1.2. Рабочие агенты ктну

1.2.1 Рабочие агенты, применяемые в ктну

Из большого количества рабочих агентов, наибольшее распространение в КТНУ находят аммиак и большой ряд фреонов. Некоторое применение находят также двуокись углерода и сернистый ангидрид.

Ниже приведены характерные особенности наиболее распространенных рабочих агентов [23].

Аммиак NH₃ широко применяется в поршневых компрессионных, а также в абсорбционных установках при температуре испарения t₀ – 75 ⁰С. Предельная область его использования определяется температурой тройной точки t_т.т.= – 77,7 ⁰С. Основные преимущества аммиака: малый удельный объем при температурах испарения в основной области его использования; легкость обнаружения утечек благодаря острому запаху; незначительная растворимость в масле. Аммиак не оказывает корродирующего воздействия на сталь, но в присутствии воды разъедает цинк, медь, бронзу и другие медные сплавы, за исключением фосфористой бронзы. Основным недостатком аммиака является его ядовитость, а также взрывоопасность и горючесть при определенных концентрациях в воздухе.

Сернистый ангидрид SO₂ является сильно ядовитым газом, поэтому он находит применение только в герметических установках при температуре испарения t₀ – 75,2 ⁰С. Температура тройной точки сернистого ангидрида t_т.т.= – 75,2⁰С. Основные преимущества - сравнительно высокая нормальная температура t_s= – 10,1 ⁰С, что позволяет иметь низкие давления в конденсаторе, невоспламеняемость, малая растворимость в масле, неагрессивность по отношению к меди и её сплавам.

Двуокись углерода СО₂ в начале ХХ века широко использовалась в технике в качестве хладагента, а затем была вытеснена фреонами. Основным недостатком является сравнительно низкая критическая температура – 31 ⁰С при относительно высоком критическом давлении 7,8 МПа. Это приводит к существенному снижению холодильного коэффициента цикла для СО₂ по сравнению с другими хладагентами. Холодильный коэффициент у СО₂ почти вдвое меньше, чем у остальных циклов. Это объясняется «узостью» цикла и поэтому относительно сильным влиянием необратимых потерь при дросселировании. Рабочие давления в цикле с СО₂ значительно выше, что связано с увеличением металлоемкости установки. Но, несмотря на такие недостатки, имеются такие условия работы тепловых насосов, в которых СО₂ имеет значительные преимущества перед другими рабочими телами, а его недостатки становятся менее существенными. Речь идет о тепловых насосах для горячего водоснабжения, в которых температура нагреваемой воды изменяется в сравнительно широких пределах от 5 – 15 до 50 – 70 ⁰С.

Хлорфторуглероды (фреоны) после их открытия в 30^х годах ХХ века получили наибольшее распространение в холодильной технике. Их основными достоинствами являются относительная безвредность, химическая инертность, слабая воспламеняемость и малая взрывоопасность. Фреоны в целом обладают невысоким значением степени сжатия и давления конденсации, в силу широкой номенклатуры можно подобрать рабочий агент, оптимальный для заданных рабочих условий. Значимых недостатков в энергетическом плане нет, что предопределило широкое применение фреонов в холодильной технике. Однако открытие в конце ХХ века разрушительное влияние фреонов на озоновый слой и их принадлежность к группе парниковых газов не позволяет продолжать применение большинства хлорфторуглеродов в промышленности. Разрешенные же к применению обладают худшими энергетическими характеристиками.