Самостійна робота № 13. Властивості і характеристики холодоагентів.

Холодильний агент (холодоагент) – це робоча речовина холодильної машини, яка здійснює в ній обернений круговий процес. В цьому процесі тепло від середовища охолодження передається більш теплому навколишньому середовищу (повітрю, воді).

К термодинамічним властивостям холодоагентів відносяться: температура кипіння при атмосферному тиску (0,10133 МПа), тиск у випарнику і конденсаторі, об’ємна холодопродуктивність, теплота пароутворення, температура замерзання та ін.

Тиск у випарнику при робочих температурах кипіння холодоагенту бажано мати вище атмосферного, щоб запобігти вакууму ( зрідження) в ньому і погіршення роботи машини з-за підсмоктування повітря та вологи. Ці вимоги забезпечують холодоагенти з низькою температурою кипіння при атмосферному тиску.

Тиск в конденсаторі в робочому діапазоні температур навколишнього середовища не повинен бути надано високим, бо потребується велика маса конструкції. При помірних тисках легше забезпечити ущільнення системи та знизити витоки холодоагенту.

Температура замерзання холодоагенту повинна бути значно нижча робочих температур кипіння, щоб холодоагент не замерзав у випарнику. Критична температура повинна бути достатньо високою для можливості здійснення процесу зрідження холодоагенту при температурі навколишнього середовища, а також для забезпечення економічної роботи машини.

Серед фізико-хімічних властивостей холодоагенту важливими є густина і в’язкість, коефіцієнти теплопровідності і тепловіддачі, а також агресивність до металів та інших матеріалам. При малих цільності і в’язкості холодоагенту знижується опір руху і зменшуються втрати тиску в системі.

Холодоагент повинен бути хімічно інертним по відношенню до конструкційних матеріалів, не бути горючим не утворювати вибухонебезпечних сумішей і не розкладатися при високих температурах з виділенням шкідливих речовин.

Всім перерахованим вимогам зразу не відповідає жоден холодоагент, через це вибір холодоагенту в кожному конкретному випадку залежить від призначення в конструктивних особливостей машини, а також від умов її роботи і обслуговування.

Аміак (NH₃ ) – безкольоровий, з різким запахом газ має ряд термодинамічних і технічних переваг, але вибухонебезпечний і ядовитий. Робочий тиск в конденсаторі аміачної машини не перевищує 1,4 МПа. У випарнику тиск нижче атмосферного отримується тільки при температурі нижче –33,35 ⁰ С.

Має велику об’ємну холодопродуктивність, слабо розчиняється в мінеральному маслі, інтенсивно поглинається водою, що виключає утворення льодовнях пробок в системі; в присутності вологи руйнує мідь та її сплави, на чорні металі не діє. Витікання аміаку через нещільності виявляються по запаху.

При вдиханні повітря з аміаком подразнюється слизова оболонка горла і очей. Максимально допустима концентрація аміаку у повітрі при коротко строковому перебуванні людини 0,35 мг/л. Аміак може горіти. Вибухонебезпечний в діапазоні концентрації у повітрі – від 16 до 28,8 % (по об’єму) при наявності відкритого плам’я. Газоподібний аміак легше повітря, рідкий є провідником електричного струму.

Хладон -12 ( R -12) безсольовий газ в 4 рази важче повітря, об’ємна холодопродуктивність q_u = 1275 кДж/ м³

Температура кипіння при атмосферному тиску То = - 9,8 ⁰ С. Температура замерзання

– 155 ⁰ С, критична температура + 112 ⁰ С.

Хладон-12 добре розчиняється в мастилі, але погано розчиняється у воді. Густина пари хладону 12 у 5 разів більше густини аміаку, що веде до втрат тиску при русі по трубопроводах та апаратах. Для зменшення втрат понижують швидкість руху пари та збільшують діаметри трубопроводів. При відсутності вологи інертний до всіх конструкційних матеріалів за виключенням гуми. Дуже текучий, здатний проникати через мікроструктуру чавунів, змиває окалину з чорних металів та інертний до кольорових металів. Негорючий, не вибухонебезпечний, не струмопровідний. Являється безпечним холодоагентом, але при зберігання в повітрі більше 30% по всьому об’єму можливе отруєння з-за недостатності кисню.

При нормальних умовах стабільна речовина, але при температур вище 400 ⁰ С в присутності відкритого полум’я розчиняється з утворенням токсичної речовини – фосген. Можливо допустима концентрація 300 мг в повітрі. Має велику вартість.

Фреон -22 – безкольоровий газ. По термодинамічним властивостям близький до аміаку. Володіє великою холодопродуктивністю 2044, 7 кДж/ м³. Нормальна температура кипіння при атмосферному тиску – 40,8 ⁰ С . Фреон негорючий і невибуховий, але більш отруйний ніж хладон-12. Текучий, легко проникає через нещільності, але погано розчиняє воду, добре розчиняється у мастилі.

При відсутності вологи нейтральний до металів. При температурі вище 547 ⁰ С починає розкладатися. Коефіцієнт тепловіддачі фреону-22 на 25-30% вище ніж у хладону-12. При високих температурах конденсації фреон-22 має значно більший тиск ніж хладон-12 з-за чого утримується його застосування на РРС. Використовується в установках кондиціювання повітря і низько температурних машинах і має високу вартість.

Транспортування холодоагентів здійснюється з дотриманням особливих правил безпеки: хладон перевозиться в цистернах по узгодженню з замовником. Холодоагенти транспортують також у балонах, бочках, контейнерах, розрахованих на збитковий тиск не менше 1,2 МПа. Балони наповнені холодоагентами представляють небезпеку як резервуари, що знаходяться під збитковим тиском. Балони бувають ємність від 5 до 50 л. Запірні вентилі балонів повинні мати праву різьбу на бічному штуцері. На корпусі балона не повинно бути раковин, свищів. Внутрішня поверхня балонів повинна бути очищеною від бруду, іржі, просушена та огляне на при освітленні її електролампою. На корпус балону наносять написи:

1. порядковий номер балона.

2. масу тари з арматурою з точністю до 0,2 кг.

3. Рік виготовлення.

4. Дату освідоцтвування.

5. Ємність в літрах.

6. Робочий тиск в МПа.

7. Тиск пробного, гідравлічного випробування.

Балони для хладону -12 та фреону-22 фарбуються в сріблястий колір, напис хладон-12 наносять чорною або червоною фарбою. Балони, які знаходяться в експлуатації передають перевірці та свідоцтву: 1- огляд поверхні, 2- перевірка маси та об’єму , 3- гідравлічне випробування. Засвідчення проводять через 5 років.

Балони з холодоагентами зберігаються на складах підземного типу. Склади ізольовані від житлових приміщень. Гарантійний термін зберігання хладону-12 – 1 рік. Не можна допускати нагрівання балонів будь-яким джерелом тепла.