ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

РАЗДЕЛ 1 ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

РАБОЧИЕ ВЕЩЕСТВА БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

В большинстве бытовых холодильников компрессионного типа хладагентами служат фреоны (применяют фреоны с 1930 г.).

В абсорбционных бытовых холодильниках используют водоаммиачный раствор, включающий хладагент с низкой температурой замерзания — аммиак (как хладагент аммиак известен с 1874 г.) и абсорбент — воду.

Прежде чем рассматривать свойства хладагентов, остановимся на основных требованиях, предъявляемых к ним. Требования к хладагентам подразделяются на следующие группы:

1) экологические — озонобезопасность,

2) низкий потенциал глобального потепления (желательно),

3) негорючесть и нетоксичность;

4) термодинамические — высокая объемная холодопроизводительность;

5) низкая температура кипения при атмосферном давлении;

6) невысокое давление конденсации;

7) высокий коэффициент теплопроводности;

8) низкие плотность и вязкость хладагента, обеспечивающие сокращение гидравлических потерь на трение и местные сопротивления при его транспортировке;

9) максимальная приближенность к заменяемым хладагентам по давлениям, температурам, удельной объемной холодопроизводительности, холодильному коэффициенту (для озонобезопасных хладагентов);

10) эксплуатационные — термохимическая стабильность,

11) химическая совместимость с материалами и холодильными маслами, достаточная взаимная растворимость с маслом для обеспечения его циркуляции,

12) технологичность применения;

13) негорючесть и невзрывоопасность;

14) способность растворять воду,

15) незначительная текучесть; наличие запаха, цвет и т. д.;

16) экономические — наличие товарного производства, доступные (низкие) цены.

Хладагенты, отвечающие перечисленным требованиям, найти практически невозможно, поэтому в каждом отдельном конкретном случае выбирают хладагент с учетом конкретных условий работы холодильной машины, и предпочтение следует отдавать таким, которые удовлетворяют принципиальным и определяющим требованиям.

Альтернативными веществами могут быть чистые (простые) вещества и смеси.

Предпочтение прежде всего отдается чистым веществам. В России внедрен международный стандарт ИСО-817 «Органические хладагенты», согласно которому предусмотрены цифровые обозначения хладагентов в технической документации на хладагенты и масла.

Стандартом допускается несколько обозначений хладагентов: условное (символическое), торговое (марка), химическое и химическая формула.

Условное обозначение хладагентов является предпочтительным и состоит из буквы R или слова Refrigerant (хладагент) и цифры. Например, хладон-12* имеет обозначение R12 (CF2Cl2). Цифры расшифровываются в зависимости от химической формулы хладагента. Первая цифра (1) указывает на метановый ряд, следующая цифра (2) соответствует числу атомов фтора в соединении. В том случае, когда в производных метана водород вытеснен не полностью, к первой цифре добавляют количество оставшихся в соединении атомов водорода, например R22.

Для этанового ряда вначале записывают цифру 11, для пропанового — 21, для бутанового — 31. Для этих производных ко второй цифре прибавляют число атомов водорода, если они есть, например трифтортрихлорэтан C2F2Cl3 —R113.

Хладагенты неорганического происхождения имеют номера, соответствующие их относительной молекулярной массе, плюс 700. Например, аммиак обозначают R717, воду — R718.

Хладагент R12 — дифтордихлорметан, относящийся к группе CFC, — бесцветный газ со слабым специфическим запахом, в 4,18 раза тяжелее воздуха. Один из наиболее распространенных и безопасных хладагентов. При содержании его в воздухе более 30 % (по объему) наступает удушье из-за недостатка кислорода. В частности, предельно допустимая концентрация при длительности воздействия 2 ч составляет 38,5...30,4 % (по объему). Хладагент R12 невзрывоопасен, но при t > 330°С разлагается с образованием хлористого водорода, фтористого водорода и следов отравляющего газа — фосгена. Хладагент неограниченно растворяется в масле, не проводит электрический ток, слабо растворяется в воде. Объемная доля влаги в R12 для бытовых холодильников не должна превышать 0,0004 %. Обезвоженный R12 нейтрален ко всем металлам. Этот хладагент характеризуется повышенной текучестью, что способствует проникновению его через мельчайшие неплотности и даже через поры обычного чугуна. В то же время благодаря повышенной текучести R12 холодильные масла проникают во все трущиеся детали, снижая их износ. Поскольку R12 — хороший растворитель многих органических веществ, при изготовлении прокладок применяют специальную резину — севанит или паронит.

Хладагент R22 — дифторхлорметан, относящийся к группе HCFC, — бесцветный газ со слабым запахом хлороформа, более ядовит, чем R12, невзрывоопасен и негорюч. По сравнению с R12 хладагент R22 хуже растворяется в масле, но легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам. При температуре выше 330 °С в присутствии металлов R22 разлагается, образуя те же вещества, что и R12. Хладагент R22 слабо растворяется в воде, объемная доля влаги в нем не должна превышать 0,0025 %. Коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации на 25...30 % выше, чем у R12, однако R22 имеет более высокие давление конденсации и температуру нагнетания (в холодильных машинах). Предельно допустимая концентрация R22 в воздухе 3000 мг/м³ при длительности воздействия 1 ч. Этот хладагент широко применяют для получения низких температур в холодильных компрессионных установках.

Хладагент R502 — азеотропная смесь (т. е. такая смесь, в которой при кипении и конденсации массовая доля компонентов практически не изменяется). Массовая доля R22 составляет 48,8 %, а R115 достигает 51,2 %. Хладагент невзрывоопасен, малотоксичен и химически инертен к металлам. Растворимость R502 в маслах, коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации близки к соответствующим значениям для R22. Характерная особенность: R502 малорастворим в воде. Предельно допустимая концентрация R502 в воздухе составляет 3000 мг/м³. Объемная холодопроизводительность его выше, а температура нагнетания ниже примерно на 20 °С, чем у R22, что положительно сказывается на температуре обмотки электродвигателя при эксплуатации герметичного холодильного компрессора. Хладагент R502 применяют в низкотемпературных компрессионных холодильных установках.

Хладагент R11 — фтортрихлорметан, тяжелый газ (в 4,74 раза тяжелее воздуха), безвреден для организма человека. Невзрывоопасен, неограниченно растворяется в минеральном масле. В воде RI 1 нерастворим, допустимая массовая доля влаги не более 0,0025 %. Обезвоженный хладагент нейтрален ко всем металлам, за исключением сплавов, содержащих более 20 % магния. Объемная холодопроизводительность RII мала; применяют его в холодильных машинах при температурах кипения до —20 °С.

Аммиак (R717) — газ с резким удушливым запахом, вредный для организма человека. Газ без цвета, допустимая концентрация в воздухе 0,02 мг/дм³ (0,0028 % по объему). В соединении с воздухом при концентрации 16...26,8 % (по объему) и наличии открытого пламени аммиак взрывоопасен.

Пары R717 легче воздуха, он хорошо растворяется в воде (один объем воды может растворить 700 объемов аммиака, что исключает замерзание влаги в системе). Минеральные масла R717 почти не растворяет. Массовая доля влаги не должна превышать 0,2 %. На черные металлы, алюминий и фосфористую бронзу R717 не действует, однако в присутствии влаги разрушает цветные металлы (цинк, медь и ее сплавы).

По термодинамическим свойствам R717— один из лучших хладагентов: по объемной холодопроизводительности он значительно превышает R12, RII, R22 и R502.