Тема 2 : основы получения холода

^{1.Сущность и способы получения холода. Естественное и искусственное охлаждение. Характеристика основных процессов применения агрегатного состояния вещества для получения холода (плавление, кипение, сублимация.}

^{2.Способы охлаждения (ледяное, льдосолевое, охлаждение сухим льдом), их характеристика, применение, преимущества и недостатки.}

^{3.Машинное охлаждение, сущность процессов получения холода.}

^{4.Хладоагенты, применяемые в холодильных машинах, аммиак (R-717); хладон-12 (R-12); хладон-22 (R-22); хладон-502 (R-502), их характеристика и применение.}

^{Физическая природа тепла и холода одинакова, разница состоит только в скорости движения молекул и атомов. В более нагретом теле скорость движения больше, чем в нагретом. При подводе к телу тепла движение возрастает, при отнятии тепла уменьшается. Таким образом, тепловая энергия есть внутренняя энергия движения молекул и атомов.}

^{Охлаждение тела – это отвод от него тепла, сопровождаемый понижением температуры. Самый простой способ охлаждения – теплообмен между охлаждаемым телом и окружающей средой – наружным воздухом, речной и морской водой, почвой. Но этим способом, даже при самом совершенном теплообмене, температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Такое охлаждение называется естественным. Охлаждение тела ниже температуры окружающей среды называется искусственным. Для него используют главным образом скрытую теплоту, поглощаемую телами при изменении их агрегатного состояния.}

^{В процессе получения искусственного холода имеют дело с фазовыми изменениями веществ, происходящими с поглощением или выделением тепла.}

^{Кристаллизация. Если в морозный день подышать на покрытое инеем окно и при этом иней растает, то затем можно наблюдать, как растут иглы ледяных кристаллов. Их образование начинается от какого-нибудь уже готового кристалла льда, при росте ледяных игл образуются ответвления в стороны. Когда ледяные иглы встречаются между собой, они образуют узор из многих кристаллов.}

^{Иногда кристаллы образуются прямо из паров, а не из жидкости. Примером этого является образование инея и снежинок на охлаждающих поверхностях камер из водяных паров воздуха.}

^{Сублимация. Если положить кусочек твердой углекислоты (сухой лед) на открытой поверхности в контакте с воздухом комнаты, то мы увидим, что сухой лед не плавится, а сразу испаряется ( как говорят, возгоняется или сублимирует), переходя в парообразное состояние, минуя жидкое состояние. Этот процесс называется сублимацией.}

^{Плавление. Кристаллические вещества имеют определенную температуру плавления и отвердевания. Аморфные тела в отличие от кристаллических веществ при повышении температуры размягчаются постепенно, а при понижении температуры постепенно затвердевают.}

^{Температура сосуда со льдом, внесенного в теплую комнату, держится на 0 С до тех пор, пока весь лед не растает, и только после этого она повышается. В это время к смеси лед-вода притекает теплота и, следовательно, внутренняя энергия этой смеси увеличивается. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при 0 С больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Итак, переход тела из твердого в жидкое состояние при определенной температуре называется плавлением. Количество тепла, необходимое для превращения 1 кг твердого вещества при постоянной температуре в жидкое состояние, называется скрытой теплотой плавления, или просто теплотой плавления. Она выражается в килокалориях на килограмм (ккал/кг); килоджоулях на килограмм (кДж/кг).}

^{Когда тело при постоянной температуре переходит из жидкого состояния в твердое (замерзает), выделяется такое же количество тепла.}

^{Температура плавления при нормальном давлении называется точкой плавления. Для льда точка плавления равна 0 С.}

^{Температура плавления и затвердевания водных растворов солей зависит от рода соли и концентрации ее в растворе. Наиболее низкая температура плавления и затвердевания раствора определяется криогидратной точкой. Смесь, содержащая 30% хлорида натрия (поваренной соли) и 70% измельченного льда, тает при температуре –21,2 С.}

^{Во время таяния льда температура его остается постоянной весь период таяния: тепловая энергия расходуется не на увеличение температуры, а на разрушение кристаллической решетки.}

^{Испарение. Молекулы жидкости движутся с самыми разнообразными скоростями. Для того, чтобы молекула, находящаяся в поверхностном слое, могла вылететь за пределы жидкости, ее кинетическая энергия должна быть выше, чем работа которую нужно при этом затратить против сил сцепления, тянущих ее внутрь жидкости. Если вылетает больше молекул, чем возвращается, жидкость испаряется, Если наоборот, молекулы в большем числе возвращаются в жидкость, чем вылетают из жидкости, происходит конденсация пара. Легко видеть, что влияние температуры на процесс испарения очень велико. В теплой жидкости большее число молекул обладает скоростью, достаточной для того, чтобы преодолеть силы сцепления и вырваться за пределы жидкости. Итак, испарением называется процесс превращения жидкости, не достигшей точки кипения, в пар. Испарение происходит не по всему объему жидкости, а только на поверхности. В холодильной технике говорят «испарение», «теплота и температура испарения» жидкости, подразумевая под этим также и кипение.}

^{Кипение. В отличие от испарения в этом процессе превращение жидкости в пар происходит по всему объему жидкости. Физическую сущность процесса кипения жидкости можно схематично представить как процесс образования пузырьков в приборах, аппаратах, образующихся за счет подвода тепла от воздуха или промежуточного хладоносителя (например, рассола поваренной соли) к холодильному агенту. В этих пузырьках находятся пары холодильного агента. При повышении температуры пузырек постепенно расширяется в такой мере, что давление пара в нем остается равным внешнему давлению. Однако. Когда пузырек сделается достаточно большим, выталкивающая сила жидкости заставит его оторваться от разделяющей поверхности теплообмена, например трубы батареи, оставив у стенки небольшое количество пара, из которого с течением времени разовьется новый пузырек.}

^{Термометр, помещенный в пар над кипящей жидкостью, все время, пока жидкость кипит, при постоянном давлении показывает одну и ту же температуру. Точка (температура) кипения жидкости зависит от давления. Так, воду можно заставить кипеть при более низкой температуре, чем 100 С, если понижать давление в сосуде, где будет находиться вода. Так же и у холодильных агентов с понижением давления понижается температура кипения.}

^{Количество тепла, необходимое для превращения 1 кг жидкости, доведенной до температуры кипения, в пар, называется удельной теплотой парообразования или теплотой кипения. Теплота кипения выражается в ккал/к, кДж/кг.}

^{Теплота преобразования расходуется на преодоление сил взаимного притяжения молекул жидкости и отрыв их от кипящей жидкости.}

^{Конденсация. Процесс, обратный кипению называется конденсацией. Конденсация протекает при постоянных температуре и давлении, сопровождаясь выделением скрытой теплоты парообразования. Температура конденсации так же как и температура кипения, зависит от давления. С понижением давления она понижается.}

^{Во время кипения и при конденсации над поверхностью жидкости находится насыщенный пар.}

^{Плотность и давление насыщенного пара в присутствии жидкости не изменяются при изменении его объема при условии, что температура жидкости и пара остается неизменной. Насыщенный пар всегда находится в динамическом равновесии с жидкостью.}

^{Давление насыщенного пара для каждой жидкости изменяется только с изменением температуры: чем выше температура, тем больше давление. Насыщенный пар может быть сухим и влажным. Сухой насыщенный пар получается при полном испарении всей жидкости. Влажный пар представляет собой смесь сухого насыщенного пара с мельчайшими капельками жидкости, находящимися в нем во взвешенном состоянии.}

^{Существует несколько способов получения искусственного холода. Самый простой из них – охлаждение при помощи льда или снега, таяние которых сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Если теплопритоки извне малы, а теплопередающая поверхность льда или снега относительно велика, то температуру в помещении можно понизить почти до 0 С. практически в помещении, охлаждаемом льдом или снегом, температуру воздуха удается поддержать лишь на уровне 5-8 С. При ледяном охлаждении используют водный лед или твердую углекислоту (сухой лед).}

^{При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния – плавление (таяние). Охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 кДж/кг. Теплоемкость льда равна 2,1 кДж/кг.градус.}

^{Водный лед применяется для охлаждении и сезонного хранения продовольственных товаров, овощей, фруктов в климатических зонах с продолжительным холодным периодом, где в естественных условиях в зимний период его легко заготовить.}

^{Водный лед в качестве охлаждающего средства применяется в специальных ледниках и на ледяных складах. Ледники бывают с нижней загрузкой льда (ледник-погреб) и боковой – карманного типа.}

^{Ледяное охлаждение имеет существенные недостатки: температура хранения ограничена температурой таяния льда (обычно температура воздуха на ледяных складах 5-8 С), в ледник необходимо закладывать количество льда достаточное на весь период хранения, и добавлять по мере необходимости; значительные затраты труда на заготовку и хранение водного льда; большие размеры помещения для льда, превышающие примерно в 3 раза размеры помещения для продуктов; значительные затраты труда на соблюдение необходимых требований, предъявляемых к хранению пищевых продуктов и отводу талой воды.}

^{Льдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Благодаря добавлению соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается ниже. Это объясняется тем, что добавление соли вызывает ослабление молекулярного сцепления и разрушение кристаллической решетки льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором теплоты от окружающей среды, в результате чего окружающий воздух охлаждается и температура его понижается. С повышением содержания соли в льдосоляной смеси температура плавления ее понижается. Раствор соли с самой низкой температурой таяния называется эвтектическим, а температура его таяния – криогидратной точкой}

^{При замораживании водного раствора поваренной соли при концентрации, соответствующей криогидратной точке, получается однородная смесь кристаллов льда и соли, которая называется эвтектическим твердым раствором Температура плавления эвтектического твердого раствора поваренной соли – 21,2 С. Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероторы – наглухо запаянные формы – заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероты используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок-холодильников и т.д. В торговле соляное охлаждение широко применялось до массового выпуска оборудования с машинным охлаждением.}

^{Охлаждение сухим льдом основано на свойстве твердой углекислоты сублимировать, т.е. при поглощении тепла переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Физические свойства твердого льда следующие: температура сублимации при атмосферном давлении – 78,9 С; теплота сублимации 574,6 кДж/кг.}

^{Сухой лед обладает следующими преимуществами по сравнению с водным:}

^{-можно получить более низкую температуру;}

^{-охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда;}

^{-при охлаждении не возникает сырости, кроме того при сублимации сухого льда образуется газообразная углекислота, которая является консервирующим средством, способствующим лучшему сохранению продуктов. Сухой лед применяют для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженного, замороженных фруктов и овощей.}

^{Искусственного охлаждения можно достигнуть так же если смешать лед или снег с разведенными кислотами. Например, смесь из 7 частей снега или льда и 4 частей разведенной азотной кислоты имеет температуру –35 С. Низкую температуру можно получить и растворением солей в разведенных кислотах. Так, если 5 частей азотно-кислого аммония и 6 частей сернокислого натрия растворить в 4 частях разведенной азотной кислоты, то смесь будет иметь температуру – 40С.}

^{Получение искусственного холода с помощью снега и льда, а так же с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.}

^{В последнее время в связи с энергетическим кризисом, загрязнением окружающей среды все более актуальной становится проблема использования для холодильной обработки пищевых продуктов нетрадиционных экологически безопасных методов получения холода. Наиболее перспективным сред них является криогенный метод на базе жидкого и газообразного азота с применением безмашинной проточной системы хладоснабжения, предусматривающей одноразовое использование криоагента.}

^{Перспективность данного метода хладоснабжения возникает в связи с открытием в России больших запасов подземных высокоазотных газов. Себестоимость очищенного азота на порядок ниже, чем азота, полученного с помощью метода разделения воздуха.}

^{Безмашинные проточные системы азотного охлаждения имеют значительные преимущества: очень надежны в эксплуатации и имеют высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества внешнего вида продукта, а так же минимальные потери массы за счет усушки.}

^{Особо следует отметить экологическую чистоту таких систем ( в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).}

^{Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.}

^{Машинное охлаждение – способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния хладагента, кипения при низких температурах с отводом от охлаждаемого тела или среды, необходимой для этого теплоты парообразования.}

^{Для последующей конденсации паров хладагента требуется предварительное повышение их давления и температуры.}

^{В основу машинного способа охлаждения может быть положено также адиабатическое (без подвода и отвода тепла) расширение сжатого газа. При расширении сжатого газа температура его значительно понижается, так как внешняя работа в этом случае совершается за счет внутренней энергии газа На этом принципе основана работа воздушных холодильных машин.}

^{Охлаждение путем расширения сжатого газа, в частности воздуха, отлично от всех способов охлаждения. Воздух при этом не меняет агрегатного состояния как лед, смеси и хладон, он только нагревается, воспринимая теплоту окружающей среды. (от охлаждаемого тела).}

^{Широкое применение машинного охлаждения в торговле объясняется рядом его эксплуатационных свойств и экономических преимуществ. Стабильный и легко регулируемый температурный режим, автоматическое действие холодильной машины без больших затрат труда на техническое обслуживание, лучшие санитарно-гигиенические условия хранения продуктов, компактность и общая экономичность определяют целесообразность применения машинного охлаждения.}

^{На предприятиях оптовой и розничной торговли используют в основном паровые и холодильные машины, действие которых основано на кипении при низких температурах специальных рабочих веществ – хладагентов. Паровые холодильные машины подразделяют на компрессионные, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии, и абсорбционные, в которых пары хладагента поглощаются абсорбентом.}

^{Хладагенты. Хладагенты – это рабочие вещества паровых холодильных машин, с помощью которых обеспечивается получение низких температур. Наиболее распространенные из них хладон и аммиак.}

^{При выборе хладагента руководствуются его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими и физиологическими свойствами. Важное значение имеет также его стоимость и доступность. Хладагенты не должны быть ядовиты, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.}

^{Хладон-12 (R-12) имеет химическую формулу CF2Cl2 (дифтордихлорметан) он представляет собой газообразное бесцветное вещество со слабым специфическим запахом, который начинает ощущаться при объемном содержании его паров в воздухе свыше 20%. Хладон-12 обладает хорошими термодинамическими свойствами.}

^{Хладон-22 (R-22) или дифтормонохлорметан (CHF2Cl) так же как и хладон-12, обладает хорошими термодинамическими и эксплуатационными свойствами. Отличается он более низкой температурой кипения и более высокой теплотой парообразования. Объемная холодопроизводительность хладона-22 примерно в 1,6 раза больше чем хладона –12.}

^{Аммиак (NH3) -бесцветный газ с удушливым сильным характерным запахом. Аммиак имеет достаточно высокую объемную холодопроизводительность. Производство его основано главным образом на методе соединения водорода с азотом при высоком давлении и наличии катализатора. Аммиак применяют для получения низких температур (до –70C ) при глубоком вакууме. Теплота парообразования теплоемкость и коэффициент теплопроводности у аммиака выше, а вязкость жидкости меньше, чем у хладонов.}

^{Рабочие вещества холодильных машин.}

^{Для переноса теплоты в машинах при осуществлении холодильного, теплонасосного и комбинированного циклов используются рабочие вещества, которые называют также холодильными агентами.}

^{В настоящее время на практике применяют порядка 20 хладагентов.}

^{Наиболее доступными являются вода и воздух. Применение воды ограничено из-за низких давлений водяного пара, больших удельных объемов пара при низких температурах, возможности работы машины с водой только в области положительных температур охлаждения. Поэтому воду применяют только в пароэжекторных и абсорбционных холодильных машинах}

^{Применение воздуха ограничено в связи с его малой теплоемкостью, вследствие чего в холодильных машинах должно циркулировать большое количество воздуха. Воздух применяют в газовых (воздушных) холодильных машинах сравнительно небольшой производительности.}

^{В качестве хладагента широко распространен аммиак (NH3). Его применяют в машинах средней и крупной производительности, как правила для получения средних температур охлаждения. Уже к кону Х1Х века аммиак практически вытеснил другие холодильные агенты, такие как хлористый этил, сернистый ангидрид, хлористый метил, диоксид углерода. Достоинствами аммиака являются хорошие термодинамические свойства, высокая объемная холодопроизводительность, относительно невысокие давления конденсации, давления кипения, близкие к атмосферному. В тоже время аммиак токсичен, взрыво- и пожароопасен, реагирует с большинством цветных металлов.}

^{В тридцатых годах ХХ века в качестве хладагентов начали применять фреоны – фторхлорбромпроизводные углеводородов метана, этана, пропана и бутана. Фреон – торговая марака. Принадлежащая американской фирме «Дюпон», которая в 1928 году впервые синтезировала фреон 12. Фреоны содержат в различных соотношениях фтор, хлор и бром. Обобщенная химическая формула фреона}

^{Cm Hn Fp Clq Brr,}

^{где m., n,p, q,r – числа атомов химических элементов, входящих в состав данного фреона.}

^{Возможны 15 типов соединения галогенпроизводных метана, 55 – этана, 332 пропана, более 1000 бутана.}

^{В нашей стране вместо термина «фреон», используют термин «хладон».}

^{Международной организацией по стандартизации (ИСО) введен международный стандарт МС ИСО 817-74 на систему обозначений хладонов. Эта система состоит из наименования и числа: буква R или слово «refrigerat» (хладагент) составляют наименование, цифры связаны со структурой молекулы хладагента. У хладагентов неорганического происхождения цифры соответствуют их молекулярной массе, увеличенной на 700. Например. Вода (H2О) – R718, аммиак (NH3) –R717, двуокись углерода(СО2)- R744. Для хладонов – производных метана – соединения без атомов водорода записываются цифрой 1, к которой прибавляют цифру, определяющую число атомов фтора. Например: CF2Cl2 - R12, CF4 – R14. Для производных этана, пропана и бутана перед цифрой, определяющей число атомов фтора, ставится соответственно 11, 21, 31. Например: C2F2Cl4 - R 112, С4F7Cl – R317.}

^{Начиная с галогенпроизводных этана появляются изомеры. Они имеют одинаковое цифровое обозначение и различаются строчной буквой в конце. Симметричный изомер обозначается только цифрами. Указанием ассиметрии являются строчные буквы а,b, c и т.д. Например: CHF2 - CHF2 - R 134, СF3CH2F – R134а.}

^{Азеотропные смеси условно обозначают цифрами 500,501 и т.д.}

^{Хладагенты классифицируют по давлениям насыщенного пара и нормальным температурам кипения. По давлениям насыщенного пара их подразделяют на хладагенты высокого, среднего и низкого давления. Классификации по давлениям и температурам взаимосвязаны. Хладагенты высокого давления являются низкотемпературными рабочими веществами, низкого давления – высокотемпературными.}

^{Теплофизические свойства. К теплофизическим свойствам относятся плотность, теплопроводность, вязкость, поверхностное натяжение и некоторые другие свойства. Они влияют на интенсивность тепломассопереноса в аппаратах холодильных машин, а также на сопротивления при движении газообразных и жидких хладагентов в системе. Названные факторы определяют значения необратимых потерь в процессах тепломассопереноса и транспортировки рабочих веществ, что в конечном итоге сказывается на общей энергетической эффективности холодильных машин и их конструктивных особенностях.. для уменьшения расхода энергии на перекачивание хладагента в системе желательно иметь возможно большие значения теплоты парообразования и наименьшие значения вязкости.}

^{Химические и физико-химические свойства и взаимодействие рабочих веществ холодильных машин с окружающей средой. Химическая стабильность хладагетов характеризуется температурой разложения. Воспламеняемостью и взрывоопасностью. Температуры разложения применяемых в холодильной технике хладагентов значительно выше температур. При которых осуществляются термодинамические циклы холодильных машин.}

^{Термическая устойчивость хладагентов различна. Аммиак начинает распадаться на азот и водород при температуре выше 250 С, двуокись углерода – при температуре выше 1500 С. Термическая устойчивость хладонов достаточно высока , однако разложение этих соединений сопровождается образованием хлористого и фтористого водорода, а также следов фосгена.}

^{Начальная температура разложения хладонов повышается с увеличением содержания фтора в молекуле и зависит от материалов, в контакте с которыми они находятся. Она выше при контакте с никелем и высоколегированными сталями и уменьшается в присутствии углеродистых сталей. Так хладагент R12 в присутствии железа, цинка, дюралюминия, меди начинается разлагаться при 410-430 С, в присутствии свинца – при 330 С.}

^{Термическая устойчивость хладагентов снижается в присутствии смазочных масел. Минеральные масла сильнее влияют на ухудшение термической устойчивости, чем синтетические, применяемые в холодильной технике. Разложение хладагентов оказывает отрицательное влияние на надежность компрессоров, продолжительность использования в них масел без замены.}

^{Взрывоопасность и воспламеняемость хладонов заметно снижается с уменьшением числа атомов водорода и возрастанием числа атомов хлора, фтора и особенно брома.}

^{Взаимодействие с водой и примесями. При эксплуатации холодильных машин исключительно важно обеспечить отсутствие в хладагентах воды, неконденсирующихся газов и других примесей. Содержащиеся в хладагенте примеси влияют на его термодинамические свойства, особенно при низких давлениях, повышая температуру и давления, кипения. Предельные нормы содержания влаги и других примесей в хладагентах установлены ГОСТом. Аммиак и вода обладают полной взаимной растворимостью. Технический аммиак должен содержать не более 0,2% воды. Присутствие в хладагенте нерастворенной влаги приводит к опасности образования льда в дроссельных устройствах холодильных машин. Уже небольшое количество влаги вызывает гидролиз хладонов с образованием соляной и плавиковой кислот. Образующиеся кислоты оказывают коррозийное воздействие на металлические детали холодильных машин и разрушают электрическую изоляцию встроенных электродвигателей. Наиболее часто поражаемые коррозией элементы холодильной машины – компрессор, дроссельный орган и испаритель. Для обеспечения безопасного уровня влажности в системе холодильной машины устанавливают фильтры –осушители. В качестве адсорбентов используют силикагель, активную окись алюминия, цеолиты.}

^{Взаимодействие со смазочными маслами. Смазочные масла применяют в компрессорах холодильных машин для создания масляной пленки между трущимися деталями, уменьшающей трение и износ; они также охлаждают детали и уплотняют зазоры. Масло, находящееся в машине, должно удовлетворять требованиям по вязкости, маслянистости и стабильности при различных температурах и давлениях.}

^{Условия работы холодильных машин диктуют к маслам следующие требования: при низких температурах из масла не должны выпадать твердые частицы парафина и оно должно оставаться достаточно текучим, при высоких температурах не должно происходить коксования и образования асфальтов и смол, масло должно быть стабильным при многолетней эксплуатации.}

^{Смазочные масла должны быть тщательно осушены. Содержание воды в масле должно быть не более 20 частей на миллион частей масла.}

^{Рабочие вещества по-разному реагируют с маслами. Аммиак не растворяет масло, и поэтому в аммиачных холодильных машинах отделение масла после компрессора в маслоотделителях сводит к минимуму возможность попадания его в теплообменные аппараты. Для хладонов, растворяющих масло, его влияние сказывается как на термодинамических и теплофизических свойствах, так и на условиях теплообмена и гидравлических сопротивлениях. Наличие в хладоне растворенного масла ухудшает теплообмен при конденсации и кипении этого агента.}

^{По степени взаимной растворимости с минеральными маслами рабочие вещества могут быть разделены на три группы: с ограниченной растворимостью, с неограниченной растворимостью; промежуточные – с ограниченной растворимостью в определенном интервале температур.}

^{Необходимо выбирать масло с возможно более низкой критической температурой растворения: R22 имеет критическую температуру растворения =24С, поэтому он неограниченно растворяется в масле при высоких температурах (в конденсаторе), а при низких температурах (в испарителе) будет расслаиваться; R12 имеет критическую температуру растворения = -45С, поэтому при температурах процессов машины выше этого значения такой хладагент обладает неограниченной растворимостью.}

^{Растворимость хладонов с возрастанием в соединении атомов фтора уменьшается. Практически не растворяются в минеральных маслах вещества R13, R14, R115, R22, R114, а азеотропная смесь из R152 и R12 растворяется частично; R11, R12, R21, R113 растворяются неограниченно.}

^{Взаимодействие с конструкционными материалами. Хладагенты и их растворы со смазочными маслами должны быть по возможности химически инертны по отношению к металлам и их сплавам, другим конструкционным материалам. Аммиак не корродирует стали, однако в присутствии влаги вступает в реакцию с цинком, медью, бронзой и другими сплавами, содержащими медь. В обезвоженном состоянии хладоны инертны, ко всем металлам при температурах, в пределах которых осуществляются термодинамические циклы холодильных машин. Исключение составляют сплавы, содержащие более 2% магния. Все полностью фторированные органические соединения химически инертны.}

^{Хладоны являются хорошими растворителями, поэтому многие неметаллические материалы в н их нестойки. Взаимодействие хладонов с такими конструкционными материалами приводит к их набуханию, диффузии их хладагентов и их потерям. Наиболее уязвимыми со стороны хладонов являются неметаллические электроизоляционные, прокладочно-уплотнительные и другие материалы. Неметаллические конструкционные материалы, применяемые в хладоновых холодильных машинах должны иметь высокую плотность во избежание утечек хладонов через поры. Для прокладок в хладоновых машинах рекомендуется применять паронит, фторопласт, специальную (нефритовую) резиновую, а в качестве вяжущих веществ и изоляционных лаков – поливинилацетаты и полиамиды.}

^{Взаимодействие рабочих веществ холодильных машин с окружающей средой. Отдельные хладагенты (в основном хладоны) являются одним из источников разрушения озонового слоя атмосферы Земли. Ряд хладагентов, находясь в атмосфере создают парниковый эффект.}

^{Химическая стабильность фреонов столь высока, что молекулы этих веществ не разрушаются в тропосфере (нижняя часть атмосферы высотой до 16 км) и достигают стратосферы (слой атмосферы от 16 до 45 км). Под действием ультрафиолетового излучения происходит распад молекул фреонов с выделением атомов хлора, которые вступают в реакцию с озоном с образованием оксидов и кислорода.}

^{Cl + O3 = ClО + О2}

^{В соответствии с Монреальским протоколом международной конференции по хлорфторуглеводородам 1986 года предусматривалось сокращение производства на 50% к середине 1993 года фреонов R11, R12, R113, R115. В соответствии со скорректированной версией Монреальског протокола с 1 января 1996 г. запрещено применение озоноопасного хладагента R12. Частично это сокращение может быть компенсировано за счет расширения использования наиболее универсального и одного из самых распространенных хладагентов R22, имеющего низкую озоноактивность.}

^{Другое важное направление – это разработка и организация промышленного производства новых альтернативных озонобезопасных хладагентов. Согласно эксперным оценкам наибольшее предпочтение отдается хладагентам R22, аммиаку, R134а, R123а. Для холодильной техники вместо R12 наряду с названным R22 предложен R134а. Ряд зарубежных фирм освоил выпуск бытовых холодильных агрегатов с последним хладагентом.}

^{Хладагент R134а более термически стоек, чем R12, однако его существенным недостатком является незначительная растворимость в традиционно используемых холодильных маслах. Для этого хладагента создано специальное синтетическое ( полиэфирное) масло ХС-22. Оно обладает высокой гигроскопичностью, что выдвигает весьма жесткие требования к очистке и осушке.}

^{Наряду с R134а в мире, в том числе и в России, для бытовых холодильников рассматриваются и другие озонобезопасные хладагенты. Из альтернативных хладагентов на сегодняшний день в коммерческих масштабах производят аммиак, R22, R23, R32 и R152а.}

^{Физиологические свойства. По степени токсичности хладагенты холодильных машин делятся на шесть классов. Классификация основана на опытном изучении физиологического воздействия паров хладагента на подопытных животных. Определены предельно допустимые концентрации (ПДК) большинства хладагентов.}

^{Аммиак (R717) имеет резкий запах и раздражает слизистые оболочки глаз, желудка, дыхательных путей, вызывает спазмы дыхательных органов, ожоги кожи. Наличие его в воздухе ощущается уже при объемной концентрации 0,00005%. Если в воздухе содержание аммиака свыше 0,5% по объему, то при продолжительном пребывании возможно отравление. Для хладагентов R11, R21 смертельная концентрация составляет 10%(по объему), для R12, R22 –20%. Полностью фторированные хладоны относятся к наименее токсичным соединениям.}

^{Большое число рабочих веществ, потенциально возможных для использования в холодильной технике , так же как и многообразие их термодинамических и практических свойств, позволяет сделать вывод о том, что найти вещество, сочетающее только положительные качества и свойства трудно. Пари выборе холодильного агента необходимо проанализировать совокупность всех качеств и факторов, характеризующих как работу холодильной машины, так и конструктивные особенности ее отдельных элементов, и стремиться к уменьшению отрицательного влияния свойств вещества. Это достигается на основе термодинамического анализа действительных рабочих процессов цикла в сочетании с техноэкономическим анализом.}

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «РИНХ»

ФАКУЛЬТЕТ КОММЕРЦИИ И МАРКЕТИНГА

КАФЕДРА ТОВАРОВЕДЕНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ТОВАРОВ