Обозначение и классификация хладагентов

В начале XIX столетия, на ранней стадии развития холодильной техники, хладагенты обозначали химическими формулами:

• аммиак NH₃;

• двуокись углерода СО₂;

• хлористый метил СH₃ Сl;

• сернистый ангидрид SO₂.

Аммиак использовали главным образом в стационарных машинах большой производительности, двуокись углерода применяли в судовых холодильных установках (из-за его низкой токсичности), а хлористый метил и сернистый ангидрид – в малых холодильных машинах и системах кондиционирования воздуха, так как они инертны к цветным металлам.

Однако их высокая токсичность была основной причиной поиска других малотоксичных агентов, которые были синтезированы на базе «чистых» углеводородов (метана СH₄ или этана С₂H₆) путем их фторирования.

Фторированные хладагенты – это группа соединений, называемых галогенизированными углеводородами. Они создаются путем замещения одного или большего числа атомов водорода атомами хлора, фтора или брома.

Наиболее широкий выпуск таких углеводородов в США осуществ­ляет фирма «Дю Пон» под торговой маркой «Фреон».

В СССР им дали название «хладон», однако очень часто их назы­вают «фреонами», а соответствующие холодильные машины – «фрео­новыми», в отличие от аммиачных.

В 1974 г. в СССР была принята разработанная ИСО специальная система обозначения хладагентов – стандарт ИСО 817-74.

Согласно этому стандарту хладагенты обозначают буквой R – пер­вая буква английского слова «Refrigerant» – холодильный агент, с по­следующим цифровым шифром:

• для хладагентов неорганического происхождения цифры соответ­ствуют молекулярной массе хладагента, увеличенной на 700;

• аммиак NH₃ – R717, двуокись углерода СО₂, – R744, вода Н₂О –R718.

Хладагенты органического происхождения – фреоны, или хладоны, – также обозначаются буквой R, но цифровой шифр другой:

• последняя цифра равна числу атомов фтора;

• предпоследняя равна увеличенному на 1 числу атомов водорода;

• третья справа равна уменьшенному на 1 числу атомов углерода.

Примеры обозначения ряда хладагентов приведены ниже (табл. 2.3).

Кроме однородных «чистых» хладагентов, используются также и их смеси. При этом различают: азеотропные смеси, которые в процес­сах кипения и конденсации ведут себя как «чистые» однокомпонентные вещества. Эти смеси обозначают трехзначными цифрами после буквы R, начиная с 500.

Применение смеси позволяет обеспечить работу машины при бо­лее благоприятном режиме. Так, использование азеотропной смеси R502 вместо однородного хладагента R22 позволяет без вакуума пони­жать температуру кипения до –45,6⁰С, в то время как при работе на R22 вакуум наступал уже при температуре кипения – 40,8⁰С.

Таблица. 2.3 - Обозначения хладагентов по ИСО

Классификация хладагентов осуществляется по двум величинам: «нормальной» температуре кипения, соответствующей «нормальному» атмосферному давлению 760 мм рт. ст., обозначают t_он, а также по дав­лению насыщения, соответствующему температуре конденсации 30⁰С, это давление обозначают Р₃₀.

Все хладагенты делят на три группы:

• хладагенты высокого давления: Р30 ≥ 2МПа, они же низкотемпера­турные – t_он ниже –60⁰С;

• хладагенты среднего давления: Р₃₀ меньше 2 МПа, но больше 0,3МПа. Их называют среднетемпературные, так как у них t_он вы­ше –60⁰С и ниже –10⁰С;

• хладагенты низкого давления: Р₃₀ меньше 0,3МПа, они же высоко­температурные, так как t_он выше –10⁰С.

Рассмотрим основные свойства и области применения конкретных хладагентов.