Физико-химические свойства

Физико-химические свойства включают в себя следующие основные параметры.

Плотность и вязкость холодильного агента должны быть небольши­ми, что обеспечивает минимум энергетических затрат на перемеще­ние холодильного агента по трубопроводам холодильной машины.

Коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи должны быть по возможности высоки, что улучшает теплообмен в теплообменных ап­паратах.

Масло в холодильном агенте

В холодильных установках используют масла нефтяного происхожде­ния — минеральные (М) и синтетические (С). В качестве синтетиче­ских масел используют жидкости различных классов. К ним относят кремнийорганические, фторорганические, полиэфиры, полигликоли и другие жидкости. Используют также загущенные минеральные мас­ла (МЗ), смеси минеральных масел с синтетическими (МС) и масла, синтезированные из углеводородов (СУ).

К компрессорным маслам для холодильных машин предъявляют специфические требования, обусловленные непрерывным контактов смазывающего материала с хладагентом, а также постоянным измене­нием температуры и давления среды. Для компрессоров холодильных машин рекомендуют применять синтетические и минеральные масла с достаточно низкой температурой застывания и высокой химической стабильностью.

Важнейшими эксплуатационными характеристиками холодильных масел являются их способность к взаимному растворению с хладона- ми, а также температура, при которой из раствора выпадают хлопья парафина. При эксплуатации необходимо также учитывать возмож­ную агрессивность смесей хладагента с маслом по отношению к ме­таллам и другим материалам, применяемым в холодильных машинах.

В отечественном холодильном оборудовании наиболее употреби­тельными маслами являются: ХА-30, ХФ12-16 и ХФ22-24, ХС-40.

Масло ХА-30 предназначено для компрессоров, работающих на ам­миаке и углекислоте.

Масла ХФ12-16, ХФ22с-16 и ХФ22-24 предназначены для компрес­соров, работающих на хладоне.

Масло ХС-40 предназначено для компрессоров холодильных машин всех типов, работающих в диапазоне температур -50…+150 "С.

Для низкотемпературных холодильных машин применяют масла отечественного производства ХФ22-24, ХСН40, ПФГОС-4.

Для смазки винтовых компрессоров применяют масла ХМ35, ХС40, ПТМС-5, для центробежных компрессоров — турбинные КП8, 30,40 и холодильные ХАЗО, ХМ35, ХМ50, ХС40.

Основные свойства некоторых масел отражены в табл. 8.4 прило­жения.

Вращающиеся части компрессора холодильной машины нуждают­ся в смазке. Поэтому наличие масла в холодильной машине является неизбежным условием ее нормальной эксплуатации.

Пар холодильного агента, выходящий из компрессора, всегда содер­жит масло. Масло увлекается парами холодильного агента в капельной форме и в виде пара. При движении холодильного агента с маслом оно достигает вначале конденсатора, а затем и испарителя. Влияние, кото­рое масло оказывает на работу теплообменных аппаратов, зависит от взаимной растворимости холодильного агента и масла. Так, жидкий ам­миак в малой степени растворяется в минеральных маслах, а его плот­ность (р = 650 кг/м3) меньше плотности смазочных масел (р = 900 кг/м3). По этой причине в аппаратах аммиачных холодильных машин масло располагается в самой нижней зоне аппарата.

В хладоновых теплообменных аппаратах при условии ограничен­ной растворимости масла слой масла (р « 900 кг/м3) располагается над слоем хладона (р = 1200-1400 кг/м3).

Наличие масла в конденсаторе приводит к повышению температуры конденсации, а в испарителе — к понижению температуры кипения. Масло образует на внутренней поверхности теплообменного аппарата пленку, которая создает дополнительное термическое сопротивление теплообмену.

Возврат масла из испарителя в компрессор в хладоновых холодиль­ных машинах является специфической частью выполнения монтаж­ной схемы.

Проще всего этого достигают подачей холодильного агента в вер­хнюю часть испарителя. При этом испаритель располагают выше компрессора. Уклон трубопроводов в сторону компрессора должен со-

Физико-химические свойства

Рис. 8.1

Возврат масла в картер компрессора при расположении компрессора выше испарителя 1 — компрессор, 2 — конденсатор, 3 — испаритель, 4 — JPB, 5 — маслоподъемная петля

Ставлять порядка 1-2%. Если компрессор расположен выше испари­теля, возврат масла обеспечивается посредством маслоподъемной пет­ли (рис. 8.1).

Масло в петле накапливается и при достаточном его количестве за счет разности давлений в испарителе и компрессоре поднимается, до­стигая компрессора.

Высота подъема масла должна составлять не более 3 м.

Количество масло в холодильной машине обычно составляет по­рядка 5% от количества циркулирующего в час хладона, в малых гер­метичных холодильных машинах — 1,5%.

Влага в холодильном агенте

Влага попадает в холодильную машину из воздуха при выполнении монтажных работ. Она может находиться в холодильном агрегате и трубопроводах при отсутствии тщательной сушки всех элементов хо­лодильной машины. Неосушенная холодильная машина может содер­жать влагу, которая способна вызвать нарушения в ее работе.

Растворимость воды в холодильном агенте зависит от индивиду­альных свойств холодильного агента. Аммиак имеет большое хими­ческое сродство к воде. Его растворение в воде считают неограничен­ным. Хладоны практически все не растворяют в себе влагу. Малая растворимость влаги в холодильном агенте приводит к ее замерзанию в конструктивных элементах, и прежде всего в дросселирующих уст­ройствах (капиллярной трубке, терморегулирующем вентиле — ТРВ).

Растворимость воды в хладонах зависит от температуры. Например, растворимость воды в R22, выраженная в процентах к весу холодиль­ного агента, составляет соответственно: при +35 °С — 0,169; 0 °С — 0,0596; -20 °С — 0,0282; -30 "С — 0,0186; -40 "С — 0,012. Это значит, что при -30 °С в 1 кг жидкого холодильного агента может содержаться до 186 мг воды.

При наличии влаги в холодильном агенте образуются кислоты, кото­рые могут разрушать металлические части холодильной машины, в том числе разрушать обмотку электродвигателя герметичных компрессо­ров. Основой образования кислот является попадание припоя внутрь трубопроводов, по которым перемещается холодильный агент.

Наличие влаги в холодильном агенте определяет необходимость при­менения адсорбентов, поглощающих влагу. Как правило, вещества, по­глощающие влагу, помещаются в устройство, которое наряду с погло­щением влаги выполняет функцию очистки холодильного агента от грязи, окалины. Эти устройства называют фильтрами-осушителями.

Физико-химические свойства

6 5

4 3

044

Рис. 8.2

Фильтр-осушитель Ф0-60

1 — заглушка, 2 — гайка накидная, 3 — цеолит, 4 — распределитель потока, 5 — пружина, 6 — крышка, 7 — кожух

Один из фильтров-осушителей представлен на рис. 8.2.

Адсорбенты

Адсорбенты подразделяют на силикагели и цеолиты. Функция адсор­бентов — очистка холодильного агента от влаги и от кислот.

Силикагели

В зависимости от гранулометрического состава и характера пори­стой структуры силикагели обозначают тремя буквами: первая буква характеризует размер гранул, последняя — размер пор. Так, крупный силикагель мелкопористый обозначают КСМ, мелкий силикагель среднепористый — МСС, мелкий силикагель мелкопористый — МСМ. Средние фракции называют «шихта» и соответственно обозначают ШСК, ШСС, ШСМ.

Синтетические цеолиты

Адсорбционное пространство цеолитов образовано пустотами! В ос­нову классификации цеолитов положено двузначное обозначение: вна­чале указывается катион, вводимый в решетку цеолита (К, Na, Са), а затем тип кристаллической решетки цеолита (А или X), табл. 8.1. Если калиевая, магниевая или иные формы цеолита получены из натрие­вой и катионный обмен произведен не полностью, цеолит обозначают KNaA, MgNaA и т. д. Цеолит NaA-2MIH применяют для домашних хо­лодильников.

Следует отметить, что цеолит NaA-2MIII разлагает хладон R22 и мо­жет применяться только в среде хладона R12. Чтобы исключить это яв­ление, используют синтетические цеолиты: 4АХН, 4АХН-2, 4АХН-24.

В малых холодильных машинах в качестве адсорбентов применяют минеральный гранулированный силикагель КСМ (ГОСТ 3956-64), синтетические цеолиты NaA-2MIII и NaA-2KT. Силикагель КСМ име­ет малую механическую прочность.

Цеолиты NaA-2MHI и NaA-2KT производятся в виде таблеток или чаще шариков.

Сохранение высокой поглощательной способности цеолита при высокой температуре (60 °С) позволяет устанавливать фильтры-осу — шители на стороне нагнетания.

Таблица 8.1 Классификация цеолитов

Классификация, принстая в России

КА

NaA

СаА

СаХ

NaX

Классификация США

ЗА

‘ 5А

10Х

13Х

Диаметр входного окна, им

0,3

0,4

0,5

0,8

0,9

При помощи цеолита NaA-2KT хладон R12 можно осушить до со­держания воды (2-3)104%.

Цеолит NaA-2KT кроме поглощения влаги способен нейтрализовать продукты окисления.

Воздух в холодильном агенте

В холодильной машине вместе с холодильным агентом может нахо­диться воздух. Это относится преимущественно к холодильным маши­нам с компрессорами открытого типа и полугерметичным. Воздух в хо­лодильную машину с компрессором открытого типа может попасть при ремонте компрессора и в том случае, если давление холодильного агента на всасывании ниже атмосферного. В этом случае возможно проникновение воздуха в компрессор через сальниковое уплотнение.

В соответствии с законом Дальтона давление смеси равно сумме пар­циальных давлений ее компонентов, т. е. Р =Р + Р. Повышение

СМ хв воз

Давления в конденсаторе приводит к возрастанию температуры кон­денсации, уменьшению удельной холодопроизводительности холодиль­ного агента.

Результатом присутствия воздуха в холодильной машине является возрастание энергетических затрат на получение холода и нарушение температурного режима работы холодильной машины.

Posted in Холодильная техника