Азеотропные смеси

В последние годы в качестве рабочих веществ холодильных машин стали применять также азеотропные смеси, составляемые из двух различных компонентов. По своим свойствам эти смеси отличаются от свойств составляющих их компонентов. Так, при добавлении к фреону-22 фреона-12 (10-15% по массе) получают смесь, обладающую в основном свойствами фреона-22, но способную в значительно больших количествах растворять смазочное масло. Многие азеотропные смеси кипят при более низких температурах, чем составляющие их компоненты. Например, смесь из 74,2% по массе фреона-12 и 25,8% фреона-152 (C₂H₄F₂) имеет нормальную температуру кипения, равную -33,5°С, а нормальные температуры кипения составляющих ее фреона-12 и фреона-152 соответственно равны -29,8 и -25,0°С.

Азеотропную смесь, состоящую из 48,8% фреона-22 по массе в 51,2% фреона-115 (С₂F₅Cl) называют фреон-502. Смесь невзрывоопасна, безвредна для здоровья человека, по степени токсичности равноценна фреону-12, имеет хорошие термодинамические свойства и энергетические показатели. Нормальная температура кипения смеси равна -45,6°С, в то время как ее отдельные компоненты кипят при более высоких температурах.

Для поршневых низкотемпературных машин фреон является весьма перспективным холодильным агентом.

Хранение и перевозка холодильных агентов

Холодильные агенты хранят и перевозят в стальных баллонах с запорными вентилями и предохранительными колпачками. Каждый баллон в соответствии с правилами Гостехнадзора СССР подвергают освидетельствованию, гидравлическому испытанию, маркировке и клеймению. Их окрашивают масляной краской установленного для каждого холодильного агента условного цвета. Так, баллоны для аммиака окрашивают в желтый цвет, а для фреона-12 - в серебристый цвет. На фреоновые баллоны наносят еще при помощи трафарета черной или красной краской надпись «Фреон-12». Надпись черного цвета делают на баллонах с фреоном для установок с компрессорами открытого типа, а красной - с фреоном для установок с герметичными компрессорами.

Помещение для хранения баллонов с холодильным агентом должно быть изолировано от жилых и производственных помещений, а также холодильных камер. Лучше всего использовать какое-либо подвальное помещение. Баллоны следует хорошо защищать от отопительных приборов или лучей солнца. Не следует допускать большого их скопления около холодильной установки. Освободившиеся баллоны надо немедленно отправлять на завод, полностью опорожнив и плотно закрыв вентили.

Глава III

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ И СХЕМЫ ПАРОВЫХ КОМПРЕССИОННЫХ Холодильных МАШИН

СХЕМА И ЦИКЛ ПАРОВОЙ КОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Принципиальная схема и термодинамический цикл в s, Т-диаграмме паровой компрессионной холодильной машины показаны на рис.4 и 5. Основными элементами машины являются компрессор 1, конденсатор 2, регулирующий вентиль 3 и испаритель 4, соединенные между собой трубопроводами.

Компрессор отсасывает пары холодильного агента из испарителя, сжимает их по адиабате 1'-2' с давления кипения p₀ до давления конденсации p и нагнетает в конденсатор. В конденсаторе от холодильного агента отводится энергия холодной водой или окружающим воздухом и сжатые пары при постоянном давлении p и температуре T конденсируются (изотерма 2'-3').

Р ис.4. Схема паровой компрессионной холодильной машины: 1 – компрессор, 2 - конденсатор, 3 - регулирующий вентиль, 4 - испаритель, 5 - тепловая изоляция, 6 - охлаждаемое помещение.

Ж идкий холодильный агент из конденсатора направляется через регулирующий вентиль в испаритель. Проходя через регулирующий вентиль, холодильный агент дросселирует и с давления конденсации p до давления кипения p₀. При этом происходит понижение температуры холодильного агента от T до T₀. Принимается, что процесс дросселирования идет при постоянной энтальпии. Поэтому процесс в регулирующем вентиле на рассматриваемой диаграмме изображается линией 3'-4', представляющей собой изоэнтальпу. В испарителе холодильный агент кипит при постоянном давлении p₀ и температуре Т₀ (процесс 4'-1').

Пары холодильного агента в состоянии, характеризуемом точкой 1', засасываются компрессором.

Количество тепла q₀', отнимаемое 1 кг холодильного агента от охлаждаемой среды, на диаграмме пропорционально площади а-b-1'-4'-а, а работа l, затрачиваемая на осуществление цикла и отнесенная тоже к 1 кг холодильного агента, - площади 1'-2'-3'-с-1'.

Очевидно, и холодильный коэффициент цикла может быть выражен

. (3)