28 Циклы компрессионных холодильных машин

уменьшаются дроссельные потери в регулирующем вентиле вслед­ствие понижения температуры жидкого холодильного агента, но вместе с тем увеличивается работа сжатия в компрессоре из-за перегрева всасы-ваемого пара. Данный процесс наиболее эффективен во фреоновых и углекислотных холодильных машинах, в которых он обеспечивается благодаря применению специальных теплооб­менников.

Паровые холодильные компрессионные машины обладают боль­шими преимуществами перед другими видами холодильных ма­шин. Наиболее распространенные из них — аммиачные и фрео­новые машины — отличаются высокими холодильными коэффи­циентами, небольшими габаритными размерами и удобством в эксплуатации.

Глава III

Рабочие вещества паровых

Холодильных компрессионных машин

(Холодильные агенты)

§ 1. Общие сведения

Экономичность работы холодильной машины, ее размеры и конструкция во многом зависят от вида рабочего вещества. В 70-80-х гг. XIX в. уже были известны такие холодильные агенты, как аммиак, хлористый этил, сернистый ангидрид, хлористый метил, углекислота. В настоящее время количество известных холодильных агентов сильно возросло. Однако сравнительно не­многие агенты пользуются широким распространением,

В холодильных машинах большой и средней производитель­ности до последнего времени наиболее распространенным холо­дильным агентом является аммиак. Сернистый ангидрид и хлористый метил почти не применяются—они вытеснены другими холодильными агентами. То же относится и к углекислоте, которая в настоящее время применяется лишь в качестве исходного продукта при производстве сухого льда.

В 30-х годах этого столетия появилась большая группа новых холодильных агентов-фреонов, которые представляют фтористые

и хлористые производные предельных углеводородов (метана , этана и др.). Известно очень большое количество различных марок фреонов которые отличаются между собой по числу атомов хлора и фтора в молекуле вещества. Имеются также соеди­нения, содержащие, кроме атомов хлора и фтора атомы брома и другие соединения, используемые в качестве рабочих веществ холодильных машин. Разнообразие термодинамических свойств фреонов и сравнительно хорошие физико-химические и физиологические свойства способствуют широкому применению фреонов в разных областях холодильной техники, при разных условиях производства искусствен-ного холода.

Наибольшее применение в практике получили фреоны из ряда производных метана: дифтордихлорметан (сокращенное обозначение фреон-11) и дифтормонохлорметан (фреон-22).

Применяется также фреон-11( ), фреон-13 ( ); из ряда производных этана- фреон-114 ( ), фреон-142 ( ) и некоторые другие. Фреоны обозначаются (нумеруются) по си­стеме

(т — 1) (п + 1) р, предложенной Американским обществом холодильщиков. Первая цифра нумерации равна т — 1,

30 Рабочие вещества паровых холодильных компрессионных машин

где т — число атомов углерода в молекуле; вторая цифра равна п + 1, где п — число атомов водорода; р — третья цифра, рав­ная числу атомов фтора. Например, фреон имеет номер 022, или 22, так как ноль в начале числа не пишут.

В 1957 г. Международным институтом холода рекомендована для применения в международном масштабе система обозначений трqr, известная под названием «галон», которая проще и легче для запоминания. В этой системе первая цифра представляет число атомов углерода в молекуле (т), вторая — число атомов фтора (р), третья — атомов хлора (q), четвертая — атомов брома (r). Конечные нули не пишут. Примеры: —фреон-122; —фреон-121, —фреон-1301 и т. д.

§ 2. Физические свойства хладагентов

Все применяемые холодильные агенты по величине нормаль­ной температуры кипения (при р=760 мм.рт.ст.= ) делятся на три основные группы: 1) агенты с вы­сокими температурами кипения, для которых (давление конденсации при ); 2) агенты со средними температурами ( от 0° до —50° С (давление конден­сации 0,3 < р < 2,0 ); 3) агенты с низкими температурами, (давление конденсации р = 2,0 7,0 ). Фи­зические свойства наиболее известных холодильных агентов при­ведены в табл. 2.

Указанные в таблице холодильные агенты имеют разные молекулярные массы и нормальные температуры кипения. Это в зна­чительной мере предопределяет разнообразие свойств холо-диль­ных агентов. Температура кипения фреонов существенно зависит от количества атомов фтора в соединении. При замене атомов хлора более легким фтором наблюдается закономерное снижение нормальной температуры кипения приблизительно на 50° С на каждую замену. Так, например, нормальная температура кипения фреона-12 на 53,5° С ниже, чем фреона-11; фреона-22 — на 49,7° С ниже, чем фреона-21.

Пищевая промышленность использует искусственный холод в широком диапазоне температур: от 0 до —70° С. По величине нормальной температуры кипения и затвердевания большинство указанных в таблице холодильных агентов отвечает практиче­ским требованиям. Для разных технологических условий в зависимости от температурного режима работы холодильной машины могут быть подобраны наиболее подходящие холодильные агенты.

31 Физические свойства хладагентов

Основные физические свойства холодильных агентов

Таблица 2

32 Рабочие вещества паровых холодильных компрессионных машин

Углекислота и фреон-13 имеют сравнительно низкую крити­ческую температуру. Даже при наличии холодной воды рабочий процесс в машинах с этими агентами должен протекать вблизи критической точки. При таких условиях очень значительны по­тери в регулирующем вентиле, увеличивается затрата работы на производство холода и соответственно уменьшается холодильный коэффициент теоретического цикла. Кроме того, рабочий цикл вблизи критической точки сопровождается чрезмерно высокими давлениями, что усложняет конструкцию машины.

Агенты с низкими нормальными температурами кипения (на­пример, фреон-13, а также не указанные в таблице фреон-23, фреон-14 и др.) имеют низкую критическую температуру. Такие холодильные агенты удобнее всего применять для получения низких температур в каскадных холодильных машинах, охлаждая конденсатор при помощи другой холодильной машины, работающей на более высокую температуру кипения.