Принцип выбора хладагентов

Фреоны

Характеристики некоторых ХА

Аммиак – NH₃ (R717)

По своим термодинамическим свойствам это один из лучших холодильных агентов. Широко применяется в компрессионных (главным образом в поршневых и винтовых) холодильных машинах и абсорбционных холодильных установках. Такие ХМ используются в пищевой промышленности, на льдозаводах, искусственных катках, крупных холодильниках, на рыболовецких траулерах и т.п. Для эксплуатации требуется опытный обслуживающий персонал.

Это бесцветный газ с удушливым запахом. Он легче воздуха, ядовит. Вызывает раздражение слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Допустимая концентрация в воздухе – не более 0,02 мг/л, содержание в количестве 0,5-1 % может привести к летальному исходу. Пожаро- и взрывоопасен. Горит при концентрации в воздухе более 11 %, взрывается при содержании 16-26,8 % (особенно аммиак опасен при 22 %).

Аммиак хорошо растворяется в воде (700 объемов паров NH₃ в 1 объеме H₂O – нашатырный спирт). В масле растворяется мало, не меняет его вязкости. В нагнетательном трубопроводе необходимы маслоотделители.

Не действует на черные металлы, алюминий. В присутствии воды разрушает цинк, медь и их сплавы (кроме фосфористой бронзы).

У аммиака высокий коэффициент теплоотдачи (почти как у воды), что позволяет использовать в качестве теплопередающих элементов обычные водопроводные трубы без оребрения.

Большое значение показателя адиабаты (k =1,31) приводит к высокой температуре нагнетания в компрессоре. Желательно водяное охлаждение компрессоров. Надо избегать перегрева паров аммиака на линии всасывания.

Аммиак сравнительно дешев, химически стоек, распространен повсеместно. Применяется везде, где токсичность и взрывоопасность не являются определяющими факторами.

Это бесцветные газы, без запаха, примерно в 4 раза тяжелее воздуха, безвредны. Пожаро- взрывобезопасны, но при контакте фреонов с открытым огнем происходит их разложение с образованием некоторого количества ядовитого газа фосгена. Поэтому, запрещено курить, пользоваться открытым огнем в помещениях, где есть фреоновые установки.

Фреоны, в большинстве, очень текучи, практически не растворяются в воде, хорошо растворяют масла, что облегчает организацию смазки компрессоров. Они являются растворителями органики, поэтому простая резина не пригодна для прокладок. Используется фторопласт, бензостойкая резина – севанит или паронит – материал из асбеста, каучука и наполнителей.

У большинства фреонов удельная массовая холодопроизводительность значительно ниже чем у аммиака. Это означает, что размеры и массы компрессоров, аппаратов, трубопроводов во фреоновых установках существенно выше чем в аммиачных (при одинаковых холодопроизводительностях). Но это дает и свои преимущества:

а) в малых (бытовых) ХМ это позволяет использовать компрессоры с приемлемыми КПД, более надежно регулировать холодопроиводительность;

б) в больших ХМ есть возможность быстрее переходить к многоступечатым центробежным компрессорам, что дает значительные преимущества.

Значительный недостаток фреонов – низкие коэффициенты теплоотдачи при кипении и конденсации. Это требует больших поверхностей теплообмена. Поэтому в фреоновых теплообменниках, как правило, применяют оребренные теплообменные трубы. И так как фреоны нейтральны ко всем металлам, то их обычно делают из медных сплавов.

Однако у каждого хладона есть и свои особенности, которые необходимо учитывать при выборе рабочего тела для ХМ [3, 4].

С точки зрения экономики желательно, чтобы ХА имел такие характеристики, которые бы обеспечили минимальный расход энергии на единицу холодопроизводительности. Однако анализ всех свойств ХА и опыт эксплуатации показал, что потребляемая мощность на единицу холодопроизводительности почти одинакова для всех распространенных хладагентов. Поэтому КПД и экономичность обычно не являются решающими факторами при выборе ХА. Более важными являются свойства, которые позволяют уменьшить массу, размеры и начальную стоимость холодильного оборудования, упростить автоматизацию и обслуживание.

Существенный фактор – стоимость и наличие самого хладагента, требования к безопасности.

Дата добавления: 2014-01-20