Глава II

ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ

Требования к холодильным агентам

Вещества, применяемые в качестве рабочего тела при осуществлении холодильных циклов, называют холодильными агентами.

Известно много веществ, которые могут служить холодильными агентами. Однако широкое распространение получили лишь те из них, которые наиболее удовлетворяют следующим требованиям.

Прежде всего, они должны быть безвредными для здоровья человека и обладать определенными физическими и термодинамическими свойствами. При нормальном атмосферном давлении холодильный агент должен иметь достаточно низкую температуру кипения, чтобы при работе холодильной машины не было разрежения в испарителе.

Рабочее вещество при температурах конденсации не должно иметь высоких давлений, при которых требуется большая прочность машины, что увеличивает ее массу и повышает стоимость.

Большое внимание при выборе холодильного агента обращают на величину его удельной объемной холодопроизводительности, от которой в значительной мере зависят размеры компрессора. При одинаковой общей холодопроизводительности машины объем цилиндра компрессора будет тем меньше, чем больше удельная объемная холодопроизводительность холодильного агента. С этой точки зрения лучшим для поршневых машин является холодильный агент, имеющий наибольшую удельную объемную холодопроизводительность. Это правило не распространяется на холодильные агенты для мелких поршневых холодильных машин, так как при их большой удельной объемной холодопроизводительности будет циркулировать очень незначительное количество рабочего вещества и это затруднит автоматизацию машины.

Существенную роль в физической и термодинамической оценке холодильного агента играют также его критическая температура и температура замерзания, а также плотность и теплопередающие свойства.

Критическая температура холодильного агента должна быть возможно выше и в первую очередь выше температуры охлаждающей воды или воздуха в конденсаторах холодильных машин. Чем выше критическая температура холодильного агента, тем меньше образуется пара при дросселировании его в регулирующем вентиле.

Температура замерзания холодильного агента, наоборот, должна быть как можно ниже, чтобы исключить опасность его замерзания в испарителе при заданных температурах кипения.

От плотности холодильного агента зависит гидравлическое сопротивление его движению. Чем больше плотность вещества, тем больше гидравлическое сопротивление. Поэтому при использовании в холодильной машине рабочих веществ с большой плотностью значительно увеличиваются потери давления в трубопроводах и клапанах. Для компенсации этих потерь нужна дополнительная затрата энергии или, чтобы избежать больших гидравлических сопротивлений, нужно увеличивать диаметры трубопроводов и проходные сечения клапанов.

Теплопередающие свойства холодильного агента характеризуются в основном коэффициентами теплоотдачи и теплопроводности. От величины этих коэффициентов в значительной степени зависит эффективность работы теплообменных аппаратов.

Кроме требований к рабочим веществам необходимо, чтобы они не были горючими, взрывоопасными, обладали химической стойкостью и инертностью по отношению к металлам и смазочным маслам, хорошо растворяли воду и недорого стоили. Значение этих факторов при выборе холодильного агента вполне очевидно. Некоторого пояснения требует роль растворения воды холодильным агентом. При работе холодильной машины не исключена возможность попадания воздуха, а вместе с ним и влаги в систему. Если влага окажется нерастворенной, то при отрицательных температурах она может замерзнуть, образовав в системе ледяные пробки, и нарушить циркуляцию холодильного агента. К тому же в присутствии воды многие холодильные агенты оказывают коррозирующее действие на металлы.

Важное значение для оценки холодильных агентов имеет также их взаиморастворимость со смазочными маслами. Определенные требования по этому показателю не установлены, но его необходимо учитывать при конструировании аппаратов и эксплуатации холодильной машины.