Свойства хладагентов

Основные термодинамические свойства наиболее распространен­ных хладагентов приведены в табл. 2 [3, 5).

Нормальная температура, кипе­ния /н к является пределом, ниже которого в системе холодильной ма­шины будет вакуум, что может привести к «подсосу» окружающе­го воздуха и нарушить ее нор­мальную работу.

Температура замерзания /3— это тот предел, который ограничивает возможность использования данно­го хладагента.

Критические температура tw и

Таблица 2

Хлад­

Термодинамические свойства

Агент

•С

С

/ °С

Ркг МПа

Г,

КДж/кг

Хладагенты высокого давления

(низкотемпературные)

R744

-78,5*

-56,6

31,2

7,38

573[3]

RI3

-61,6

— 180.0

28.8

3,85

150

R14

— 128,0

— 184.0

-45,6

3,74

136

Хладагенты среднего давления

( среднетемпературные)

R7I7

-33,3

—77,7

132,4

11.3

1360

RI2

-29.7

-155,9

112,0

4,11

166

R22

—40,8

— 160,0

96.1

4.99

229

RII5

-38,9

— 106,0

79,9

3.19

126

RU3

-47,6

-111,3

73.1

4.11

226

R502

—45,6

82.2

4.01

175

Хладагенты низкого давления

( высокотемпературные)

RII

23.6

-1II.0

198,0

4.37

182

R2I

8.7

-135.0

178.5

5.17

239

RI42

—9.2

-138,0

136,4

4.14

224

R7I8

100,0

0,0

374,2

22.11

2260

* н ** — соответственно температуря

И теп-

Лота сублимации при

Атмосферном давлении.

Давление /7кр указывают верхний предел области, в которой хла­дагент может быть в жидком состоянии. Выше критических па­раметров хладагент находится в га­зообразном состоянии, когда не­возможны процессы кипения и кон­денсации.

Удельная (скрытая) теплота па­рообразования г приведена при атмосферном давлении. С по­вышением давления и температуры кипения значение г уменьшается, и становится равным 0 при крити­ческих параметрах.

Чем больше значение г, тем мень­шую массу жидкого хладагента не­обходимо превратить в пар, чтобы забрать от охлаждаемого вещества заданную теплоту. Следовательно, в системе холодильной машины может циркулировать меньшее ко­личество хладагента.

Из хладагентов среднего дав­ления наибольшей удельной тепло­той парообразования г обладает аммиак. Это — одно из основных его термодинамических достоинств.

Еще большее значение г у во­ды, однако она может служить хладагентом лишь при температу­рах выше О °С. При этом давле­ние кипения должно быть меньше атмосферного (вакуум), если тем­пература кипения ниже 100 °С. Поэтому воду используют как хла­дагент лишь в теплоиспользующих холодильных машинах, работаю­щих п системах кондиционирова­ния воздуха (см. тему 2).

Превращение жидкости в пар (процесс кипения) при постоянном давлении сопровождается погло­щением теплоты, при этом темпе­ратура кипения не изменяется. Жидкость в состоянии, когда начи­нается процесс кипения, называют насыщенной жидкостью. Ее показатели в этом состоянии обозначают одним штрихом, на­пример: q’ — плотность насыщен­ной жидкости, кг/м3; обратная ей величина v’ — удельный объем насыщенной жидкости, м3/кг.

Превращение пара в жидкость (процесс конденсации) сопровож­дается отводом теплоты и у чистых веществ происходит при постоян­ной температуре конденсации. Пар в состоянии, когда начинается про-, цесс конденсации, называют на­сыщенным паром. Его пока­затели в этом состоянии обозна­чают двумя штрихами, например: q" — плотность насыщенного па­ра, кг/м3.

Количество теплоты, которое нужно отвести (при постоянных температуре конденсации и дав­лении конденсации рк) для превра­щения единицы массы пара в жид­кость, называют удельно и (скрытой) теплотой кон­денсации. Ее, как и удельную теплоту парообразования, обозна­чают г, кДж/кг.

Температуру, при которой значе­ния удельной теплоты парообразо­вания и удельной теплоты конден­сации равны, называют темпера­турой насыщения.

Теплофизические свойства ряда хладагентов при температуре ки­пения /о=—20 °С и соответствую­щем этой температуре давлении ро приведены в табл. 3 |4|.

Плотность q аммиака намного меньше, чем плотность фреопов. Пары аммиака легче воздуха, а пары фреонов — тяжелее. Это учи­тывают при устройстве вентиляции в машинных залах, где установле­ны соответствующие холодильные машины.

Чем меньше плотность хладаген­та, тем меньше затраты мощно­сти на его циркуляцию в трубо­проводах и преодоление сопротив­ления в клапанах компрессора.

Значительно большие коэффици­ент теплопроводности X и удельная теплота парообразования г у ам­миака, чем у фреонов, обеспечи­вают лучшую теплоотдачу при его кипении и конденсации в тепло — обменных аппаратах.

Меньшая динамическая вязкость паров р." у аммиака способствует
меньшим затратам работы в клапа­нах аммиачных компрессоров, чем в клапанах фреоновых компрес­соров.

Все это свидетельствует о высо­кой значимости как термодинами­ческих, так и теплофизических свойств хладагентов для работы холодильных машин.

К основным физико-химическим свойствам хладагентов относят растворимость в них масел, взаимо­действие с водой, воздействие на конструкционные материалы.

Аммиак весьма незначительно растворяет масло. Это позволяет отделять масло от аммиака и выво­дить его из системы холодильной машины.

Вода неограниченно растворяет­ся в аммиаке.

Аммиак в присутствии воды и кислорода разрушает цветные ме­таллы.

Большая растворимость масел во фреонах (Rll, RI2, R502) приво­дит к интенсивному пенообразова — лию п испарителях, лучшим усло­виям смазки трущихся поверхно­стей в компрессорах, но вместе с тем — к повышению вязкости хла­дагентов и ухудшению теплоотдачи в аппаратах.

Из-за нерастворимости воды во фреонах особо строгие требования предъявляются к осушке системы фреоновой машины перед зарядкой хладагентом. Свободная вода мо­жет замерзнуть в дроссельном ор­гане и вынести из строя машину.

Особо тщательной осушке подле­жат системы фреоновых холодиль­ных машин с герметичными ком­прессорами, имеющими встроенные электродвигатели, поскольку при­сутствие воды может привести к сгоранию обмотки статора встроен­ного электродвигателя.

Фреоны инертны к металлам.

Исключительно большое значе­ние для безопасной эксплуатации холодильных машин имеют токсич­ность и вэрывпопасность хладаген­тов.

Токсичность оценивают коэф­фициентом токсической опасности /(т0=ого/ПДК,

Где оУо — плотность паров хлада­гента при 20 °С;

ПДК — предельно допустимая концентрация хладаген­та в воздухе, мг/м3.

Таблица З

Тсплофшичсскис свойства

Хладагент

Ри.

V.

И’-Ю$.

Г.

Е".

Л". 10*.

И"-10і.

МПа

Кг/м

Вт/(м■К)

Пас

«Л*/*г

Кг/м

Вт/ЫК)

Пас

R717

0,19

665

0,538

21,6

1329

1,605

2,03

0,854

RI2

0,15

1457

0,083

31,6

161,6

9,17

0,764

1,164

RI3

1.14

1244

0,060

12,9

110,5

72,06

1.12

1,40

R22

0,24

1347

0,102

30.2

219,5

10,82

0.84

1,12

R502

0,29

1398

А

0,081

28,44

155,6

17,05

0,89

1.Н

Значения ПДК и Кт 0 для ряда хладагентов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Хладагент

ПДК, мг/м’

>

RII

1000

5

R12

300

9

R22

3000

10

R142

3000

4

R502

3000

20

R717

20

300

Наибольшую токсическую опас­ность представляет аммиак. Он имеет резкий неприятный запах, сильно раздражает слизистые обо­лочки дыхательных путей и глаз. При его содержании в воздухе более 0,5 % (но объему) происхо­дит отравление. Поэтому на пред­приятиях с аммиачными холодиль­ными установками действуют очень строгие правила техники безопас­ности.

Кроме того, аммиак взрывоопа­сен при концентрации 16…28 %.

Фреоны взрывобезопасны, но при открытом пламени разлагаются, образуя отравляющее вещество — фосген. Поэтому в машинных за­лах фреоновых холодильных уста­новок запрещается курить.

В 1986 г. в Монреале был под­писан Международный протокол об ограничении производства и кон­троле за использованием экологи­чески опасных фреонов, которые разрушают озоновый слой атмо­сферы. К наиболее озоноактинной группе относят Rll, R12, R113, R114 и R115 [2].

R22 имеет существенно более низкую активность. Поэтому в ближайшие годы намечается [1] перевод холодильных машин на R22 (вместо RI2). Разрабатывается также ряд альтернативных хлада­гентов: RI23, R134a, R152 и др.

Posted in К холодильной технике


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *