Хладоносители и их свойства

Применение хладагентов

Выбор хладагента для конкретной холодильной машины — одна из важнейших инженерных задач. При этом учитывают назначение машины, ее холодопроизводительность, условия эксплуатации, стоимость хладагента и разнообразие его свойств.

В современной отечественной и зарубежной практике наибольшее применение в стационарных холодильных машинах большой холо-допроизводительности для получения температур от 0 до —40 °С нашел аммиак. Это связано с его хорошими термодинамическими свойствами и низкой стоимостью.

В холодильных машинах малой холодопроизводителыюсти, в бытовых холодильниках, а также транспортных установках используют фреоны. При температурах кипения от —10 до —25°С предпочтение пока отдают R12 из-за его более низкой стоимости и доступности по сравнению с R22, а также более низкой температуры конца сжатия в компрессоре.

R22 применяют главным образом в низкотемпературных машинах при температурах кипения ниже -25 °С.

Наиболее предпочтительным для низкотемпературных одноступенчатых машин малой и средней холодопроизводительности является R502. К сожалению, отечественная химическая промышленность не выпускает его в нужном объеме.

Применение фреонов в машинах большой холодопроизводительности сдерживается из-за их текучести (способности проникать через мельчайшие неплотности) и высокой стоимости.

Хладоносители применяют для «транспортировки холода» от источника его получения (испарителя) до охлаждаемого объекта (камеры, аппарата и др.).

При одинаковых условиях (одинаковые температура воздуха в охлаждаемом объекте и тепловая нагрузка на него) энергопотребление в системе с хладоносителем будет выше, чем в системе непосредственного охлаждения (хладагент кипит непосредственно в аппарате, находящемся в охлаждаемом объекте). Это объясняется тем, что в системе с хладоносителем для его охлаждения температура кипения хладагента должна быть ниже на 5...6 °С. Кроме того, необходима дополнительная энергия для насосов, осуществляющих циркуляцию хладоносителя.

Несмотря на большую энергоемкость, систему с хладоносителем приходится применять при большом числе потребителей холода с различными температурами, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. В отдельных случаях использование системы с хладоносителем обусловлено специфичностью охлаждаемых объектов (искусственные катки, грунты и др.).

Наиболее распространенные хладоносители и их основные свойства приведены в табл. 5 [6].

Самым доступным хладоносителем является вода, которой присущи хорошие теплофизические свойства. Высокая нормальная температура кипения t_н.к обусловливает ее малую летучесть (испарение). Сравнительно низкая динамическая вязкость m предопределяет уменьшенный расход электроэнергии на привод насосов. Высокая объемная теплоемкость с_рr позволяет меньше расходовать воды и тем самым снизить расход электроэнергии на ее циркуляцию.

Вода предпочтительнее других хладоносителей и благодаря малой коррозионной активности, нетоксичности, пожаро- и взрывобезопасности. Однако ее использование ограничено из-за сравнительно высокой температуры замерзания t_з=0 °С. Поэтому воду применяют в качестве хладоносителя главным образом в центральных системах кондиционирования воздуха.

Таблица 5

Хладо-носитель	Хими-ческая фор- мула	Свойства хладоносителей
tз, °С	tн.к, °С	m×10^4, Па×с	срр, кДж/(м×К)	корро-зионная актив-ность	токсич-ность	пожаро- и взрыво-опасность
Вода	Н2О	0,0		15,5*		слабая	нет	нет
Раствор хлористого натрия (23,1 %)	NaCl	-21,2		26*	3900*	сильная	нет	нет
Раствор хлористого кальция (29,9 %)	CaCl2	-55		51,4*	3524*	средняя	средняя	нет
Этилен-гликоль (антифриз, 67 %)	C2H4(OH)2	-73		284,5**	3223**	слабая	слабая	нет
Трихлор-этилен	C2HCl	-86,3		10,6**	1350**	нет	средняя	средняя
Дихлор-метан (R30)	CH2Cl	-96,7	40,1	8,6**	1525**	нет	нет	нет
* При температуре 5°С ** При температуре -40°С

В холодильных установках крупных холодильников промышленности и торговли в качестве хладоносителей используют в основном рассолы — водные растворы хлористого натрия NaCI и хлористого кальция CaCI₂. Последний предпочтительнее из-за более низкой температуры замерзания и меньшей коррозионной активности. Однако он дороже, чем NaCI.

Для снижения коррозионной активности в рассолы добавляют специальные ингибиторы, например кальтозин, предложенный ВНИКТИхолодпромом.

Для специальных целей, где требуется хладоноситель с особо низкой температурой, используют этиленгликоль, трихлорэтилен или дихлорметан (R30). Однако их стоимость значительно выше стоимости рассолов.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ЦИКЛЫ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Дата добавления: 2014-01-04