Холодильные агенты и холодоносители

Хладагенты должны удовлетворять следующим требованиям. Они должны иметь хорошие термодинамические свойства (низкую температуру кипения при атмосферном давлении, умеренное давление в конденсаторе во избежание утяжеления холодильной машины и увеличения расхода энергии на сжатие пара в компрессоре, высокую объемную холодопроизводительность для уменьшения размеров поршневых компрессорных холодильных машин, высокое значение коэффициентов теплоотдачи для уменьшения по верхности, а следовательно, размеров и массы испарителя и конденсатора),

обладать малыми вязкостью и плотностью для снижения сопротивления движению и уменьшения потерь давления в системе, низкой температурой замерзания, хорошо растворяться в воде, быть химически инертными к кон­струкционным материалам, негорючими и невзрывоопасными, неядовитыми, дешевыми, недефицитными.

Известно более 300 хладагентов, но ни один из них не отвечает в пол­ной мере сразу всем перечисленным требованиям, поэтрму выбор хладагента в каждом конкретном случае зависит от назначения и конструктивных осо­бенностей машины, от условий ее работы и обслуживания. Наиболее распро­страненными хладагентами являются: аммиак, хладон-12, фреон-22.

Аммиак (NH3) - по термодинамическим качествам один из лучших хо­лодильных агентов, при атмосферном давлении кипит при температуре -33,4°С, замерзает при -77,1°С, плохо растворяется в масле и хорошо в воде (до 1000 объемов в одном объеме воды), дешевый и доступный хладагент, не действует на черные металлы и алюминий, но в присутствии влаги разрушает цинк, медь и ее сплавы, за исключением фосфористой бронзы. Утечки аммиака через не плотности легко обнаруживаются по резкому запаху. Основ­ной недостаток аммиака - его токсичность. Предельно допустимая концен­трация аммиака в воздухе 20 мг/м3. При содержании его в воздухе свыше 1% возможно отравление, а при концентрации 16 ... 29% по объёму возможен взрыв при соприкосновении с открытым огнём. Из-за токсичности и взрыво-опасности аммиак применяют только в средних и крупных стационарных хо­лодильных установках, а также в 23- и 21-вагонных рефрижераторных поез­дах и в 12- вагонных секциях. Он полностью вытеснен хладоном-12 из облас­ти машин малой производительности и постепенно вытесняется фреонами и из области установок средней и крупной производительности.

Фреоны представляют собой хлорфторзамещённые углеводороды. Ис­ходными углеводородами для получения основных фреонов служат метан (СЩ) и этан (С2Н«). Свойства фреонов зависят от соотношения в них атомов фтора, хлора и водорода. В нашей стране фреоны обозначают буквой Ф с ин­дексом, за исключением фреона-12 (Ф12), который начиная с 1973 года на­зывается хладоном-12.

Система нумерации фреонов следующая: первая цифра справа равна числу атомов фтора в молекуле; вторая - на единицу больше числа атомов водорода; третья - на единицу меньше числа атомов углерода (если она нуль, то опускается).

Хладон-12 (CF2Cb) - негорючий, невзрывоопасный, бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, ощутимым лишь при концентрации его в воз­духе более 20% Он безвреден и лишь при содержании его в воздухе более 30% по объёму возможно удушье из-за недостатка кислорода. Температура кипения его при атмосферном давлении равна -29,8°С, замерзания -155 С. Хладон-12 при отсутствии влаги нейтрален ко всем металлам, но растворяет обыкновенную р зину, поэтому в хладоновых установках применяют специ­альные её сорта. Давление конденсации хладона-12 при одинаковых темпе­ратурах меньше, чем аммиака. Он хорошо растворяется в масле Но многим термодинамическим свойствам хладон-12 уступает аммиа­ку: объёмная холодопроизводительность его меньше в 1,6 раза, а коэффици­ент теплоотдачи значительно ниже, поэтому размеры хладоновых установок больше, чем аммиачных. Плотность его паров в 5-6 раз больше, поэтому для уменьшения потерь давления при циркуляции увеличивают диаметр трубо­проводов и проходные сечения клапанов компрессоров. Растворимость воды в нём ничтожна (всего 0,003% по массе при температуре -20 С) и для исклю­чения возможности образования ледяных пробок в регулирующих вентилях в схему установки включают фильтры-осушители. Хладон-12 обладает вы­сокой текучест» ■> и г щаемосгью даже через поры обыкновенного чугу­на, что предъяв..-v ювышенные требования к уплотнениям и металлам в хладоновых установках. При температуре свыше 400°С он разлагается с вы­делением отравляющего вещества фосгена. Стоимость хладона выше, чем аммиака. Обладая многими положительными качествами (безвредностью, безопасностью, низким давлением конденсации, сравнительно малым расхо­дом энергии на единицу вырабатываемого холода и лёгкостью автоматиза­ции), хладон-12 широко применяется в установках малой и средней произво­дительности. На транспорте он используется в холодильных машинах 5-вагонной секции и АРВ, рефрижераторных контейнерах, пассажирских ваго­нах с кондиционированием воздуха.

Фреон-22 (CHF2C1) по термодинамическим свойствам (рабочее давле­ние, объёмная холодопроизводительность) близок к аммиаку, а но физиоло­гическим - к хладону-12. Температура кипения его при атмосферном давле­нии равна —40,8°С, замерзания - -160°С. Слабо, но в 8 раз больше, чем хладон -12, растворяет воду. Фреон-22 негорюч, невзрывоопасен, текуч, ней­трален, но дороже и более ядовит, чем хладон-12. Используется в установках кондиционирования воздуха, низкотемпературных машинах. Применение его на РПС сдерживается из-за высоких давлений конденсации при высоких температурах наружного воздуха.

Хранят и транспортируют холодильные агенты в основном в стальных герметических закрывающихся баллонах ёмкостью от 5 до 100 кг, снабжён­ных вентилями и предохранительными колпаками. Баллоны подвергаются пробному гидравлическому давлению, например, для аммиака - 60 ат., для углекислоты - 190 ат., хладона-12 - 12 ат., при давлении внутри баллона с хладоном - 6 ат. Продолжительность испытаний 5-7 минут. Кроме самого баллона, испытанию подвергается вентиль и сальник На баллонах ставится клеймо, содержащее порядковый номер, вес тары в кг, год изготовления, ра­бочее давление в атмосферах, а также химическая формула хладагента. Бал­лоны для аммиака окрашивают в жёлтый цвет с чёрной надписью «аммиак», углекислотные баллоны - в чёрный цвет с белой надписью «углекислота», фреоновые в серебристый цвет с чёрной надписью «хладон -12», «фреон- 22

12