2 Рабочие вещества холодильных машин

К рабочим веществам холодильных машин относятся хладагенты и хладоносители.

Хладагент – рабочее вещество, которое совершает обратный термодинамический цикл, циркулируя по системе. Хладоносители являются промежуточными рабочими веществами, которые передают теплоту от охлаждаемой среды к хладагенту.

К рабочим веществам можно отнести и смазочные масла, так как они циркулируют вместе с хладагентом по системе и значительно влияют на рабочие характеристики холодильных машин.

В настоящее время известно около ста различных хладагентов. Самыми распространенными из них являются воздух, вода, аммиак, диоксид углерода, чистые углеводороды (пропан, метан, изобутан и т.п.), хлор, фтор, бромпроизводные углеводороды и другие вещества. В некоторых машинах целесообразно применять изоэнтропные и неизоэнтропные смеси хладагентов. У изоэнтропных смесей хладонов при постоянном давлении температура кипения постоянна. У неизоэнтропных смесей при постоянном давлении температура кипения изменяется.

Возможность применения того или иного хладагента в той или иной холодильной машине определяется его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими, физиологическими и экологическими свойствами.

К термодинамическим свойствам относятся нормальная температура кипения, давление насыщения при температуре 30 °С, критическая температура, температура замерзания, теплота парообразования и др. Они характеризуют термодинамические параметры цикла, удельную холодопроизводительность, работу цикла, теплоту конденсации и т.д.

Теплофизические свойства – это теплоемкость (С), теплопроводность (λ), вязкость (μ), плотность (ρ), температуропроводность (а), поверхностное натяжение (η) и т.д. Они главным образом влияют на интенсивность теплообмена в аппаратах, на потери давления в системе и на массу и габариты компрессоров.

Физико-химические свойства включают в себя термическую стабильность, взрывоопасность, воспламеняемость, электрические свойства, взаимодействие со смазочным маслом, водой и конструкционными материалами и т.д.

Физиологические свойства показывают степень воздействия хладагентов на живой организм. В 1976 году были установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее распространенных хладагентов. Превышение ПДК в воздухе вызывает отрицательное воздействие на организм человека.

Экологические свойства показывают степень воздействия хладагентов на озоновый слой и возникновение парникового эффекта.

По агрегатному состоянию хладоносители бывают твердые (лед), жидкие и газообразные (воздух).

В холодильных установках крупных холодильников промышленности и торговли в качестве хладоносителя используют в основном рассолы – водные растворы хлористого натрия NaCl и хлористого кальция CaCl₂. CaCl₂ предпочтительнее из-за более низкой температуры замерзания и меньшей коррозионной активности, однако он дороже, чем NaCl. Для снижения коррозионной активности в рассолы добавляют ингибиторы, например, кальтозин. Для специальных целей, где требуется хладоноситель с особо низкой температурой, используют этиленгликоль, трихлорэтилен или дихлорметан. Однако их стоимость значительно выше стоимости рассолов.