7.8 Особливості термодинаміки сумішей холодоагентів.

Термодинамічне поводження суміші азеотропного складу подібно поводженню чистої речовини, оскільки склад парової й рідкої фаз у неї однаковий, а тиски в точках роси й кипіння збігаються.

Концентрації парової й рідкої фаз зеотропної суміші в умовах термодинамічної рівноваги відрізняються, а ізотерма під бінодалью в lgP-i – координатах має нахил, тобто кипіння при постійному тиску відбувається при збільшенні температури холодоагенту від t_{0 мак} до t_{0 мін}, а конденсація - при спаді температури від t_{k мак} до t_{k мін} (рис. 7.3). Це необхідно враховувати при визначенні ступеня перегріву пари на вході в компресор, а також при оцінці енергетичних характеристик холодильної установки [28].

Таким чином, температуру кипіння й температуру конденсації варто знаходити по-різному. Температуру конденсації визначають як середню температуру t_{к ср} (точка 3^/) між максимальною температурою кондесації t_{к мак} (точка 2^/ – температура початку процесу конденсації при постій- ному тиску нагнітання Р_н) і мінімальною температурою конденсації t_{к мін} (точка 3 – температура рідини на виході з конденсатора).

lgP

3^/ 2^/ 2

3 ● Р_к

ізотерма

Г лайд

1^/

● Р₀

4 4^/ 1

і

Рис. 7.3. Термодинамічний цикл зеотропного холодоагенту

Температуру кипіння визначають як середню температуру t_0.ср (точка 4^/) між максимальною температурою кипіння t_{0 мак} (точка 1^/ – температура сухоі насиченої пари при постійному тиску усмоктування Р₀) і температурою вологої насиченої пари, з якою холодоагент надходить у випарник t_{0 мін} (точка 4). Різниця температур фазового переходу при постійному тиску (при кипінні або конденсації) одержала назву Δt_gl температурний глайд. Значення Δt_gl залежить від складу робочого тіла та є важливим технологічним параметром.

Перегрів усмоктуваної пари обчислюють як різницю температури t_вс на вході в компресор (точка 1) та температури сухоі насиченої пари (точка 1^/) при постіному тиску усмоктування Р_вс. При регулюванні холодо- продуктивності холодильних установок за допомогою регулюючих вентилів, все викладене вище необхідно враховувати.

Переохолодження рідини обчислюють як різницю між дійсною температурою рідини й температурою точки кінця конденсації при тиску нагнітання Р_н.

Особливо важливо при регулюванні тиску враховувати температурний глайд суміші холодоагентів, наприклад холодоагентів R407С, R410А та ін. Крім того, температурний глайд – вирішальний фактор при визначенні розмірів теплообмінних апаратів.

Втрати тиску в системі істотно збільшують температурний глайд. Нехтування даним явищем при складанні теплового балансу, може при- вести до заниження розмірів теплообмінних апаратів та інших елементів холодильної системи. Вплив цього фактора особливо істотний, коли холодильна система експлуатується на межі своїх можливостей.

Таким чином, зеотропні суміші мають свої переваги й недоліки. З одного боку, зміна складу робочого тіла при циркуляції його по контуру холодильної системи може привести до зростання холодопро- дуктивності й холодильного коефіцієнта, в порівнянні із такими же характеристиками для чистих холодоагентів. З іншого боку, застосування зеотропних сумішей приводить до зниження інтенсивності теплообміну у випарнику й конденсаторі.

Ще один недолік зеотропной суміші – потенційна можливість зміни її складу при наявності витоків у контурі холодильної системи, що впливає на пожежобезпечність і холодопродуктивність установки. Щоб знизити ймовірність зміни складу в області концентрацій, де переважає пожежебезпечний компонент, у суміш додають негорючий компонент, тиск насиченої пари якого близько до тиску пари пожежебезпечного компонента або вище нього. Якщо суміш містить хоча б один пальний компонент, то необхідно, при заправленні, уникати потрапляння повітря в систему.

Основні механізми зміни складу багатокомпонентного холодоагенту в холодильній установці наступні:

— парорідинний поділ зеотропних сумішей у компресорі й теплообмінних апаратах;

— різна розчинність компонентів суміші в холодильному маслі;

— селективна втрата будь-якого компонента через витік компонента внаслідок негерметичності системи; зміни маси багатокомпонентного робочого тіла, в окремих елементах холодильної системи, при різних теплових навантаженнях.

При практичному використанні зеотропних сумішей рекомендується:

— заправляти холодильну систему з балона, заповненого рідким холодоагентом;

— суміші із чітко вираженим температурним "глайдом" не слід рекомендувати для застосування в холодильних установках із затопленим випарником;

— ураховувати неоднакову розчинність кожного компонента сумішного холодоагенту в холодильних мастилах;

— при розрахунку характеристик холодильної машини варто брати до уваги зміну складу багатокомпонентного холодоагенту.

Питання для самоконтролю

1. Назвіть основні вимоги до термодинамічних властивостей холодильних агентів.

2. Назвіть критерії вибору холодоагентів.

3. Азеотропні і азеотропні суміші. Які суміші більш доцільні?

4. Як впливає розчинності холодильного агента в мастилі на роботу холодильної машини?

5. Розподіл холодоагентів за ступенями озоноруйнуючої активності.