вернуться поделиться

Характеристики хладагентов

Характеристики хладагента

В холодильном цикле используется хладагент, обладающий следующими свойствами:

  • Высокая удельная теплота парообразования. Вещество с высокой удельной теплотой испарения имеет хорошую замораживающую способность, так как получение холода в парокомпрессионном цикле происходит при фазовом переходе хладагента (жидкость — пар).
  • Хладагент проще меняет агрегатное состояние. Вещество проще конденсируется при комнатной температуре, а так же имеет низкую температуру испарения при атмосферном давлении.
  • Низкая температура коагуляции хладагента. Функционирование системы может быть нарушено из-за коагуляции хладагента в системе охлаждения, в случае если используемый хладагент имеет высокую температуру коагуляции.
  • Высокая критическая температура. Функционирование системы может быть нарушено, если хладагент не переходит в жидкое агрегатное состояние при критической температуре, даже при высоком давлении в системе.
  • Высокая удельная теплоемкость пара и низкая удельная теплоемкость жидкости. При низкой удельной теплоемкости пара, уровень избыточного тепла будет повышаться, при попадании парообразного хладагента в компрессор и удельный объем также повысится, что приведет к снижению эффективности компрессора. При высокой теплоемкости жидкости, температура жидкости будет повышаться при прохождении через капиллярные трубки к испарителю.
  • Газ должен обладать небольшим удельным объемом и коэффициентом теплоемкости. Удельный объем газа определяет размер и эффективность компрессора, а коэффициент теплоемкости влияет на увеличение температуры после сжатия хладагента.
  • Неограниченная растворимость хладагента с маслом. Масло проходит через компрессор вместе с хладагентом, оно в нем растворено. Если масло плохо смешивается с хладагентом, то, при низкой температуре в испарителе, вязкость масла увеличивается. Масло застывает и не возвращается в компрессор. Таким образом, компрессор может быть поврежден из-за недостаточного количества масла.
  • Не имеет огнеопасных, взрывоопасных, токсических или коррозийных свойств.
  • Химически устойчив к изменению температуры и давления.
  • Не проводит тепло.
  • Хороший диэлектрик.
  • Высокая экономичность.

Воздействие хладагента на окружающую среду

Разрушительное воздействие CFC на окружающую среду

После Монреальской конференции, проходившей в 1987 году под патронажем ЮНЕП (UNEP), производство и использование CFC, HCFC, Halon, и других веществ, являющихся основной причиной разрушения озонового слоя, было ограничено.

CFC вещества и им подобные (например, фреон) не опасны для человека, они широко используются (муссы, моющие средства, хладагенты) и рассматриваются в качестве природного газа. Тем не менее, хотя CFC стабилен в атмосфере, но радикал Cl разлагается под воздействием прямых ультрафиолетовых лучей, как только попадает в стратосферу. Поскольку радикалы Cl постоянно попадают в стратосферу и вступают там в реакцию с озоном, и уничтожают озоновый слой. В связи с этим, многие страны мира регламентируют использование веществ, содержащих радикалы Cl.

Закон об ограничении выброса CO₂

Количество углекислого газа (CO₂) в атмосфере начало быстро увеличиваться с момента индустриальной революции 1860 года. Индустриализация во всем мире набирает обороты и, в связи с этим, объем углекислого газа в атмосфере увеличивается все быстрее.

Уровень моря из-за глобального потепления за 10 лет (1980-1990) вырос на 25 сантиметров, а температура моря выросла от 0.3 до 0.6BC. К 2100 году ожидается подъем воды до 50 сантиметров и прирост температуры еще на 20BC.

Активные борьба с этой проблемой началась в 1980 году, в ноябре 1988 года правительствами были приняты соглашения, призванные предотвратить изменения климата, а с 1992 года были предприняты действия по сокращению выброса CO₂ в атмосферу. Но ни одна страна не ввела соответствующих ограничений, так как это замедлило бы экономическое развитие. На то время не существовало закона, принуждающего вводить эти ограничения, но соответствующий закон был принят спустя некоторое время, когда было замечено очередное увеличение содержания CO₂ в атмосфере.

Используемый хладагент (HFC и т.п., натуральный газ)

Хладагент [CF3CFH2] R134a (HFC, полярный), R600a (неполярный)

Молекулярная формула

Мы можем получить молекулярную формулу хладагента, добавив 90 к цифре в его названии. То есть, первая цифра означает количество молекул углерода, вторая — фтора, третья — Cl. В сумме все три элемента составляют молекулярную формулу.

R134a полярный (молекулы имеют полярность). В компрессоре с использованием R134a применяется не минеральное масло, а специальное полярное масло на основе синтетических эфиров. Так как хладагент, смешанный с маслом, хорошо поглощает молекулы H₂O, то важно не допустить их соприкосновения с влагой. Это приводит к гидролизу масла, что вредно влияет на работоспособность системы, так как приводит к синтезу HCl (Необходим строгий контроль влажности). R134a не содержит радикалов Cl Так как R134a не содержит радикалов Cl, его ODP равен "0". Однако, так как GWP не равен 0, холодильники, использующие природный газ (R600a, LPG), в качестве основного хладагента, производятся главным образом в Европе. R134a может быть запрещен, если ограничения на CO₂ примут всемирные масштабы. 

Потенциал истощения озонового слоя: 0.0

Потенциал глобального потепления: 0.26

Будьте внимательны при использовании R134a.

  1. Контроль влажности (гидрофильные свойства хладагента и масла).
  2. Контроль качества очистки и работоспособности компрессора (ухудшение качества смазки масел на эфирной основе по сравнению с минеральным маслом).
  3. Контроль наличия органических веществ в цикле (повышенная химическая активность масла на основе эфира, по сравнению с минеральным маслом).

Хладагент на основе природного газа (R600a)

Характеристики хладагента R600a:

  • Газ без цвета и запаха.
  • Огнеопасный газ, температура воспламенения 494°C.
  • Верхний и нижний пределы взрывоопасности 1.8 ~ 8.4 об. %.

Характеристики холодильной системы на основе R600a:

  • Заряжается 60% хладагента по сравнению с моделями, в которых используется R134a.
  • Давление всасывания при работе компрессора составляет менее 1 атмосферы.
  • Из-за низкого давления всасывания в систему может попасть воздух, в то время как хладагент может вытечь, что приведет к выходу из строя компрессора.
  • При использовании R600a смещение компрессора может быть в 1.7 раз выше, чем при использовании R134a.
  • Подходит любой тип влагоотделителя (XH-5, 7, 9), но рекомендуется использовать X7-9.
  • Сварные швы испарителя или других частей системы, присоединенных таким способом, должны быть закрыты изолятором. (Если это не сделано, то все электрические компоненты должны быть проверены в соответствии со стандартами IEC).
  • Компрессор имеет маркировку, которая указывает, что он может работать с R600a.
  • Доступ к системе должны иметь только специалисты сервисного центра.
Химическая классификация Единица измерения R600a R134a R12
Химическая формула - CH(CH₃)₃ CF₃CFH₂ CCl₂F₂
Молярная масса грамм 58.1 102.0 120.9
Размер молекул ангстрем 4.3 4.0 4.2
Температура кипения °C -11.7 -26.18 -29.79
ODP - 0 0 0.9
GWP - < 3 1300 8500
Критическая температура °C 135.0 101.14 111.8
Критический объем кгс х м 37.2 41.4 42.6
Токсичность - Нет Нет Нет
Воспламеняемость - Воспламеним Не воспламеним Не воспламеним
Пределы взрывоопасности об. % 1.8 - 8.4 - -
  • Хладагент [CH(CH3)3].
  • R600a неполярный (молекулы не имеют полярности). 
  • В компрессоре с использованием хладагента R600a применяется неполярное минеральное масло (Масло неполярное, H₂O полярная. Не смешиваются, даже после засорения и отделены друг от друга). 
  • Он не растворяется в воде, не смешивается с ней, и не вступает с ней химические реакции, то есть невосприимчив к попаданию влаги (проще контролировать цикл).
  • R600a взрывоопасен.
  • R600a взрывоопасен (содержит изобутан) и требует аккуратного обращения при изготовлении холодильников и сервисе (Изобутан взрывоопасен, и при скоплении в больших количествах может взорваться).
  • Предел взрывоопасности: 1,8 ~ 8.4 массовые доли.
  • В связи с упомянутой опасностью используйте хладагент R600a, так как его ODP = "0" и GWP = "0".

Диаграмма Молье

1
2
Хладагент R134a R600a
Химическая классификация HFC HC
Эффективность охлаждения (Дж/г) 150.7 262.3
Объем насыщенной жидкости при 30BC (л/кг) 0.844 1.835
Объем насыщенного газа при 30BC (л/кг) 27.11 95.26
Давление в испарителе (кПа) 163.6 89.2
Давление газа в конденсаторе (кПа) 669.4 302.3
Температура компрессора на нагнетании 36.6 30
Скорость рассеивания (1/нс) 1.67 0.75
наверх