasarnya yang memungkinkan tekanan atmosfer bekerja di permukaan bawah diafragma sehingga gaya tekanan atmosfer digunakan untuk mengatasi tegangan pegas. Laju pergerakan tergantung pada tegangan pegas dan perbedaan tekanan antara bagian atas (vakum) dan bagian bawah (atmosfer) diafragma. Saat diafragma menggerakkan batang aktuator
Gambar 23 Aktuator udara resirkulasi dioperasikan secara vakum
bergerak juga. Batang aktuator terpasang ke pintu di dalam unit HVAC. Pintu membuka atau menutup saluran udara untuk resirkulasi (Gambar 23). Aktuator kontrol pneumatik umumnya memiliki dua posisi terbuka dan tertutup. Mereka dapat dikontrol dengan memvariasikan vakum diterapkan menggunakan lubang variabel atau dengan menerapkan dua sambungan diameter yang berbeda untuk menerapkan tekanan yang berbeda. Jika kontrol variabel diperlukan, lebih mudah untuk menggunakan motor listrik.
Akumulator vakum umumnya digunakan untuk mengontrol fluktuasi tekanan yang diterapkan pada unit diafragma melalui penggunaan katup satu arah. Sebuah solenoida juga dipasang ke sistem untuk mengontrol tekanan yang berfluktuasi ketika vakum diterapkan. Katup dapat dioperasikan secara manual melalui sakelar atau secara otomatis dengan modul kontrol. Sistem ini memiliki beberapa kelemahan:
1. Vakum diambil dari manifold masuk dan menggunakan energi kritis jika tidak digunakan untuk membantu
pembakaran.
2. Jika ada kebocoran di sistem maka efisiensi pembakaran akan sangat berkurang dan polutan dari emisi gas buang akan meningkat.
3. Unit hanya dapat membuka tutup sepenuhnya atau menutup sepenuhnya jika tidak ada posisi di antara titik-titik ini.
Unit-unit ini umumnya telah diganti dengan motor listrik yang memberikan kontrol lebih besar.
Kontrol elektronik
Motor kontrol listrik digunakan untuk penyetelan halus pintu campuran/distribusi (Gbr. 23).
Motor ini biasanya digunakan untuk mengoperasikan pintu pengatur suhu dan pintu distribusi udara, karena pintu ini harus digerakkan secara proporsional. Sistem dengan kontrol suhu elektronik sering kali memiliki potensiometer terintegrasi di motor kontrol, yang memberikan umpan balik ke modul kontrol tentang posisi pintu.
Klasifikasi sistem pemanas dan ventilasi berdasarkan zona
Zona adalah area ruang internal kendaraan yang dapat didinginkan atau dipanaskan hingga suhu tertentu. Misalnya, pengemudi mungkin merasa panas karena pakaiannya dan membutuhkan pendinginan dan penumpang mungkin merasa kedinginan dan membutuhkan pemanas. Kedua penghuni memiliki seperangkat kontrol untuk menyesuaikan suhu dan tingkat ventilasi ruang pribadi mereka. Sistem yang memiliki lebih dari satu zona umumnya dikontrol secara elektronik. Pemanasan dan ventilasi saja dapat dibagi untuk kontrol zona tetapi umumnya jika sistem memiliki fasilitas ini, mereka termasuk pemanas, ventilasi, dan pendingin udara (HVAC).
Gambar 24 Motor kontrol listrik dan gigi reduksi reduction
Gambar 25 Dashboard terpasang sistem HVAC
Gambar 26 Boot sistem HVAC zona tunggal yang dipasang
Dash HVAC
Dipasang di bawah dashboard dengan satu zona tunggal yang merupakan ruang interior. Jenis dasbor memiliki manfaat untuk mengalirkan udara dingin langsung ke penumpang sehingga efek pendinginan dan pemanasan dapat dirasakan jauh lebih besar daripada kapasitas sistem untuk mendinginkan atau memanaskan seluruh ruangan. Contoh - keluaran pada ventilasi udara pada sistem HVAC mungkin 2°C yang dapat dihembuskan langsung ke wajah penghuni untuk pendinginan segera. Ruang interior umumnya akan mendingin hingga sekitar 22°C (tergantung beban).
Boot HVAC
Dipasang di bagasi yang memiliki ruang besar yang tersedia untuk unit pemanas dan pendingin. Outlet diposisikan di bagian belakang kursi belakang. Aspek negatif dari desain ini termasuk hilangnya ruang bagasi dan aliran udara dingin yang mengalir dari bagian belakang kendaraan.
Gambar 27 Dasbor zona ganda terpasang sistem HVAC
HVAC ganda
Umumnya dipasang di bagian depan kendaraan di bawah dashboard dan dipanjangkan ke belakang. Sistem ganda dapat mencakup hingga tiga zona, pengemudi, penumpang depan dan penumpang belakang. Semua zona memiliki seperangkat kontrol HVAC untuk memilih tingkat kenyamanan yang diinginkan. Sistem ini umum pada kendaraan spesifikasi tinggi dan kendaraan MPV (Multi Passenger Vehicles) dengan kapasitas tinggi.
Sistem pemanas booster
Sistem pemanas booster umumnya digunakan untuk alasan berikut:
1. Ruang kabin interior yang besar.
2. Pembakaran mesin yang efisien dengan keluaran panas rendah, masukan panas tambahan additional
3. Ruang interior yang besar (MPV - Multiple Passenger Vehicle).
4. Kendaraan yang beroperasi dalam kondisi cuaca ekstrim.
Manfaat dari sistem seperti itu adalah sebagai berikut:
1. Peningkatan visibilitas karena demist yang cepat.
2. Periode start dingin yang lebih pendek meningkatkan efisiensi catalytic converter dan mengurangi keausan engine.
3. Peningkatan kenyamanan penumpang.
pemanas PTC
Pemanas booster dapat sesederhana pompa air tambahan yang dipasang untuk mengontrol/meningkatkan secara akurat pendingin melalui penukar panas yang dipasang di dalam kendaraan untuk meningkatkan kapasitas pemanasan, atau unit terpisah yang dapat memberikan masukan panas tambahan ke pendingin atau distribusi udara dengan membakar bahan bakar (pemanas bahan bakar) atau listrik (PTC - Positive Temperature Coefficient - pemanas). Pemanas booster tidak boleh disamakan dengan sistem pemanas dan pendingin udara ganda. Sistem ganda adalah perpanjangan dari sistem yang sama dan menyediakan kontrol pemanasan dan pendinginan dalam zona yang ditentukan di dalam kendaraan.
Unit pemanas PTC memiliki elemen yang dipasang di dasar keramik dan dipasang di selubung pemanas. Ini langsung memanaskan aliran udara yang masuk ke kompartemen penumpang. Karakteristik utama dari pemanas tambahan PTC adalah:
-pemanasan cepat setelah menyalakan kendaraan;
-desain yang ringan dan kompak;
-unit tidak bisa terlalu panas;
-bebas perawatan.
Gambar 28 Unit pemanas PTC
Gambar 29 Elemen pemanas
Elemen pemanas PTC terdiri dari pelat keramik logam kecil, yang berlapis secara bergantian di sepanjang inti unit (1), lihat Gambar 28 dan Gambar 29 dengan elemen radiator aluminium. Lapisan-lapisan ini disatukan oleh elemen pegas dalam bingkai. Elemen aluminium menyediakan kontak listrik. Mereka juga mentransfer panas ke aliran udara pemanas yang lewat. Untuk mencegah korsleting listrik karena benda asing logam, jaring plastik tahan panas dengan bukaan 0,8 mm terletak pada elemen pemanas. Elemen pemanas dibagi menjadi sirkuit pemanas terpisah dengan rasio sepertiga hingga dua pertiga sehingga daya pemanas dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda.
Elemen pemanas PTC bertindak sebagai resistor koefisien suhu positif. Ini berarti bahwa nilai resistansinya relatif kecil pada suhu rendah dan meningkat dengan suhu yang lebih tinggi. Arus tinggi awalnya mengalir ketika tegangan diterapkan ke elemen PTC dingin, akibatnya memanas. Saat suhu naik, begitu juga resistansi. Ini menghasilkan penarikan arus yang berkurang. Waktu yang dibutuhkan untuk menstabilkan arus adalah sekitar 20 detik. Suhu pemanas tambahan tergantung pada laju perpindahan panas ke daerah sekitarnya. Jika laju perpindahan panas baik, misalnya, kondisi kelembaban rendah yang dingin akan memiliki perbedaan suhu yang lebih besar dan memungkinkan laju perpindahan panas yang lebih besar, oleh karena itu resistansi akan tetap rendah. Setelah udara menghangat dan laju perpindahan panas berkurang, unit PTC akan mulai menaikkan suhu karena ketidakmampuan untuk melepaskan panas.
Gamba 30 Lokasi sistem booster pemanas diesel
Gambar 31 Unit penguat
Hal ini akan menyebabkan resistensi pada unit untuk meningkatkan dan dengan demikian mengurangi aliran arus. Aliran arus yang berkurang mempertahankan atau mengurangi suhu. Jika sebaliknya terjadi dan pemanas berhasil melepaskan panas ke udara sekitarnya maka unit akan mendingin dan hambatannya akan berkurang. Ini akan meningkatkan aliran arus melalui unit dan meningkatkan suhu unit. Sebagai akibat dari karakteristik resistensi spesifik ini, elemen PTC tidak mungkin menjadi terlalu panas. Suhu permukaan maksimum adalah sekitar 165 °C.
Unit hanya dioperasikan pada suhu lingkungan rendah (<15°C, disuplai oleh sensor suhu udara) dan bila panas yang tidak mencukupi dapat disuplai melalui sistem pemanas berbasis cairan pendingin (<73°C, informasi dipasok oleh sensor suhu cairan pendingin) dan suhu rendah beban alternator (generator) Pemanas PTC mengkonsumsi banyak arus sehingga hanya dapat dioperasikan ketika mesin sedang berjalan dan operasinya bertahap. Operasi bertahap berarti unit diperlakukan seperti pemanas listrik tiga batang. Satu batang pada satu waktu dinyalakan sehingga beban pada alternator (generator) bersifat progresif dan tidak mendadak. Beban juga akan mempengaruhi kecepatan idle dan emisi.
Daya pemanas sekitar 1 kW saat beroperasi penuh. Ini menempatkan beban tambahan pada sistem kelistrikan kendaraan. Kendaraan dengan pemanas tambahan PTC dilengkapi dengan generator yang lebih bertenaga.
Gambar 32 Pengoperasian pemanas
Booster sistem booster bahan bakar diesel untuk memberikan masukan panas tambahan. Ada sejumlah pabrikan yang menggunakan sistem seperti itu karena sistem pembakaran diesel yang sangat efisien dan ruang interior yang besar yang membutuhkan pemanas (misalnya, Multi Passenger Vehicles (MPV); Gambar 30 dan Gambar 31). Ini sering antara 1 dan 3kW. Pada output maksimum, penalti bahan bakar adalah 0,38 liter/jam dan suhu pengoperasian antara -40 dan +80 °C. Setelah di atas 80 ° C unit mati. Unit-unit tersebut dapat memberikan keluaran yang bervariasi sering kali bergantung pada suhu terukur dari pendingin yang mengalir ke penukar panas dan suhu udara luar. Unit tersebut dapat menggunakan udara atau pendingin untuk mentransfer panas dari unit ke interior kendaraan.
Jika kendaraan tidak dapat menyediakan pendingin berpemanas yang memadai ke penukar panas, maka kendaraan tersebut dapat menggunakan bahan bakar
Semua fungsi awal, pengaturan, dan pengoperasian dikontrol sepenuhnya secara otomatis. Unit utama dibagi menjadi empat bagian utama - penukar panas, ruang bakar, rakitan kipas, dan modul kontrol. Gambar 32 menunjukkan unit dengan saluran masuk pendingin (B) dan saluran keluar (A) di atas unit. Ini memberi makan bagian penukar panas yang memungkinkan pendingin mengalir di sekitar sisi luar inti. Bagian dalam inti adalah ruang bakar yang berisi busi pijar (3), sensor api (2) dan saluran masuk bahan bakar dan udara. Pembakaran dimulai oleh busi pijar yang diisi dengan bahan bakar yang diukur oleh unit metering (7). Steker pijar dimatikan setelah waktu tertentu ketika nyala api telah stabil. Rakitan kipas/blower pembakaran (1) menyediakan pasokan udara segar ke ruang bakar. Setelah pembakaran panas mengalir dari bagian dalam penukar panas yang kemudian dilakukan melalui dinding penukar oleh pendingin. Karena output daya pemanas bergantung pada suhu cairan pendingin, sensor dipasang ke rumah penukar panas yang memantau suhu cairan pendingin ke dan dari unit. Informasi ini digunakan untuk mengatur keluaran panas unit ke penukar panas kendaraan. Sensor suhu keluaran dan sensor pembakaran digunakan untuk tujuan failsafe jika unit gagal, mis. terlalu panas. Semua informasi dipantau oleh ECU (6) yang memiliki kemampuan untuk berkomunikasi dengan peralatan diagnostik. Karena sistem dikontrol secara elektronik, integrasi ke dalam sistem HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning) yang ada dapat dengan mudah dicapai.
Pemanas booster dimatikan karena malfungsi jika:
1. tidak ada pengapian yang terjadi setelah upaya kedua untuk memulai (setelah 90 detik);
2. nyala api padam selama operasi dan upaya baru untuk memulai gagal;
3. sensor panas berlebih merespons jika terjadi panas berlebih (125 °C);
4. tegangan over atau undershot;
5. steker pijar. pompa metering atau sensor suhu atau blower udara segar rusak.
Pemanas booster dapat diuji segera setelah kunci kontak dihidupkan. Kode kesalahan dapat dibaca selama pemeriksaan diagnostik.
Penggunaan sistem A/C sebagai pompa kalor
Dengan penggunaan mesin diesel yang sangat efisien, kendaraan hibrida, dan teknologi sel bahan bakar listrik, sistem pendingin berbasis air seringkali tidak menawarkan kapasitas pemanas untuk kompartemen penumpang. Sistem A/C siklus kompresi uap dapat digunakan sebagai pompa kalor.
Teori dasar pendinginan
AC adalah istilah umum untuk unit yang menjaga udara di dalam ruang tertentu pada suhu dan kelembaban yang nyaman. Untuk mencapai hal ini, unit AC harus memiliki pemanas, pendingin, pengontrol kelembaban, dan ventilator. Prinsip sistem HVAC:
- heater = menambahkan panas dengan mentransfernya;
- cooler = menghilangkan panas dengan memindahkannya;
- humidity = menghilangkan atau menambah kelembapan;
- purification = dengan penyaringan;
- ventilation = pergerakan udara melalui kendaraan.
Sistem HVAC menciptakan zona nyaman bagi penghuninya yang dapat disesuaikan dalam jarak tertentu. Tidak semua manusia menginginkan lingkungan yang sama persis, variasi terjadi karena perbedaan benua, negara, budaya, jenis kelamin, usia atau hanya karena jenis/jumlah pakaian yang dikenakan saat berada di dalam kendaraan. Sistem tersebut harus menyediakan cara untuk mengendalikan iklim di dalam kendaraan yang umumnya disebut sebagai 'kontrol iklim'.
Panas
Panas adalah bentuk dasar energi kinetik yang tidak dapat dimusnahkan; itu hanya dapat diubah ke atau dari bentuk energi lain. Sesuai dengan hukum ilmiah, semua panas akan berpindah dari permukaan yang panas ke permukaan yang dingin hingga suhunya seimbang. Laju perpindahan kalor bergantung pada perbedaan suhu antara area yang panas (gerakan molekul yang lebih energik) dan yang dingin (gerakan molekul yang kurang energik). Satuan SI untuk energi panas adalah joule. Unit lainnya termasuk kalori dan BTU (British Thermal Units). Efek energi panas diukur dengan menggunakan suhu.
Gambar 33 Perbandingan suhu
Intensitas panas
Satuan SI untuk intensitas panas adalah kelvin, satuan turunannya adalah Celsius atau Fahrenheit. Skala kelvin adalah skala teoretis yang didasarkan pada hukum termodinamika yang menggunakan nol mutlak sebagai awal skalanya, bukan nol seperti yang digunakan pada °C. Para ilmuwan menyatakan bahwa suhu yang disebut nol mutlak' adalah titik di mana semua panas dihilangkan dari suatu benda atau zat (tidak adanya gerakan molekuler sama sekali). Intensitas panas dapat diukur dengan menggunakan pengukur suhu. Ini hanya memberikan intensitas panas suatu zat dan bukan kuantitas panas.
Skala pada grafik pada Gambar perbandingan suhu menunjukkan titik didih dan titik beku air. Harus dicatat bahwa ini hanya benar jika terjadi pada permukaan laut-101,3 kPa (1,013 bar). Intensitas panas di dalam kendaraan untuk kenyamanan harus antara 21 dan 27°C (65 dan 80°F).
Panas yang masuk akal
Kalor yang menyebabkan perubahan suhu disebut kalor sensibel. Seperti yang dinyatakan sebelumnya dapat 'dirasakan menggunakan termometer atau pirometer. Teori memberitahu kita bahwa dengan menambahkan panas ke cairan seperti air akan ada peningkatan proporsional dalam suhu yang dapat diukur pada skala termometer, misalnya:
Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1°C adalah 4,2 kJ.
Sebagai contoh:
420 kJ kalor harus diterapkan pada 1 kg air pada 0 °C untuk membawanya ke titik didih 100 °C.
Sebaliknya, jumlah panas yang sama harus dihilangkan dari air mendidih untuk mendinginkannya ke titik beku.
Sistem Pendingin Udara dan Kontrol Iklim Otomotif
Kalau tidak:
Kuantitas panas 1 BTU mengubah suhu 1 pon air sebesar 1°F
Kapasitas panas spesifik
Zat yang berbeda menyerap jumlah panas yang berbeda untuk menyebabkan peningkatan suhu yang sama. Kapasitas panas spesifik digunakan untuk mengukur jumlah panas yang diperlukan untuk menyebabkan perubahan suhu. Satuan dasar untuk kapasitas panas spesifik adalah joule per kilogram kelvin (J/kg K). Bahan yang berbeda memiliki nilai kapasitas panas spesifik yang berbeda.
Panas laten dan perubahan keadaan
Panas laten (panas tersembunyi) adalah energi panas yang diperlukan untuk mengubah keadaan suatu zat tanpa mengubah suhunya. Panas dapat memiliki efek langsung pada zat ketika mereka berubah keadaan. Penguapan adalah istilah yang digunakan ketika cukup panas diserap oleh suatu zat untuk menyebabkannya berubah menjadi uap. Kondensasi adalah ketika cukup panas dihilangkan dari uap yang menyebabkannya berubah menjadi cairan. Ketika perubahan keadaan terjadi, banyak energi yang diserap atau dilepaskan. Ini disebut panas laten penguapan dan panas laten kondensasi.
Contoh:
2260 kg kalor laten diserap ketika 2 kg air pada 100°C berubah wujud dari cair menjadi
uap. 970 BTU kalor laten diserap ketika 1 pon air pada 212°F berubah wujud dari cair menjadi uap.
Ini akan terjadi tanpa perubahan dalam pembacaan termometer. Jika es dipanaskan akan mencapai 0 ° C (32 ° F) kemudian mulai mencair. Ini berarti Anda akan memiliki cairan dan padatan yang ada bersama-sama. Semakin banyak panas yang Anda tambahkan semakin banyak es yang akan mencair tanpa kenaikan suhu sampai tidak ada es, maka air akan mulai meningkat suhunya (panas yang masuk akal). Ketika air mencapai 100 ° C (212 ° F), lebih banyak energi panas yang ditambahkan akan menyebabkan sebagian atau semua cairan berubah menjadi uap. Jumlah uap yang dihasilkan tergantung pada energi panas yang tersedia dan tekanan di atasnya.
Ketika suatu zat berubah keadaan, ia dapat menyerap energi ratusan kali lebih banyak daripada ketika hanya meningkatkan intensitas panasnya. Panas laten ini adalah proses umum yang digunakan untuk mentransfer panas dari interior kendaraan ke eksterior. Kunci keberhasilan pendinginan adalah membawa cairan ke titik di mana ia ingin mengubah keadaan (menguap) pada titik yang tepat dalam sistem A/C. Untuk melakukan ini, kami memanipulasi tekanan sistem.
Fungsi dari sistem pemanas adalah untuk menambah atau mengurangi masukan panas ke bagian dalam kendaraan. Sebuah mesin pembakaran otomotif khas hanya sekitar 30% efisien, yang berarti hanya 30% dari bahan bakar yang dikirim ke mesin pembakaran diubah menjadi energi yang dapat digunakan. Sebagian energi ini ditransfer ke sistem pendingin yang mana sistem pemanas akan memperoleh sumber panasnya untuk bagian dalam kendaraan. Sisanya hilang melalui gas buang dan radiasi.
Panas dapat ditransfer menggunakan satu atau kombinasi dari tiga proses - konduksi, konveksi atau radiasi.
Konduksi, konveksi dan radiasi
Konduksi
Gambar 35 mengilustrasikan perpindahan panas secara langsung melalui konduksi di dalam suatu zat, misalnya, jika panas diterapkan pada salah satu ujung batang baja, ujung lainnya pada akhirnya akan bertambah suhu. Beberapa bahan adalah konduktor panas-aluminium yang sangat baik, tembaga- dan bahan lainnya bertindak lebih seperti isolator-polimer (plastik).
Gambar 34 Panas sensibel dan panas laten
Gambar 35 Konduksi
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan panas melalui media seperti cairan dalam panci (Gbr. 36). Konveksi adalah gerakan terus menerus dari medium dan panas. Media, cair atau gas, bergerak dan melepaskan panas ke daerah sekitarnya. Ketika pemanasan terjadi dalam cairan atau gas, terjadi pemuaian dan bagian zat menjadi lebih ringan dari bagian lain yang mengandung lebih sedikit panas. Arus konveksi alami terjadi pada setiap zat yang tidak dipanaskan secara merata.
Gambar 36 Konveksi
Radiasi
Panas dapat merambat melalui sinar panas dan berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain tanpa memanaskan udara yang dilaluinya (Gbr. 37). Contohnya adalah radiasi ultraviolet yang merambat dari matahari. Panas radiasi dapat berpindah dari benda yang lebih hangat seperti matahari ke benda yang lebih dingin seperti permukaan bumi. Warna dan tekstur permukaan mempengaruhi panas yang dipancarkan dan diserap. Warna tidak sepenting tekstur; permukaan kasar yang gelap membuat pengumpul panas lebih baik daripada permukaan halus yang terang.
Gambar 37 Radiasi
Dari mesin hingga interior
Konveksi terjadi ketika material, seperti mesin, melewatkan panas ke sistem pendingin kendaraan. Karena energi potensial bahan bakar diubah menjadi energi mekanik dan energi panas oleh proses pembakaran mesin, panas mesin harus dihilangkan. Cairan dalam sistem pendingin dipompa melalui mesin, dan proses konveksi mentransfer panas mesin ke cairan. Cairan sistem pendingin kemudian membawa pendingin yang dipanaskan ini ke radiator. Penukar panas logam menggunakan proses konduksi untuk menghilangkan panas dari cairan pendingin dan ke sirip penukar. Sirip radiator kemudian melewatkan panas radiator ke aliran udara yang lewat melalui penukar panas.
Entalpi
Entalpi adalah ukuran kandungan energi yang dapat digunakan suatu zat. Ketika suatu cairan meningkat suhunya, itu juga meningkatkan entalpi. Ketika cairan berubah menjadi uap melalui kalor laten penguapan tidak meningkatkan suhu tetapi meningkatkan entalpi karena energi di dalam zat meningkat.
Tabel 1 Hubungan antara vakum dan suhu saat air mendidih
Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan pada suatu satuan luas oleh zat padat, cair, atau gas. Satuan SI yang digunakan untuk menunjukkan tekanan adalah pascal (Pa). Satuan tekanan lainnya adalah pound per inci persegi (psi), kilogram gaya per sentimeter kuadrat (kgf/cm²), atmosfer (atm), dan milimeter air raksa (mmHg). Tekanan atmosfer di permukaan laut adalah 101,325 kPa (14,6 psi). Ini umumnya ditunjukkan pada pengukur sebagai nol (tekanan pengukur) kecuali itu adalah pengukur yang mengukur tekanan atmosfer. Ini berarti bahwa tekanan absolut adalah tekanan atmosfer ditambah tekanan gauge.
Sebelumnya telah dibahas bahwa air berubah keadaan pada 100 °C. Ini jika cairan berada di permukaan laut di bawah tekanan atmosfer. Jika Anda mengurangi tekanan pada cairan dengan memindahkannya di atas permukaan laut atau menerapkan vakum untuk itu maka titik didih diturunkan. Jika Anda meningkatkan tekanan yang diterapkan pada cairan dengan memindahkannya ke bawah permukaan laut atau secara khusus memberikan tekanan padanya, maka titik didihnya akan meningkat.
Tabel 1 menunjukkan bahwa jika vakum dalam (vakum 1 bar) dibuat dalam sistem tertutup seperti sistem A/C, air akan mendidih pada 10°C (50°F). Hal ini memungkinkan teknisi untuk menghilangkan kelembapan dari sistem A/C menggunakan pompa vakum (lihat Bab 5). Bagan ini juga menyajikan pentingnya menciptakan ruang hampa yang cukup dalam di bawah kondisi lingkungan yang dingin.
Cairan bertekanan
Perhatikan Gambar 38 Jika kita menempatkan cairan yang mudah menguap pada tekanan atmosfer di dalam kotak tetapi menutup keran, tekanan akan meningkat dan meningkatkan titik didih cairan (misalnya pada tekanan 5 bar air hanya mendidih pada 152°C). Ketika keran dibuka, tekanan akan tiba-tiba berkurang dan cairan akan mudah menguap sehingga menurunkan suhu (dengan menyerap panas di dalam kotak).
Suhu dan tekanan kritis
Ada suhu kritis yang merupakan titik maksimum di mana gas dapat mengembun dan cairan dapat diuapkan dengan menaikkan tekanan. Refrigeran R134a dan R12 memiliki kritis
Gambar 38 Cairan menghilangkan panas dengan mengubah keadaan
tekanan dan suhu yang menentukan tekanan/suhu maksimum yang dapat dikenakan. Jika sistem pendingin udara beroperasi di bawah titik kritis refrigerannya, maka sistem tersebut disebut sistem subkritis. Jika melebihi tekanan/suhu kritisnya maka disebut sistem transkritis.
Refrigeran
Refrigeran adalah cairan kerja sistem AC. Refrigeran yang ideal akan memiliki sifat-sifat berikut:
1. Potensi penipisan ozon nol dan potensi pemanasan global nol.
2. Titik didih rendah.
3. Tekanan kritis tinggi dan titik suhu.
4. Larut dengan minyak dan tetap stabil secara kimiawi.
5. Tidak beracun, tidak mudah terbakar.
6. Tidak korosif terhadap logam, karet, plastik.
7. Murah untuk diproduksi, digunakan, dan dibuang.
Refrigeran CFC12-dichlorodifluoromethane
R12 adalah CFC (Chloro Fluoro Carbon). Refrigeran terdiri dari klorin, fluor dan karbon, dan memiliki simbol kimia CCL₂F₂. Itu digunakan selama bertahun-tahun dari pengembangan awal sistem A/C hingga pertengahan 1990-an ketika secara bertahap dihapus yang mengarah ke larangan total pada 1 Januari 2001 karena sifatnya yang menguras ozon dan berkontribusi pada pemanasan global. Keunggulan R12, ketika pertama kali dirancang, adalah kemampuannya untuk menahan tekanan dan suhu tinggi (suhu kritis dan titik tekanan) tanpa mengalami penurunan dibandingkan dengan refrigeran lain yang ada saat itu. R12 bercampur dengan baik dengan oli mineral yang bersirkulasi di sekitar sistem A/C. Ini tidak beracun dalam jumlah kecil meskipun menggantikan oksigen dan tidak berbau dalam konsentrasi kurang dari 20%. R12 juga bisa dibersihkan/daur ulang. Anda tidak boleh membakar/memanaskan R12 ke suhu tinggi (>300 °C) dengan nyala api karena reaksi kimia terjadi dan gas fosgen dihasilkan. Konsentrasi fosgen yang mematikan adalah 0,004% per volume.
1. Dapat bercampur dengan minyak mineral.
2. Tidak menyerang logam atau karet.
3. Tidak mudah meledak.
4. Tidak berbau (dalam konsentrasi kurang dari 20%).
5. Tidak beracun (kecuali kontak dengan api telanjang atau permukaan panas)..
6. Ini mudah menyerap kelembaban. gas CFC berbahaya (mengandung
7. Ini adalah lingkungan klorin yang menghancurkan lapisan ozon atmosfer).
8. Lebih berat dari udara saat berbentuk gas, maka bahaya mati lemas.
Refrigeran HFC134a-tetrafluoroethane R134a dikenal sebagai pengganti R12. R134a adalah HFC (Hydro Fluoro Carbon). Kulkas
semut terdiri dari hidrogen, fluor dan karbon, dan simbol kimianya adalah CH₂FCF3. Karena zat pendingin tidak memiliki klorin, zat ini tidak merusak ozon. R134a tidak beracun, tidak korosif dan berkontribusi terhadap pemanasan global; tidak bercampur dengan minyak mineral maka dikembangkanlah minyak sintetis yang disebut PAG (Poly Alkaline Glycol). Minyak PAG bersifat higroskopis dan menyerap kelembapan dengan cepat yang berarti saat digunakan Anda harus memastikan wadah disegel kembali secepat mungkin. R134a tidak dapat dicampur dengan R12 dan tidak cukup efisien pada tekanan dan suhu tinggi. R134a dapat dibersihkan dan didaur ulang.
R12 dan R134a memiliki ukuran molekul yang berbeda, molekul R12 lebih besar. Ini berarti jumlah refrigeran yang dibutuhkan untuk sistem R134a lebih tinggi daripada R12. Hal ini juga memerlukan penggantian selang dan seal fleksibel termasuk oli dengan komponen R134a yang kompatibel jika diperlukan konversi dari R12 ke R134a (lihat Bab 5). R134a berkontribusi terhadap pemanasan global dan pada akhirnya akan diganti, tentu saja di Eropa, dengan media pendingin lain yang dilaporkan tidak terlalu berbahaya bagi lingkungan. R134a bukan pengganti drop-in untuk sistem A/C R12. Sejumlah modifikasi diperlukan pada komponen sistem untuk memungkinkan sistem R12 menggunakan R134a sebagai media pendingin.
Properti R134a:
1. Hanya dapat bercampur dengan pelumas sintetik polyalkylglycol (PAG), tidak dengan
2. minyak mineral.
3. Tidak menyerang logam.
4. Menyerang plastik tertentu, jadi hanya gunakan segel khusus yang cocok untuk R134a.
5. Ini eksplosif.
6. Tidak berbau.
7. Tidak beracun dalam konsentrasi rendah.
8. Ini mudah menyerap kelembaban.
9. Ini mudah terbakar.
10. Lebih berat dari udara saat gas, maka bahaya mati lemas di dekat tanah.
Campuran pendingin
Penggunaan refrigeran alternatif (Tabel 2) untuk R134a dan R12 tidak diterima oleh standar Original Equipment Manufacturer (OEM). Pabrikan hanya menggunakan refrigeran R134a yang disetujui dalam sistem A/C kendaraan. AS memiliki berbagai Refrigeran yang Disetujui Snap yang dapat digunakan sebagai 'alternatif untuk R12. Jika campuran digunakan, unit servis dan aksesori terpisah yang disetujui harus digunakan untuk menghindari kontaminasi. Prosedur ketat harus dipatuhi sehubungan dengan pencatatan, pemasangan selang penghalang, penggantian perangkat pelepas tekanan tinggi,
Tabel 2 Pengganti yang dapat diterima, tunduk pada kondisi penggunaan untuk CFC-12 di MVAC
Kunci: R = Penggunaan retrofit, N = Penggunaan baru
pemasangan konektor servis, persyaratan pelabelan yang ketat, penggantian oli, dan kemungkinan penggantian seal. Campuran saat ini tidak dapat didaur ulang menggunakan mesin servis yang disetujui. Ini berarti refrigeran harus dikirim kembali ke pemasok untuk didaur ulang. Campuran adalah senyawa yang terbuat dari refrigeran lain, R22, R134a, dll. Mereka adalah azeotrop atau zeotrop. Azeotrop memiliki titik didih tunggal sedangkan zeotrop adalah rentang titik didih. Rentang titik didih campuran zeotrop dimulai ketika unsur-unsur yang lebih ringan mulai mendidih dan berakhir ketika unsur-unsur yang lebih berat mendidih. Jika terjadi kebocoran, elemen campuran yang lebih ringan akan menguap dan keluar meninggalkan elemen yang lebih berat. Ini disebut fraksionasi, yang mengubah karakteristik campuran.
Catatan R134a adalah satu-satunya refrigeran yang harus digunakan sebagai pengganti R12. Perkuatan harus dilakukan sesuai dengan persyaratan SAE (lihat undang-undang).
Pengganti
Pengganti ditinjau berdasarkan potensi penipisan ozon, potensi pemanasan global, toksisitas, sifat mudah terbakar, dan potensi paparan. Daftar pengganti yang dapat diterima dan tidak dapat diterima diperbarui oleh EPA (Badan Perlindungan Lingkungan) beberapa kali setiap tahun.
Konektor layanan pendingin
Untuk mencegah pencampuran refrigeran yang tidak disengaja, SAE (Society of Automotive Engineers) mengembangkan pedoman untuk konektor katup servis yang berbeda untuk R12 dan R134a (Gambar 39 dan 40). Jika refrigeran dicampur, kerusakan parah akan terjadi pada sistem. R12 menggunakan koneksi berulir dan kopling lepas cepat R134a.
Gambar 39 Konektor servis berulir R12
Gambar 40 Konektor servis tipe rilis cepat R134a
Gambar 41 R134a konektor tekanan rendah biru kopling rilis cepat
Konektor servis membentuk katup dengan inti katup disekrup di dalamnya. Katup ini memungkinkan pemutusan pengukur tekanan, mesin A/C atau sakelar/sensor kontrol yang akan dilepas tanpa menguras sistem. Ini disebut katup spindel tipe Schrader (Gbr. 43). Mereka serupa dalam desain untuk katup ban. Jarum ditahan dalam posisi tertutup oleh gaya pegas. Sebelum kopling dipasang, katup penutup (biru) harus ditutup untuk memastikan katup tidak terbuka. Setelah terhubung, katup dibuka untuk mendapatkan pembacaan pada unit layanan. Biru dialokasikan ke sisi tekanan rendah atau sisi hisap dan merah dialokasikan ke sisi tekanan tinggi atau sisi pelepasan.
Gambar 42 menunjukkan konektor R12 tekanan rendah berulir dengan katup bola yang mencegah hilangnya semut lemari es.
Gambar 42 R12 konektor tekanan rendah 1/4" SAE Schrader valve 45⁰ end fitting dengan selang penghalang Goodyear GY5
Gambar 43 Katup Schrader
Gambar 44 Penghapus dan pemasang inti katup dengan katup penutup
Tutup pelindung mencegah katup menjadi kotor dan juga memberikan segel tambahan saat sistem bekerja. Tutup pelindung harus disekrup lagi setelah sistem diisi. Katup konektor servis harus disegel sepenuhnya. Untuk memeriksanya, oleskan beberapa tetes oli kompresor ke jarum. Jika gelembung terbentuk, katup bocor dan inti katup harus diperbarui. Alat tersedia untuk melepas katup Schrader tanpa menguras sistem, asalkan ada ruang yang cukup.
Bahan selang
Sistem A/C dirancang untuk menggunakan selang fleksibel sesedikit mungkin karena kebocoran. Pipa ekstrusi aluminium umumnya digunakan kecuali kompresor yang menggunakan selang fleksibel karena terhubung ke mesin. Selang modern untuk R134a menggunakan lapisan dalam nilon karena ukuran molekul R134a dan untuk mengurangi masuknya uap air. Menutupi nilon adalah tabung eksternal Neoprene. Kepang poliester digunakan sebagai penguat dengan penutup akhir dari PVC (Polyvinyl Chloride). Selang R12 dibuat dengan cara yang sama tetapi tanpa lapisan nilon karena molekul berukuran lebih besar. Kompresor listrik dapat menghilangkan kebutuhan untuk
Tabel3 Data Perbandingan
selang fleksibel apa pun. Pemerintah dan kelompok lingkungan meningkatkan tekanan pada tingkat kebocoran nol.
OEM akan selalu menyarankan Anda untuk menggunakan refrigeran yang benar untuk sistem yang benar. Penyimpangan dari pengaturan awal hanya akan terjadi jika Anda mengonversi sistem R12 ke R134a. Jika mengkonversi dari R12 ke R134a maka selang harus diganti dengan tipe saat ini.
Hubungan tekanan/suhu R134a
Grafik pada Gambar 45 menunjukkan kurva tekanan/suhu untuk refrigeran R134a. Grafik menunjukkan refrigeran berada dalam keadaan gas/uap di atas kurva dan cairan di bawah kurva. Kurva mewakili titik didih refrigeran di bawah berbagai hubungan tekanan dan suhu.
1. Refrigeran dalam keadaan gas/uap dan jika suhu dijaga konstan dan tekanan dinaikkan maka refrigeran akan mengembun menjadi cairan.
2. Jika tekanan dijaga konstan dan suhu diturunkan maka refrigeran dapat
terkondensasi menjadi cairan.
3. Jika temperatur dijaga konstan dan tekanan diturunkan maka refrigeran akan menguap menjadi cair/uap.
4. Jika tekanan dijaga konstan dan temperatur dinaikkan maka refrigeran akan menguap menjadi cair/uap.
Sistem A/C dirancang untuk memanipulasi hubungan ini untuk memungkinkan refrigeran mentransfer panas dari ruang kabin.
Kenyamanan-kelembaban
Kelembaban adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan basah atau keringnya udara. Udara di sekitar kita mengandung persentase uap air. Manusia mengeluarkan keringat (keringat) yang menguap dan mendinginkan permukaan kulit secara konveksi. Jika manusia berada dalam kondisi panas lembab maka hal ini membuat kita merasa berkeringat, nyaman, cemas dan dapat menyebabkan stres. Kipas angin untuk memaksa udara di atas penumpang kendaraan dapat meningkatkan tingkat penguapan dan meningkatkan kenyamanan.
Gambar 45 Kurva tekanan/suhu R134a
Umumnya ada dua cara untuk mengukur kelembaban, kelembaban relatif dan kelembaban absolut (Gbr. 46 ). Kelembaban relatif adalah pengukuran yang paling umum dan memberi tahu kita berapa banyak uap air menurut berat yang sebenarnya dikandung udara dibandingkan dengan berapa banyak yang bisa dikandungnya pada suhu tertentu. Sebagai contoh, jika kelembaban relatif 50%, udara dapat menahan uap dua kali lebih banyak daripada pada suhu tertentu. Jumlah uap yang dapat ditampung oleh udara berubah sesuai dengan suhunya. Jika udara memanas maka ia dapat menahan lebih banyak uap yang akan mengurangi kelembaban relatif karena ia dapat menampung lebih banyak uap daripada yang sebenarnya dibawanya. Jika udara mendingin maka kelembaban relatifnya berkurang karena sekarang dapat menampung lebih sedikit.
Kelembaban mutlak adalah jumlah (berat) uap yang dikandung udara dibandingkan dengan jumlah udara kering. Ketika udara menjadi jenuh dengan air dan kemudian mendingin, kelembaban relatif akhirnya (tergantung pada laju pendinginan) menjadi 100%. Suhu disebut 'titik embun udara untuk kelembaban mutlak. Jika udara mendingin lebih jauh maka uap yang dikandungnya akan mengembun.
Arti penting dari informasi ini adalah kontrol kelembaban di dalam sistem AC. Kelembaban dikendalikan oleh luas permukaan evaporator dan volume serta aliran udara yang melewatinya. Permukaan evaporator yang dingin menyebabkan uap air di udara mengembun dan menutupi permukaan dalam tetesan air. Ini mengurangi kadar air sehingga mengeringkan udara dan meningkatkan kenyamanan. Kelembaban relatif untuk tingkat kenyamanan umumnya sekitar 60%.
Suhu bola kering
Ini adalah suhu yang ditunjukkan oleh termometer biasa yang digunakan untuk mengukur suhu udara.
Suhu bola basah
Dalam termometer bola basah, bola yang peka terhadap panas dari termometer tabung gelas dibungkus dengan kain kasa, salah satu ujungnya digantung dalam wadah air untuk memungkinkan air ditarik ke atas dengan aksi kapiler dan melembabkan bola lampu. Kelembaban merampas persentase panas di sekitar bohlam yang tergantung pada seberapa mudah air dapat menguap. Suhu yang terdaftar disebut sebagai 'suhu bola basah'. Beberapa pemasok peralatan menjual sebagai aksesori probe dengan kaus kaki basah yang menempel pada multi-meter yang memungkinkan elektronik
Gambar 46 Grafik Kelembaban
pengukuran suhu. Kaus kaki dapat dilepas untuk mendapatkan suhu bola kering. Seperti yang telah dibahas, kelembaban relatif diukur dengan membandingkan suhu bola basah dengan suhu bola kering. Instrumen yang berisi kedua alat ukur tersebut disebut psikrometer. Sebagai contoh - pada Gambar 47 grafik menunjukkan suhu bola basah 19,5°C (mengikuti garis diagonal), suhu bola kering 25°C (garis horizontal) dan kelembaban relatif = 60% (titik di mana keduanya berpotongan). Setelah mengukur suhu bola kering dan basah dari udara yang masuk ke evaporator dan udara yang keluar dari ventilasi tengah di dalam kendaraan, grafik dapat digunakan untuk menghitung kelembaban relatif dan membandingkan kedua hasil untuk memastikan kinerja evaporator yang baik. Contoh, kelembaban relatif udara ambien yang masuk ke unit HVAC-70%, kelembaban relatif udara yang keluar dari ventilasi tengah di dalam kendaraan - 50%.
Pendinginan kompresi uap
Saat ini siklus yang paling umum digunakan dalam aplikasi otomotif adalah siklus kompresi uap, mis. R12 dan R134a sistem tertutup. Untuk memahami siklus kompresi uap dan
Gambar 47 Grafik Psikometri
siklus lain, penting untuk memahami jenis perubahan yang dialami zat pendingin saat digunakan dalam sistem AC. Hal ini dijelaskan dengan menggunakan diagram tekanan/entalpi (Gambar 48). Refrigeran di daerah cair 'didinginkan' titik a berada pada suhu di bawah titik didihnya. Jika panas terus ditambahkan sambil mempertahankan tekanan konstan, suhu dan entalpi semut pendingin akan meningkat. Keadaannya pada akhirnya akan mendekati titik 'cairan jenuh' b. Di sinilah cairan akan mulai menguap. Karena panas terus ditambahkan, cairan menguap dan terus meningkatkan entalpi tetapi tidak meningkatkan suhu. 'Cairan jenuh' menguap hingga menjadi "titik uap jenuh bc. 'Uap jenuh' pada titik c tidak memiliki cairan karena telah menguap sepenuhnya. Panas yang diserap melalui transisi dari 'cairan jenuh' ke 'jenuh uap' disebut panas laten penguapan (panas diserap tanpa ada peningkatan suhu) Dengan tambahan panas yang masih tersedia untuk 'uap jenuh' suhu meningkat menyebabkan refrigeran menjadi "uap super panas" titik d.
Pada titik ini penambahan panas menyebabkan peningkatan suhu. Kurva cairan jenuh dan uap jenuh bertemu pada suatu titik yang disebut titik kritis. Titik ini memiliki tekanan kritis dan suhu kritis yang sesuai. Di atas tekanan kritis refrigeran berada dalam keadaan yang disebut 'daerah superkritis. Daerah superkritis adalah di mana penambahan atau penghilangan panas tidak menyebabkan transisi fase uap cair yang khas.
Siklus kompresi uap yang ideal
Berikut ini berlaku siklus kompresi uap sebagai siklus ideal dalam sistem A/C otomotif. Gambar 49 diagram tekanan/entalpi menunjukkan awal siklus saat refrigeran memasuki kompresor sebagai 'uap jenuh' pada titik 1. Refrigeran dikompresi secara adiabatik (kompresor 100% efisien dan tidak ada panas yang dihilangkan oleh proses ) dan menjadi 'uap super panas' karena peningkatan tekanan, suhu, dan entalpi
Gambar 48 Tekanan/diagram entalpi
Gambar 49 Siklus kompresi uap ideal
seperti yang ditunjukkan oleh poin 2. Refrigeran pada titik ini berada di atas suhu udara luar. Refrigeran meninggalkan kompresor dan masuk ke kondensor (penukar panas). Kondensor memungkinkan panas untuk mentransfer ke udara luar secara efektif menghilangkan panas yang cukup untuk berubah menjadi uap jenuh dari titik uap super panas 2a. Ini telah menurunkan suhu refrigeran. Sekarang refrigeran adalah 'uap jenuh' tekanan dan suhu dijaga konstan tetapi panas masih dihilangkan dan hanya entalpi yang terus menurun. Uap mulai mengembun menjadi cair (panas laten kondensasi). Kondensasi berlanjut sampai semua uap menjadi 'cairan jenuh' titik 3. Refrigeran meninggalkan kondensor sebagai cairan jenuh dan bergerak ke katup ekspansi atau tabung orifice tetap. Refrigeran sekarang mengalami proses ekspansi 'isenthalpic' (entalpi konstan). Proses secara signifikan mengurangi suhu dan tekanan refrigeran sementara entalpi tetap sama. Sejumlah kecil refrigeran cair (flash gas) menguap selama ekspansi tetapi sebagian besar refrigeran cair pada suhu yang lebih rendah dari suhu udara luar (udara di dalam kendaraan atau memasuki kendaraan) titik 4. Refrigeran mengalir melalui evaporator yang bertindak sebagai penukar panas yang mentransfer panas dari udara yang mengalir melalui siripnya ke refrigeran yang mengalir melalui kumparannya. Refrigeran menyerap kalor dengan kenaikan entalpi sementara suhu dan tekanan tetap. Refrigeran cair menguap sampai menjadi "uap jenuh. Uap jenuh kemudian bergerak ke kompresor untuk memulai siklus lagi.
Operasi dunia nyata
Operasi dunia nyata dari sistem A/C menyimpang dari siklus ideal. Sulit untuk kondensasi dan evaporasi berakhir tepat pada garis saturasi cairan/uap. Hal ini sangat sulit karena fakta bahwa sistem harus beroperasi di bawah begitu banyak kondisi yang bervariasi. Untuk memastikan kinerja yang dapat diterima di bawah semua beban, kondensor dirancang untuk * mendinginkan' refrigeran ke jumlah tertentu untuk memastikan bahwa hanya refrigeran cair yang mengalir ke perangkat ekspansi untuk kinerja optimal (juga salah satu pekerjaan pengering penerima). Jika uap mengalir ke perangkat ekspansi, itu mengurangi aliran refrigeran secara signifikan. Evaporator umumnya dirancang untuk sedikit 'menghangatkan' (sistem TXV) refrigeran untuk memastikan bahwa hanya uap yang mengalir ke kompresor dan tidak ada cairan (kecuali untuk sirkulasi oli 3%). Ada juga penurunan tekanan di seluruh komponen seperti kondensor dan evaporator yang menyebabkan penyimpangan dari proses tekanan konstan ideal. Sistem Fixed Orifice Valve (FOV) menggunakan diameter orifice tetap yang dirancang untuk aliran optimal pada kompresor tinggi dan kecepatan kendaraan. Performa yang buruk pada kondisi idle dapat terjadi dimana ada kemungkinan evaporator tergenang air secara berlebihan. Beberapa banjir menguntungkan dengan sistem FOV. Hal ini untuk meningkatkan kapasitas pendinginan dan mengurangi 'hot spot', yaitu area perpindahan panas yang berkurang yang disebabkan oleh distribusi refrigeran yang buruk. Terlalu banyak banjir mengurangi kinerja kompresor.
Alternatif siklus
Tekanan dari Uni Eropa untuk sistem A/C yang lebih ramah lingkungan telah memaksa produsen untuk mencari refrigeran atau teknologi alternatif untuk unit HVAC. Ada banyak kontroversi mengenai teknologi mana yang diinginkan oleh UE, AS, dan industri otomotif untuk menggantikan R134a atau sebenarnya hanya meningkatkan R134a saat ini menjadi sistem yang bebas kebocoran. Uni Eropa akan menghapus R134a mulai 2011 dengan larangan penuh penggunaannya pada 2014 hingga 2017 (tanggal akan diselesaikan). Kemungkinan alternatif ada dalam bagian ini meskipun tampaknya tak terhindarkan bahwa sistem A/C berbasis CO₂ akan menggantikan sistem R134a yang saat ini digunakan.
Daftar alternatif yang mungkin adalah:
- sistem berbasis CO₂ (R744);
- pendinginan penyerapan;
- sistem loop sekunder (HFC152); pendingin gas (R729);
- pendinginan evaporatif;
- pendinginan termo elektrik (efek Peltier).
Produksi sistem HVAC berbasis R744 (CO₂) akan disertakan pada kendaraan yang diproduksi massal pada tahun 2008. Informasi berikut telah disediakan untuk membantu pembaca dalam memprediksi refrigeran apa dan teknologi yang menyertainya yang akan diterapkan untuk menggantikan R134a.
Siklus refrigerasi berbasis CO₂ (R744) (sistem transkritis)
Sistem pendingin dan pendingin udara di mana siklus menimbulkan suhu dan tekanan baik di atas maupun di bawah titik kritis zat pendingin sering disebut sistem transkritis. Sistem transkritis agak mirip dengan sistem subkritis yang dijelaskan di atas meskipun mereka memiliki beberapa komponen yang berbeda.
Gambar 50 mengilustrasikan proses kompresi uap transkritis. Ini dimulai ketika refrigeran super panas memasuki kompresor pada titik 1. Tekanan, suhu, dan entalpinya meningkat hingga meninggalkan kompresor pada titik 2 yang terletak di daerah superkritis. Selanjutnya refrigeran masuk ke gas cooler yang fungsinya untuk mentransfer panas dari fluida ke lingkungan. Berbeda dengan proses kondensasi dalam sistem subkritis, refrigeran tidak mengalami perubahan fasa yang jelas ketika meninggalkan pendingin gas pada titik 3. Perhatikan bahwa pendinginan gas ini
Gambar 50 Grafik tekanan/entalpi sistem transkritis menggunakan R744 (CO₂)
proses tidak terjadi pada suhu konstan. Gas yang didinginkan kemudian memasuki penukar panas internal (kadang-kadang disebut "penukar panas saluran hisap"), yang mentransfer panas ke bagian refrigeran yang baru saja akan memasuki kompresor.
Hal ini menghasilkan pendinginan tambahan zat pendingin ke titik 4 pada gambar, meningkatkan kinerja pada suhu sekitar yang tinggi. Dari sana, aliran mengalami proses ekspansi entalpi konstan yang menurunkan suhu dan tekanannya sampai keluar pada titik 5 di daerah campuran cairan/uap, pada suhu dan tekanan jauh di bawah nilai kritis. Selanjutnya, refrigeran memasuki evaporator di mana ia menyerap panas dari ruang yang didinginkan dan entalpi dan fraksi uapnya meningkat secara bertahap hingga keluar di titik 6. Akhirnya, aliran memasuki penukar panas internal di mana ia menyerap lebih banyak panas, sampai siap untuk masukkan kompresor lagi pada titik 1 untuk mengulangi siklus.
Catatan- siklus R744 juga akan bekerja di wilayah subkritis (yaitu beberapa kondensasi dalam pendingin gas akan terjadi) jika suhu sekitar jauh lebih rendah daripada suhu kritis R744, yaitu sekitar 31°C.
Sistem operasi
Gambar 51 menunjukkan sistem A/C loop tertutup R744 yang mampu bertindak sebagai pompa kalor. Meningkatnya penggunaan mesin diesel yang sangat efisien, khususnya model injeksi langsung seperti yang terjadi saat ini
Gambar 51 Tata letak sistem untuk operasi A/C dan pompa
di Eropa, dan peningkatan yang diantisipasi dalam penggunaan kendaraan hibrida, berarti bahwa pendingin mesin tidak lagi memiliki suhu dan kapasitas biasa untuk pemanasan kompartemen penumpang yang dapat diterima dan operasi penghilangan bunga es/penghilangan embun beku jendela. Namun, pompa panas dapat digunakan untuk memanaskan kompartemen penumpang yang dinaikkan ke tingkat suhu yang biasa digunakan oleh kendaraan.
Diagram (juga direproduksi dalam warna di bagian pelat) menunjukkan panah berwarna biru yang mewakili aliran refrigeran saat dalam mode A/C dan panah merah saat dalam mode pompa panas.
Operasi A/C (panah biru)
1. Kompresor
Refrigeran superheated masuk ke kompresor (suhu 30°C, tekanan 35 bar).
Refrigeran dikompresi meningkatkan tekanan, suhu dan entalpi (130 bar,
160 °C). Nilai yang diberikan mewakili titik beban tinggi.
2. Pendingin gas (menggantikan kondensor) Refrigeran memasuki pendingin gas (melalui katup sakelar aktif), saat memasuki pendingin gas, gas superheated memungkinkan panas dipindahkan ke dinding pendingin gas dan udara mengalir melaluinya. Refrigeran tidak mengalami perubahan fase yang berbeda meskipun suhunya (di saluran keluar pendingin gas beberapa kelvin di atas suhu udara masuk, misalnya 40°C untuk suhu sekitar 35°C) dan entalpi berkurang. Refrigeran masih beroperasi di atas titik kritisnya.
3. Akumulator/penukar panas internal Refrigeran mengalir ke sisi tekanan tinggi dari penukar panas internal yang menghilangkan panas dengan mentransfernya ke refrigeran yang akan masuk kompresor. Ini sekali lagi mengurangi suhu refrigeran (30 ° C).
4. Katup ekspansi elektronik
Refrigeran mengalir ke perangkat ekspansi yang dikontrol secara elektronik yang menciptakan a penurunan tekanan besar yang mendorong proses ekspansi entalpi konstan. yang dikurangi tekanan dan suhu zat pendingin sekarang memungkinkan perangkat beroperasi di bawah suhunya titik kritis. Refrigeran sekarang merupakan campuran cairan dan uap flash yang memiliki kemampuan untuk mengubah keadaan dengan masukan panas tambahan.
5. Evaporator Refrigeran mengalir ke dalam evaporator menyerap panas melalui penguapan sampai keluar dari evaporator sebagai uap jenuh. 6/7. Akumulator/Penukar panas internal Refrigeran mengalir (melalui katup sakelar pasif) ke akumulator/penukar panas internal. Komponen ini menggabungkan fungsi akumulator dan penukar panas internal menjadi satu bagian. Bagian penukar panas internal memungkinkan refrigeran menjadi sedikit superheated. Bagian akumulator memisahkan fase cair dan gas, menyimpan refrigeran cair yang tidak terpakai dan memungkinkan oli kompresor bersama-sama dengan refrigeran gas untuk kembali ke kompresor untuk pelumasan. 8. Refrigeran yang sedikit super panas mengalir kembali ke sisi hisap kompresor dan prosesnya berulang.
Catatan- suhu dan tekanan adalah perkiraan dan tergantung pada beban sistem.
Operasi pemanasan (panah merah)
Pemanasan dicapai dengan mengarahkan aliran refrigeran yang dipanaskan ke pendingin gas sekunder yang ditempatkan di dalam kendaraan yang memanaskan udara yang masuk/daur ulang dan didistribusikan melalui saluran konvensional. Refrigeran kemudian mengalir ke accumulator/heat exchanger dan external gas cooler yang terletak di bagian depan kendaraan.
1. Kompresor
Untuk suhu lingkungan yang diasumsikan -18°C, zat pendingin memasuki kompresor pada suhu sekitar -20°C dan tekanan 18 bar. Refrigeran akan dikompresi menjadi sekitar 90 bar pada 90 ° C.
2. Pendingin gas sekunder Katup aktif akan mengalihkan aliran yang—dalam siklus A/C—biasanya akan menuju pendingin gas, ke pendingin gas sekunder. Saat memasuki pendingin gas, gas superheated/suhu tinggi memungkinkan panas dipindahkan ke dinding pendingin gas dan udara mengalir melaluinya. Refrigeran masih beroperasi di atas titik kritisnya. Baik suhu dan entalpi berkurang.
3/4. Perangkat ekspansi elektronik
Refrigeran mengalir ke perangkat ekspansi yang dikontrol secara elektronik yang menciptakan penurunan tekanan besar yang mendorong proses ekspansi entalpi konstan. Penurunan tekanan dan suhu refrigeran memungkinkannya beroperasi di bawah titik kritisnya. Refrigeran sekarang menjadi cairan dan uap flash yang memiliki kemampuan untuk mengubah keadaan dengan masukan panas tambahan. Perhatikan bahwa untuk siklus pompa kalor, perangkat ekspansi harus tipe dua arah saat aliran masuk dari kedua sisi.
5. Akumulator/penukar panas internal
Bagian penukar panas internal (IHX) tidak memiliki tugas dalam siklus pompa panas (baik sisi tekanan tinggi dan rendah sebelumnya dari IHX sekarang terletak di sisi tekanan rendah dari siklus) dan hanya merupakan saluran untuk refrigeran.
6. Pendingin gas
Refrigeran mengalir dari akumulator/penukar panas internal ke pendingin gas. yang sebenarnya sekarang bertindak sebagai evaporator untuk siklus pompa panas, di mana ia akan menyerap lebih banyak panas untuk berubah dari uap jenuh menjadi sedikit superheated.
7. Akumulator/penukar panas Katup pasif mengumpulkan aliran cabang pompa panas dari sirkuit dan mengarahkan mengalir ke akumulator/penukar panas internal. Sekali lagi, IHX cukup banyak tanpa fungsi, tetapi bagian akumulator bertindak persis seperti dalam operasi A/C.
8. Kompresor Refrigeran mengalir dari akumulator/penukar panas kembali ke kompresor dan proses tersebut berulang.
Catatan-tekanan dan suhu angka tergantung pada beban sistem.
Pengoperasian pompa panas hanya akan s I pada suhu lingkungan yang sangat dingin yang memungkinkan pencairan es dan/pemanasan interior lebih cepat. Itu tidak menggantikan inti pemanas normal dan hanya bersifat lentur. Dengan demikian mode A/C/pemanas campuran masih tersedia, tetapi tidak akan ada operasi gabungan A/C/pompa panas (karena kedua fungsi bergantung pada sirkuit pendingin yang sama). A/C akan terus digunakan untuk dehumidifikasi di suhu sekitar yang lebih hangat atau selama berkendara yang nyaman, dibantu oleh inti pemanas normal untuk pemanasan ulang. Menghilangkan partikel adalah tugas filter udara yang terletak di bagian hulu evaporator.
Properti R744
R744 memiliki efek korosif pada polimer sehingga pipa logam digunakan. R744 tidak mudah terbakar dan relatif murah dibandingkan dengan R134a. R744 juga lebih mudah didaur ulang daripada R134a.
Tabel 4 Properti R744
(Spesifikasi dan deskripsi yang terkandung dalam buku ini berlaku pada saat publikasi. Visteon berhak untuk menghentikan peralatan apa pun atau mengubah spesifikasi tanpa pemberitahuan dan tanpa menimbulkan kewajiban (07/05).)
Informasi komponen
Sanden dan LuK telah membantu penelitian dan pengembangan desain kompresor untuk sistem R744.
• Riset tahun 2000 berdasarkan kompresor Luk Variable Technology (LVT) (30-36 cm³), suku cadangnya dapat dipertukarkan dengan kompresor Verband der Automobilindustrie (VDA) (160 cm)-R134a.
Tekanan dan suhu maksimum yang harus ditahan:
- sisi tinggi 16,0 MPa (2320 psi);
- sisi rendah 12.0MPa (1740 psi):
- sisi tinggi 180°C (356°F) (suhu pelepasan).
Kemungkinan pelumas untuk sistem
POE atau PAG adalah opsi yang paling mungkin. Minyak berlebih akan disimpan di akumulator dan dihisap kembali ke kompresor melalui lubang pembuangan oli di akumulator melalui saluran hisap. Filter refrigeran kemungkinan besar akan diterapkan dalam sistem R744, satu lokasi bisa berada di dalam akumulator, yang lain di depan perangkat ekspansi.
Akumulator/Penukar panas internal
Akumulator diperlukan untuk menyimpan pelumas untuk operasi kompresor. Penukar panas internal bertindak sebagai penukar panas untuk meningkatkan kapasitas pendinginan yang diperlukan terutama pada suhu udara sekitar yang tinggi. Akumulator juga memastikan bahwa tidak ada refrigeran cair yang masuk ke kompresor selama pengoperasian sistem.
Gambar 52 Unit HVAC zona Mutli untuk aplikasi CO₂
Pendingin gas
Efisiensi operasi sistem sangat bergantung pada aliran udara melalui pendingin gas yang memastikan cukup panas yang dikeluarkan atau diserap.
katup ekspansi
Katup yang dioperasikan dengan solenoida yang dapat dioperasikan oleh lebar pulsa frekuensi tinggi yang dimodulasisinyal atau tegangan DC analog.
Sistem HVAC modular multi zona Visteon Sistem HVAC multi zona modular menawarkan fleksibilitas kepada produsen untuk mempersonalisasi sistem HVAC tergantung pada spesifikasi model dan menyediakan hingga empat zona yang dikontrol suhu dari satu unit (jumlah zona yang dikontrol suhu ini biasanya disediakan oleh dua atau lebih unit). Unit modular memungkinkan produksi massal komponen umum yang mendapatkan skala efisiensi sambil tetap memberikan fleksibilitas kepada pelanggan. Manfaat sistem:
- Semua penyegelan logam mempromosikan konsep tidak ada kebocoran.
- Penggunaan lintas platform - desain multi zona modular.
- Fasilitas pompa panas.
- Kontrol elektronik penuh.
- Potensi Pemanasan Global (GWP) Rendah (1) dan Potensi Penipisan Ozon (ODP) nol.
- Peningkatan ekonomi bahan bakar.
- Tidak diperlukan bahan bakar tambahan atau pemanas listrik. Pengurangan emisi.
Aspek negatif:
- Tingkat teknologi yang lebih tinggi diperlukan dan komponen tambahan diperlukan.
- Biaya tambahan untuk pemasok ada karena investasi besar dalam penelitian dan pengembangan (apakah biaya ini akan diteruskan ke konsumen atau diserap oleh OEM adalah spekulasi).
- Akan ada dampak pada industri jasa dan pelatihan yang membutuhkan pengetahuan, keterampilan, peralatan baru dan mungkin sertifikat kompetensi untuk memperbaiki dan memperbaiki sistem tersebut.
Pendinginan penyerapan
Siklus refrigerasi absorpsi menarik bila ada sumber panas yang murah atau limbah panas yang tersedia. Siklus ini menggunakan refrigeran yang mudah larut dalam media transportasi. Singkatnya, proses kondensasi, ekspansi dan penguapan identik dengan siklus uap/kompresi. Tapi alih-alih proses kompresi yang terakhir, media transportasi cair siklus penyerapan menyerap uap refrigeran saat meninggalkan evaporator, menciptakan larutan cair. Larutan ini kemudian dipompa ke tekanan yang lebih tinggi, dan kemudian panas digunakan untuk memisahkan refrigeran dari larutan, dimana refrigeran bertekanan tinggi mengalir ke kondensor untuk melanjutkan siklus yang sudah dikenal. Peralatan yang digunakan untuk menyelesaikan proses pelarutan/larutan itu rumit dan berat, tetapi keuntungannya terletak pada input kerja yang rendah yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan larutan cair dibandingkan dengan yang dibutuhkan untuk mengompresi gas. Jika panas yang digunakan adalah panas yang terbuang, biaya pengoperasian sistem penyerapan yang rendah bisa sangat menarik. Dua refrigeran yang paling umum digunakan dalam sistem penyerapan adalah amonia, dengan air sebagai media transportasi, dan lithium bromida dalam air. Namun, masalah toksisitas dengan amonia memerlukan perlindungan, menambah biaya dan kompleksitas sistem. Litium bromida dapat menjadi korosif pada sebagian besar bahan umum, sekali lagi menambah biaya dan kerumitan. Sistem penyerapan sebagian besar digunakan dalam aplikasi bangunan non-kendaraan besar, meskipun kadang-kadang ada advokasi penggunaannya sebagai sistem pendingin udara bergerak.
Sistem loop sekunder HFC152a
HFC152a (Gbr. 53), yang mudah terbakar, harus digunakan dalam sistem A/C 'sekunder' yang menggunakan chiller untuk mentransfer pendinginan dari refrigeran di kompartemen mesin ke cairan pendingin yang bersirkulasi ke kompartemen penumpang. Loop sekunder diperlukan sebagai lawan dari loop primer menggunakan refrigeran berbasis hidrokarbon karena jika terjadi kebocoran di evap orator dan hidrokarbon dilepaskan maka ledakan bisa terjadi.
Loop utama (sirkuit refrigeran) beroperasi dengan cara yang sama seperti siklus kompresi uap menggunakan refrigeran berbasis hidrokarbon, bukan R134a. Itu diposisikan di bawah kap mesin. Sistem sekunder (sistem pendingin) yang ditempatkan di dalam kendaraan menggunakan air garam sebagai media pendingin yang mendapat tekanan dari pompa depan dan belakang yang bersirkulasi untuk memindahkan panas dari pendingin depan dan belakang ke media pendingin. Reservoir diperlukan untuk memungkinkan ekspansi cairan pendingin. Sistemnya adalah sistem A/C ganda dengan pendingin depan dan belakang. Sistem ini memungkinkan penambahan beberapa titik pendinginan dengan mudah tanpa perangkat ekspansi tambahan. Muatan zat pendingin dalam sistem primer adalah sekitar setengahnya jika dibandingkan dengan sistem R134a dengan spesifikasi HVAC yang sama. Manfaat sistem:
- Berbagai pilihan refrigeran dapat digunakan. Meningkatkan lalu lintas kota dan kinerja pendinginan idle.
- Potensi pendinginan yang ditargetkan (misalnya kursi).
- Mengurangi pengisian dan kebocoran refrigeran.
- Potensi untuk menghilangkan inti pemanas yang menghasilkan kotak HVAC yang lebih kecil dan penghematan biaya (penukar panas tunggal untuk pemanasan dan pendinginan).
- Pengurangan NVH refrigeran - depan dan belakang.
- Menghilangkan maldistribusi refrigeran (pendingin menunjukkan distribusi suhu yang lebih seragam daripada refrigeran).
Gambar 53 Sistem loop sekunder HFC152a dengan pendingin depan dan belakang
Kelemahan sistem:
- Penggunaan refrigeran yang mudah terbakar.
- Biaya sistem.
- Hukuman energi.
- Berat sistem.
- Pendinginan gas
Siklus pendinginan gas
Di masa lalu siklus pendinginan gas, yang umum di pesawat, telah dipertimbangkan untuk industri otomotif. Penelitian tentang penggunaan sistem pendingin udara ada dan tidak dapat dikecualikan sebagai pilihan masa depan karena fakta ini. Siklus pendinginan gas diberi nama yang tepat karena refrigeran yang tersisa dalam keadaan gas di seluruh siklus. R729, atau dikenal sebagai udara, digunakan sebagai media semut pendingin.
Diagram entalpi tekanan untuk sistem refrigerasi gas tertutup beroperasi di luar transisi fase refrigeran sehingga kurva saturasi tidak muncul pada diagram tidak seperti siklus kompresi uap.
Untuk membantu penjelasan sistem operasi pesawat Jaguar telah digunakan untuk ilustrasi (lihat Gambar 54).
Gambar 54 Pesawat Jaguar
Gambar 55 Mesin turbin gas menunjukkan umpan keluar ke sistem
Refrigeran (udara) memasuki kompresor putar untuk menaikkan tekanan dan entalpinya. Muatan udara diambil dari kedua kompresor melalui outlet seperti yang ditunjukkan dilingkari pada Gambar 1.60. Hanya gas terkompresi pada suhu sekitar 190 ° C yang masuk ke sistem A/C karena umpan terletak di outlet tahap kompresi dan bukan pengapian.
Udara kemudian bergerak ke penukar panas primer di mana ia melepaskan panas pada tekanan konstan. Penukar memiliki ram udara yang mengalir melaluinya untuk mengurangi suhu umpan udara dari mesin turbin gas.
Pada Gambar 56 penukar panas utama dipasang di sepanjang tulang belakang pesawat (lingkaran besar) dan diumpankan dari mesin turbin gas (lingkaran kecil).
Gas kemudian mengalir ke unit turbin (unit udara dingin) di mana ia mengembang mengurangi entalpi, suhu dan tekanan. Beberapa unit menghubungkan turbin ke kompresor untuk memulihkan sebagian energi yang dilepaskan selama ekspansi isenthalpik. Udara berada pada suhu sekitar 100 ° C saat meninggalkan turbin (unit udara dingin).
Setelah meninggalkan turbin, gas mengalir ke penukar panas sekunder (Gambar 57 dan 58), yang terletak di belakang kokpit. Udara kabin bersirkulasi melalui sirip penukar panas yang melepaskan panas dan kemudian ekstraktor air menghilangkan uap air di udara.
Gambar 57 Badan pesawat yang terbuka
Gambar 58 Saluran masuk penukar panas sekunder
Udara kemudian didistribusikan di sekitar kabin dan peralatan tambahan yang terletak di pesawat. Karena kabin bertekanan, udara dialirkan melalui dua katup pelepasan di badan pesawat. Artinya sistem tersebut merupakan sistem AC terbuka karena udara tidak mengalir kembali ke kompresor untuk mengalir melalui proses lagi tidak seperti sistem tertutup.
Sistem ini dapat dioperasikan secara manual atau otomatis untuk mengontrol suhu internal kokpit. Pemanasan dicapai dengan melewati penukar panas sehingga mentransfer gas sarat panas ke sistem distribusi udara. Ini dirasakan secara elektronik menggunakan termistor dan diarahkan menggunakan tutup kontrol.
Pendinginan evaporatif
Panas laten penguapan air dapat memberikan pendinginan bagi penumpang kendaraan. Pendekatan kasar adalah menyemprot wajah seseorang dengan kabut air, kemudian menempatkan kepala di luar jendela kendaraan yang bergerak ke aliran udara bebas-air yang menguap membawa panas dari kulit. Ada perangkat, sebagian besar di tahun 1950-an-The Weather Eye'-yang bekerja pada penguapan
Gambar 59 Penukar panas sekunder
pendinginan. Mereka terdiri dari kotak atau silinder yang dipasang di jendela kendaraan. Asupan unit akan memungkinkan udara masuk dari luar dan berjalan melalui kisi-kisi wire mesh yang direndam air dan kerucut yang lebih tinggi di dalam unit. Air akan menguap karena menyerap panas di udara dan mengalir melalui outlet unit yang bertindak sebagai umpan ke bagian dalam kendaraan. Pada suatu waktu, perangkat ini memiliki daya tarik tertentu, terutama di daerah panas dan kelembaban rendah seperti barat daya AS. Namun, kinerjanya dibandingkan dengan sistem pendingin udara kendaraan modern umumnya tidak memadai dan saat ini tidak memiliki popularitas yang signifikan.
Pendinginan termo elektrik (efek Peltier)
Konsep dasar di balik teknologi termoelektrik (TE) adalah efek Peltier - sebuah fenomena yang pertama kali ditemukan pada awal abad ke-19. Efek Peltier terjadi setiap kali arus listrik mengalir melalui dua konduktor yang berbeda; tergantung pada arah aliran arus, sambungan kedua konduktor akan menyerap atau melepaskan panas.
Bahan semikonduktor, biasanya bismut dan telluride, umumnya digunakan dalam industri termo listrik. Hal ini disebabkan oleh jenis pembawa muatan yang digunakan dalam konduktor. Menggunakan bahan jenis ini, perangkat Peltier dapat dibangun. Dalam bentuknya yang paling sederhana terdiri dari sebuah pelet semikonduktor tunggal yang disolder ke bahan konduktif listrik di setiap ujungnya (biasanya berlapis tembaga). Dalam konfigurasi 'stripped-down' ini (Gambar 61), bahan berbeda kedua yang diperlukan untuk efek Peltier adalah sambungan tembaga yang juga bertindak sebagai konduktor untuk catu daya.
tipe N
Setelah pengotor ditambahkan ke bahan dasar, sifat konduktifnya terpengaruh secara radikal. Sebagai contoh, jika kita memiliki kristal yang terbentuk terutama dari silikon (yang memiliki empat elektron valensi), tetapi dengan pengotor arsenik (memiliki lima elektron valensi) ditambahkan, kita berakhir dengan 'elektron bebas yang tidak sesuai dengan struktur kristal. Elektron ini terikat secara longgar. Ketika usia volt diterapkan, mereka dapat dengan mudah digerakkan untuk memungkinkan arus listrik lewat. Elektron yang terikat secara longgar dianggap sebagai pembawa muatan dalam material yang didoping negatif ini, yang disebut sebagai material tipe 'N'. Aliran elektron dalam bahan tipe N adalah dari negatif ke positif. Hal ini disebabkan elektron ditolak oleh kutub negatif dan ditarik oleh kutub positif catu daya.
tipe P
Hal ini juga memungkinkan untuk membentuk kristal yang lebih konduktif dengan menambahkan pengotor yang memiliki satu elektron valensi lebih sedikit. Misalnya, jika pengotor indium (yang memiliki tiga elektron valensi) digunakan dalam kombinasi dengan silikon, ini menciptakan struktur kristal yang memiliki 'lubang' di dalamnya, yaitu, tempat di dalam kristal di mana elektron biasanya ditemukan jika bahan murni. Ini disebut 'lubang' membuatnya lebih mudah untuk memungkinkan elektron mengalir melalui material dengan penerapan tegangan. Dalam hal ini, 'lubang' dianggap sebagai pembawa muatan dalam konduktor yang didoping positif ini, yang disebut sebagai bahan 'P'. Pembawa muatan positif ditolak oleh kutub positif dari suplai DC dan tertarik ke kutub negatif; dengan demikian arus 'lubang' mengalir dalam arah yang berlawanan dengan arah aliran elektron.
Gambar 60 menunjukkan dua bahan yang berbeda, satu adalah tipe N dan tipe P lainnya. Ini adalah imporsemut untuk dicatat bahwa panas akan dipindahkan (atau 'dipompa') ke arah gerakan pembawa muatan di seluruh sirkuit (pembawa muatanlah yang mentransfer panas). Dengan demikian elektron mengalir terus menerus dari kutub negatif suplai tegangan, melalui pelet N, melalui sambungan tab tembaga, melalui pelet P, dan kembali ke terminal positif suplai. Pembawa muatan positif (yaitu 'lubang') dalam bahan P ditolak oleh potensial tegangan positif dan ditarik oleh kutub negatif dan mengalir melalui kutub positif melalui pelet P dan tab tembaga ke pelet N dan terminal negatif. Ketika arus DC diterapkan, panas dipindahkan dari satu sisi perangkat ke sisi lain - di mana ia harus dihilangkan dengan heat-sink.
Gambar 60 Satu pelet semikonduktor
Gambar 61 Modul Peltier
Sisi 'dingin' biasanya digunakan untuk mendinginkan. Jika arus dibalik, perangkat membuat pemanas yang dipinjamkan dengan sempurna.
Mengatur pelet tipe N dan P dalam pasangan' dan membentuk sambungan di antara mereka dengan tab tembaga berlapis, dimungkinkan untuk mengkonfigurasi rangkaian seri yang dapat menjaga semua panas bergerak ke arah yang sama. Dengan menggunakan sifat khusus 'pasangan' TE ini, dimungkinkan untuk menggabungkan banyak pelet dalam susunan persegi panjang untuk membuat modul termoelektrik yang praktis. Perangkat ini dapat memompa panas dalam jumlah yang cukup besar, dan dengan sambungan listrik serinya, cocok untuk catu daya DC yang tersedia secara umum. Modul TE yang paling umum digunakan menghubungkan 254 pelet tipe P dan N bergantian dan menggunakan suplai 12 hingga 16 VDC dan menarik 4 hingga 5 amp
Modul termoelektrik terlihat seperti perangkat solid-state kecil yang dapat berfungsi sebagai pompa panas. Satuan 'tipikal' adalah beberapa milimeter persegi hingga beberapa sentimeter persegi. Ini adalah sandwich yang dibentuk oleh dua piring keramik dengan susunan kubus telluride bismut kecil (pasangan) di antaranya.
Heatsink digunakan untuk mengumpulkan panas (dalam mode pemanasan) atau membuang panas yang terkumpul ke media lain (udara, air). Panas harus ditransfer dari objek yang didinginkan (atau dipanaskan) ke modul Peltier dan panas harus ditransfer dari modul Peltier ke heatsink. Sistem sering dirancang untuk memompa panas dari cairan dan padatan. Dalam kasus padatan, mereka biasanya dipasang tepat di perangkat TE; cairan biasanya bersirkulasi melalui penukar panas (biasanya dibuat dari blok aluminium atau tembaga) yang terpasang pada unit Peltier. Kadang-kadang, cairan yang bersirkulasi juga digunakan pada sisi panas dari sistem pendingin TE untuk secara efektif menghilangkan semua panas.
Kecepatan pendinginan dan pemanasan perangkat Peltier dapat mengubah suhu dengan sangat cepat, tetapi untuk menghindari kerusakan akibat ekspansi termal, laju perubahan dikontrol hingga sekitar 1°C per detik. Secara teori dimungkinkan untuk mendapatkan perbedaan suhu pada modul Peltier sebesar 75°C meskipun telah dinyatakan bahwa dalam praktiknya hal ini tidak tercapai. Dalam praktiknya, hasilnya sekitar setengah dari angka ini.
Jika modul TE akan digunakan untuk mendinginkan mendekati titik beku, maka kondensasi air harus dipertimbangkan. Uap air yang selalu ada mulai keluar dari udara pada titik embun'. Ini akan menghasilkan modul TE, dan apa yang digunakan untuk mendinginkan, menjadi basah. Kelembaban di dalam TE modul akan menyebabkan korosi dan dapat mengakibatkan korsleting. Solusi untuk masalah ini adalah mengoperasikan modul TE dalam vakum (terbaik) atau atmosfer nitrogen kering.
Kontrol sistem
Memvariasikan catu daya sering digunakan. Modulasi lebar pulsa dapat digunakan, tetapi frekuensi di atas 2kHz direkomendasikan dan tegangan yang diberikan tidak boleh melebihi tegangan maksimum yang direkomendasikan (Tmax).
Perangkat Peltier paling cocok untuk aplikasi pendinginan yang lebih kecil. Mereka dapat ditumpuk untuk mencapai suhu yang lebih rendah, tetapi tidak terlalu 'efisien' sebagai pendingin karena efek pemanasan dari arus yang mengalir serta menarik banyak arus tetapi bertindak sebagai pemanas yang sangat baik. Keunggulan ini dapat diimbangi dengan keunggulan tidak ada bagian yang bergerak, tidak ada refrigeran Freon, tidak ada suara bising, tidak ada getaran, ukuran sangat kecil, umur panjang, dan kemampuan kontrol suhu yang presisi.
Aplikasi otomotif - Sistem CCS milik Amerigon Udara kabin kendaraan ditarik ke modul TE bantalan dan belakang dan, berdasarkan input dari kontrol kursi individu dan dari sensor suhu, unit akan menambah panas atau menghilangkan panas ke aliran udara.
Dasar dari sistem ini adalah sirkuit Peltier. Sirkuit Peltier, heatsink (penukar panas) dan rakitan kipas dipasang sebagai satu modul. Udara digunakan sebagai media untuk memindahkan panas di sekitar kursi melalui lapisan kursi berlubang. Udara yang dikondisikan dipindahkan ke permukaan atas busa
Gambar 62 Sistem CCS modul Peltier Amerigon
Gambar 63 Modul TE menunjukkan pasangan Peltier dan tab tembaga yang ditumpuk secara seri
Sistem CCS milik modul Peltier Amerigon memungkinkan penumpang memilih suhu kursi untuk meningkatkan kenyamanan dan mengurangi kelelahan pengemudi melalui penggunaan pompa panas solid-state yang dikombinasikan dengan sistem manajemen suhu aktif yang dikendalikan mikroprosesor untuk bervariasi kapasitas pemanasan dan pendinginan. Amerigon menyatakan bahwa ini adalah yang pertama berhasil mengemas teknologi ini untuk digunakan dalam aplikasi tempat duduk otomotif.
Sistem pendingin udara
Aktivasi sistem
Sinyal untuk mengaktifkan sistem AC berasal dari penghuni. Aktivasi diselesaikan oleh Electronic Control Unit (ECU) onboard. ECU memiliki sejumlah input yang mengirimkan sinyal elektronik berdasarkan kondisi yang dirasakan, mis. suhu, tekanan, kecepatan, posisi. Berdasarkan informasi ini ECU akan mengaktifkan atau menonaktifkan (jika sudah beroperasi) sistem. Jika sistem tidak aktif maka kesalahan dalam bentuk kode akan disimpan di komputer dan pada beberapa sistem lampu akan diaktifkan untuk memberi tahu pengemudi bahwa ada kesalahan. Sistem canggih dapat menggunakan telematika untuk mengirim sinyal ke pusat panggilan. Operator di pusat akan memberi tahu pelanggan tentang tindakan yang diperlukan, yaitu mendesak untuk mengunjungi dealer, sering melalui telepon. Aktivasi sistem AC dicapai dalam beberapa atau semua kondisi berikut:
- Suhu udara luar di atas 9°C. Mesin telah berjalan selama lebih dari 5 detik.
- Suhu evaporator di atas 4°C (tidak ada es yang terbentuk di permukaan).
- Temperatur cairan pendingin engine kira-kira antara 40°C dan 105 °C.
- Kendaraan tidak berakselerasi dengan cepat atau mesin berada di bawah beban tinggi (menyalip dll).
- Tombol aktivasi AC telah dipilih dan kipas interior menyala.
- Sensor dalam sistem pendingin udara telah mengakui bahwa sistem berada di bawah tekanan dengan asumsi bahwa sejumlah refrigeran ada di dalam sistem dan tidak bocor ke atmosfer (dirasakan oleh sakelar tekanan atau sensor).
- Tidak ada kode kesalahan di ECU.
Gambar 64 Sistem penggerak
Sirkuit elektronik sederhana
Saat arus aktivasi mengalir dari baterai kendaraan melalui sekering, sakelar yang dipasang ke sistem A/C dan seringkali relai A/C ke kopling magnet. Relai A/C umumnya dikendalikan oleh komputer terpasang, yang membuat keputusan akhir untuk memungkinkan sistem A/C diaktifkan berdasarkan integritas sistem, yaitu, sistem tidak memiliki kesalahan dan kondisi yang tepat untuk aktivasi sistem. Kopling diposisikan di belakang puli kompresor dan setelah diaktifkan akan membuat sambungan fisik antara puli kompresor, yang digerakkan oleh mesin, dan elemen pemompaan internal (Gbr. 64).
Sistem katup ekspansi
Sistem AC bekerja pada siklus yang berkesinambungan (Gbr. 1.69). Kompresor menerima uap refrigeran bertekanan rendah yang mengandung panas dari evaporator. Kompresor menekan refrigeran dari 30 psi hingga sekitar 213psi tergantung pada permintaan sistem. Ini meningkatkan suhu dari sekitar 0 hingga 80 ° C. Pada suhu dan tekanan ini zat pendingin berada di atas titik didihnya sekitar 57°C. Kompresor mengeluarkan uap refrigeran yang sangat panas ke kondensor.
Gambar 65 Sistem katup ekspansi
Refrigerant mengalir ke kondensor. Kondensor memiliki banyak sirip pendingin tempat uap dipompa. Di dalam kondensor, uap bertekanan tinggi mengembun menjadi cairan bertekanan tinggi. Hal ini dicapai dengan mengurangi suhu dari, misalnya, 80°C menjadi di bawah 57°C yang merupakan titik didih zat pendingin. Hal ini dicapai dengan memaksa udara di atas permukaan kondensor memungkinkan panas untuk mentransfer dari refrigeran ke udara luar sehingga mengurangi suhu (subcooled). Hanya refrigeran dalam bentuk cairan subcooled bertekanan tinggi yang meninggalkan bagian bawah outlet kondensor.
Refrigeran cair subcooled mengalir ke pengering penerima yang menyimpan, mengeringkan dan menyaring refrigeran cair.
Refrigeran cair subcooled kemudian mengalir dari pengering penerima ke katup ekspansi yang kemudian mengubah refrigeran menjadi cairan/uap bertekanan rendah, suhu rendah. Ini dicapai dengan menurunkan tekanan menggunakan lubang variabel. Lubang memiliki tekanan tinggi di satu sisi (dari pengering penerima) dan tekanan rendah di sisi lain (evaporator dan kompresor) dan memungkinkan sejumlah kecil zat pendingin mengalir melaluinya. Penurunan tekanan dan suhu yang tiba-tiba menyebabkan sebagian refrigeran menguap yang disebut flash gas. Cairan/uap suhu rendah bertekanan rendah kemudian mengalir ke evaporator dimana panas dipindahkan dari permukaannya ke refrigeran melalui penguapan. Panas berasal dari dalam (udara daur ulang) atau dari luar (asupan udara segar) kendaraan dan dihembuskan ke permukaan evaporator. Setelah refrigeran benar-benar menguap dan mencapai titik jenuhnya, ia masih dapat membawa lebih banyak panas. Refrigeran terus mengalir melalui sisa kumparan evaporator menyerap lebih banyak panas dan menjadi sedikit superheated. Refrigeran uap bertekanan rendah suhu rendah sedikit superheated mengalir ke kompresor dan siklus berulang.
Catatan suhu adalah perkiraan dan tergantung pada jenis refrigeran, sistem hubungan beban, tekanan dan temperatur.
Sistem AC bekerja pada siklus yang berkesinambungan (Gbr. 66). Kompresor menerima uap refrigeran bertekanan rendah yang mengandung panas dari evaporator. Kompresor menekan refrigeran dari 30 psi menjadi sekitar 213 psi tergantung pada permintaan sistem. Ini meningkatkan suhu dari sekitar 0 hingga 80 ° C. Pada suhu dan tekanan ini zat pendingin berada di atas titik didihnya sekitar 57°C. Kompresor mengeluarkan uap refrigeran yang sangat panas ke kondensor.
Refrigerant mengalir ke kondensor. Kondensor memiliki banyak sirip pendingin tempat uap dipompa. Dalam uap bertekanan tinggi yang lebih padat mengembun menjadi cairan bertekanan tinggi. Hal ini dicapai dengan mengurangi suhu dari, misalnya, 80°C menjadi di bawah 57°C yang merupakan titik didih zat pendingin. Hal ini dicapai dengan memaksa udara di atas permukaan kondensor memungkinkan panas untuk mentransfer dari refrigeran ke udara luar sehingga mengurangi suhu (subcooled). Hanya refrigeran dalam bentuk cairan subcooled bertekanan tinggi yang meninggalkan bagian bawah outlet kondensor.
Refrigeran cair kemudian melewati tabung orifice tetap - tabung dengan tetap luas penampang yang memungkinkan hanya sejumlah refrigeran cair yang terukur untuk melewatinya.
Gambar 66 Sistem katup orifice
Gambar 67 Sistem pendingin udara
Tekanan rendah, cairan suhu rendah kemudian dipaksa untuk mengembang dengan cepat karena peningkatan volume evaporator. Penurunan tekanan ini menyebabkan refrigeran mendidih (menguap) dan menyerap sejumlah besar energi panas yang ditransfer dari udara yang mengalir di atas sirip evaporator ke permukaan evaporator dan dengan demikian ke refrigeran melalui penguapan. Setelah panas dihilangkan dari udara, panas diarahkan ke interior kendaraan.
Refrigeran cair/uap bertekanan rendah, suhu rendah mengalir dari evaporator ke bagian atas akumulator yang bertindak sebagai alat pengering dan penyimpanan serta memisahkan cairan apa pun dari uap untuk melindungi kompresor (kompresor hanya dapat menekan uap). Luas permukaan akumulator yang besar juga membantu penguapan akhir refrigeran cair. Uap jenuh dan sebagian kecil refrigeran cair untuk membawa oli dari oli keluar dari akumulator dari atas dan mengalir di bawah tekanan rendah ke kompresor (sisi hisap) dan siklus itu berulang.
Gambar 68 Komponen sistem A/C ganda
Catatan- suhu adalah perkiraan dan tergantung pada jenis zat pendingin, beban sistem, tekanan dan hubungan suhu.
AC ganda
Sistem ini (Gambar 67 dan 68) sering menggabungkan penggunaan katup orifice tetap dan katup ekspansi. Operasi utama 67 adalah sistem orifice tetap dengan outlet dan inlet tambahan yang memberi makan katup ekspansi tambahan dan evaporator untuk membantu pendinginan tambahan. Pendingin tambahan sering dipasang di bagian belakang kendaraan multi penumpang besar yang diberikan dua zona kontrol suhu - zona depan dan zona belakang. Outlet (8) dari sistem utama ke katup ekspansi/evaporator tambahan diumpankan dari inlet (7) ke katup orifice tetap. Refrigeran membelah dan mengalir dari outlet sistem primer ke katup ekspansi dan evaporator. Fungsinya identik dengan sistem katup ekspansi normal. Uap refrigeran mengalir dari evaporator di sistem sekunder ke akumulator (4) kemudian (3) di sistem primer. Akumulator memastikan bahwa cairan pendingin yang panas masuk ke kompresor dari kedua sistem.
Demikian penjelasan mengenai sejarah sistem pendingin pada otomotif, untuk penjelasan lanjutannya di artikel berikutnya. semoga bermanfaat
0 Comments