Принцип выбора хладагента. Описание фреонов.
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 холодильные машины 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.
Фреоны
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) холодильных машинах это позволяет использовать компрессоры с приемлемыми КПД, более надежно регулировать холодопроиводительность;
б) в больших холодильных машинах есть возможность быстрее переходить к многоступе- чатым 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 холодильных машин.
Принцип выбора хладагентов
С точки зрения экономики желательно, чтобы хладагент имел такие характеристики, которые бы обеспечили минимальный расход энергии на единицу холодопроизводительности. Однако анализ всех свойств хладагента 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 хладагента. 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.
Перейти в другие разделы:
Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках
Компрессоры холодильных машин
Аппараты парожидкостных холодильных машин
Абсорбционные холодильные агрегаты
Классификация систем холодоснабжения
Виды и свойства хладоносителей
Выбор хладагента для холодильной системы
Фреон и другие хладагенты - теплофизические характеристики
