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.
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-
|
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 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.
|
|
|
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 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
|
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.
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