2.4 Хладоносители и их свойства

Хладоносители – специальные жидкости, которые используют для перено­са холода из источника его получения (испарителя) до охлаждаемого объекта: камеры, аппарата и др.

При одинаковых «внешних» условиях – одинаковой температуре воздуха в охлаждаемом объекте и тепловой нагрузке – энергопотребле­ние в системе с хладоносителем будет выше, чем в системе непосредст­венного охлаждения, когда хладагент кипит в аппарате, находящемся в охлаждаемом объекте. Это объясняется тем, что в системе с хладоносителем для его охлаждения температура кипения хладагента должна быть на 5–8⁰С ниже, чем в системе с непосредственным охлаждением. Кроме того, необходима дополнительная затрата энергии на работу насосов, осуществляющих циркуляцию хладоносителя.

Однако, несмотря на большее энергопотребление, систему с хладоносителем приходится применять в ряде случаев:

• когда использование системы непосредственного охлаждения не­допустимо из-за токсичности хладагента (аммиак);

• при большом числе потребителей холода с различными температурами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга;

• вследствие специальных технологических требований к аппаратам и условиям хранения пищевых продуктов (молокозаводы, пред­приятия пивоваренной и винодельческой промышленности).

Если не требуются отрицательные температуры, наиболее предпочтительным хладоносителем является вода. Она наиболее доступна и дешева, имеет высокую удельную теплоемкость, низкую вязкость и малую коррозионную активность, нетоксична и негорюча. Воду, как хладоноситель, используют в центральных системах кондиционирования воздуха, а также для охлаждения молока и различных напитков. Особенно удобна вода в системах с аккумуляцией холода, когда в периоды малой тепловой нагрузки возможно частичное ее намораживание на охлаждающей поверхности испарителя с последующим использованием аккумулированного таким образом холода во время повышенной тепло­вой нагрузки за счет таяния льда.

Очевидно, вода не может быть использована, если хладоноситель должен иметь температуру ниже 0⁰С. В этом случае используют водные растворы солей – рассолы.

Рассол с «критической» концентрацией соли называют эвтектиче­ским раствором. При повышении или понижении концентрации соли температура его замерзания будет изменяться.

В холодильной технике наибольшее применение находят два вида рассола. Это водные растворы хлористого натрия (NaCl) и хлористого кальция (СаСl₂).

Эвтектическая концентрация для раствора CaCl₂ соответствует 29,9%, при которой температура замерзания t_з = –55⁰С, а у раствора NaCl эвтектическая концентрация равна 23% и соответствующая ей температура замерзания t_з = –21,1⁰С.

При контакте с пищевыми продуктами раствор СаСl₂ придает про­дуктам горький привкус, поэтому контакт этого рассола с продуктами не допускается.

Удельная теплоемкость рассолов по сравнению с водой меньше, так же как и теплопроводность. Следовательно, с ростом концентрации количество циркулирующего рассола должно быть больше для обеспечения заданной холодопроизводительности. Плотность также растет, что означает увеличение энергопотребления на привод насоса.

Коррозионная активность выше у рассола NaCl, но он дешевле, чем СаСl₂.

Кроме рассолов, в качестве хладоносителей используют и другие жидкости с низкой температурой замерзания и слабой коррозионной активностью, что в ряде случаев является решающим при их выборе, несмотря на более высокую стоимость.

К таким хладоносителям относятся антифризы: этиленгликоль, пропиленгликоль, метанол (метиловый спирт) и глицерин.