Хладагент

Хладагент
Хладагент

Что такое хладагент?

Хладагент представляет собой вещество, используемое в тепловом цикле, обычно включающее для повышения эффективности обратимое изменение фазы от жидкости к газу. Традиционно фторуглероды, особенно хлорфторуглероды, использовались в качестве хладагентов, но они постепенно прекращаются из-за их истощения озонового слоя. Другими распространенными хладагентами, используемыми в различных применениях, являются аммиак, диоксид серы и негалогенированные углеводороды, такие как метан.

Физические свойства хладагента

Идеальный хладагент обладает благоприятными термодинамическими свойствами, химически неактивен и безопасен. Желательными термодинамическими свойствами являются температура кипения, несколько ниже целевой температуры, высокая температура испарения, умеренная плотность в жидкой форме, относительно высокая плотность в газообразной форме и высокая критическая температура. Поскольку температура кипения и плотность газа зависят от давления, хладагенты могут быть более пригодны для конкретного применения путем выбора рабочего давления. Эти свойства идеально удовлетворяют хлорфторуглероды.

Коррозионные свойства — это вопрос совместимости материалов с механическими компонентами: компрессором, трубопроводом, испарителем и конденсатором. К соображениям безопасности относятся токсичность и воспламеняемость.

История хладагента

До тех пор, пока опасения по поводу истощения озонового слоя возникли в 1980-х годах, наиболее широко используемыми хладагентами были галометаны R-12 и R-22, причем R-12 был более распространенным в автомобильном кондиционировании воздуха и небольших холодильниках, а R-22 использовался для жилых и легких коммерческих кондиционеров, холодильников и морозильников. Некоторые очень ранние системы использовали R-11, поскольку его относительно высокая точка кипения позволяет создавать системы низкого давления, снижая механическую прочность, требуемую для компонентов. В 1995 году новое производство R-12 прекратилось в Соединенных Штатах Америки, а к 2020 году будет сокращено R-22. R-134a и некоторые смеси теперь заменяют хлорированные соединения. Одна популярная смесь 50/50 R-32 и R-125 теперь все чаще заменяет R-22 — R-410A, часто продается под торговым названием Puron. Еще одна популярная смесь R-32, R-125 и R-134a с более высокой критической температурой и более низкая GWP (потенциал глобального потепления), чем R-410A, составляет R-407C. В то время как R-22 и другие хладагенты, разрушающие озоновый слой, постепенно прекращаются, они по-прежнему имеют ценность и могут быть легко проданы.

После запрета на хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) вещества, используемые в качестве заменителей хладагентов, таких как фторуглероды (ФК) и гидрофторуглероды (ГФУ), также подверглись критике. В настоящее время они подвергаются запретному обсуждению из-за их вредного воздействия на климат. В 1997 году ФК и ГФУ были включены в Киотский протокол к Рамочной конвенции об изменении климата. В 2006 году ЕС принял Постановление о фторированных парниковых газах, в котором содержатся положения, касающиеся использования ФК и ГФУ с целью сокращения их выбросов. Эти положения не влияют на климатические нейтральные природные хладагенты.

В ранних механических холодильных системах применялся газ двуокиси серы или безводный аммиак с небольшими домашними холодильниками, в основном использующими первый. Будучи токсичным, диоксид серы быстро исчезает с рынка с внедрением ХФУ. Аммиак (R717) используется на промышленных холодильных установках более 130 лет и считается экологически чистым, экономичным и энергоэффективным. Диоксид природного хладагента (R744) имеет давние традиции в холодильной технике.

Иногда можно встретить старые машины, которые использовали другие переходные хладагенты, такие как метилформиат, хлорметан или дихлорметан (называемый каррен в торговле). Возможно, наиболее распространенными из них, которые по-прежнему сохраняют заряд, являются холодильники с метилформиатом Monitor Top производства General Electric.

Использование высокоочищенного пропана в качестве хладагента приобретает пользу, особенно в системах, предназначенных для R-22. Хотя пропан нетоксичен, его смесь с воздухом в определенных пропорциях взрывоопасна. Одорант, такой как этилмеркаптан, может быть добавлен в виде следов, чтобы предупредить лиц об утечке системы.

Читайте далее:  Типы внутренних дверей для дома

Польза хладагента

Природные хладагенты, такие как аммиак, углекислый газ и негалогенированные углеводороды, сохраняют озоновый слой и не имеют (аммиака) или только низкого (углекислого газа, углеводородов) потенциала глобального потепления. Они используются в системах кондиционирования воздуха для зданий, спортивных и развлекательных объектов, в химической / фармацевтической промышленности, в автомобильной промышленности и, прежде всего, в пищевой промышленности (производство, хранение, розничная торговля). Новые приложения открываются для естественных хладагентов, например, при кондиционировании транспортных средств.

Выбросы от автомобильного кондиционирования растут, поскольку они влияют на изменение климата. С 2011 года Европейский Союз будет поэтапно отказывать хладагентам с потенциалом глобального потепления (ГВП) более 150 в автомобильном кондиционировании воздуха (GWP = 100-летний потенциал потепления одного килограмма газа относительно одного килограмма CO2). Это позволит запретить мощные парниковые газы, такие как хладагент HFC-134a, который имеет GWP 1410, для продвижения безопасных и энергоэффективных хладагентов. Одним из наиболее перспективных альтернатив является природный хладагент CO2 (R-744). Углекислый газ является негорючим, не озоноразрушающим, обладает потенциалом глобального потепления 1, но токсичен и потенциально смертелен в концентрациях выше 5 об.%. R-744 может использоваться в качестве рабочей жидкости в системах климат-контроля для автомобилей, жилых кондиционеров, насосов для горячей воды, торгового холодильного оборудования и торговых автоматов. R12 совместим с минеральным маслом, а R134a совместим с синтетическим маслом. GM объявила, что к 2013 году начнет использовать Hydrofluoro olefin, HFO-1234yf, во всех своих брендах. Этот новый хладагент имеет рейтинг GWP 4 и не является смесью. Диметиловый эфир (DME) также набирает популярность в качестве хладагента.

Некоторые хладагенты, такие как тетрафторэтан, видят растущее использование в качестве рекреационных наркотиков, что приводит к чрезвычайно опасному явлению, известному как злоупотребление ингаляцией.

По состоянию на 1 июля 1992 года в Соединенных Штатах Америки незаконно выпускать хладагенты в атмосферу (преднамеренные или случайные), поскольку они могут нанести серьезный ущерб озоновому слою. Когда ХФУ удаляются, их следует перерабатывать для очистки любых загрязнений и возвращения их в пригодное для использования состояние. Хладагенты никогда не должны смешиваться. Некоторые ХФУ должны управляться как опасные отходы, даже если они перерабатываются, и для их транспортировки требуются специальные меры предосторожности в зависимости от законодательства страны.

Хладагенты по классам

Хладагенты могут быть разделены на три класса в зависимости от способа их абсорбции или экстракции тепла от охлаждаемых веществ:

Класс 1: Этот класс включает хладагенты, которые охлаждаются путем изменения фазы (обычно кипячения), используя скрытую теплоту хладагента.
Класс 2: Эти хладагенты охлаждают путем изменения температуры или «разумного тепла», количество тепла определяется удельной теплоемкостью x при изменении температуры. Это воздух, рассол хлорида кальция, рассол хлорида натрия, спирт и аналогичные незамерзающие растворы. Целью хладагентов класса 2 является снижение температуры из хладагентов класса 1 и передача этой более низкой температуры в зону, в которой будет использоваться кондиционер.
Класс 3: Эта группа состоит из растворов, которые содержат поглощенные пары сжижающих веществ или охлаждающих сред. Эти решения функционируют по своей природе для переноса сжиженных паров, которые создают охлаждающий эффект за счет поглощения их тепла раствора. Они также могут быть разделены на многие категории.

Список хладагентов

Система нумерации R-# была разработана DuPont и систематически идентифицирует молекулярную структуру хладагентов, изготовленных с использованием одного галогенированного углеводорода. Значение кодов выглядит следующим образом:

Читайте далее:  Что такое различные типы кровельных материалов?

Добавление 90 к числу дает три цифры, которые означают количество атомов углерода, водорода и фтора соответственно.
Оставшиеся связи не учитываются атомами хлора.
Суффикс строчной буквы a, b или c указывает на все более несимметричные изомеры.
В качестве особого случая серия R-400 состоит из цеотропных смесей (тех, где температура кипения составных соединений отличается настолько, что приводит к изменениям относительной концентрации из-за фракционной перегонки), а серия R-500 состоит из — азеотропные смеси. Самая правая цифра назначается произвольно ASHRAE, отраслевой организацией.

Например, R-134a имеет 2 атома углерода, 2 атома водорода и 4 атома фтора, эмпирическую формулу тетрафторэтана. Суффикс «а» указывает, что изомер несбалансирован одним атомом, давая 1,1,1,2-тетрафторэтан. R-134 (без суффикса «а») имел бы молекулярную структуру 1,1,2,2-тетрафторэтана — соединение, не особенно эффективное в качестве хладагента.

Те же самые числа используются с префиксом R для общих хладагентов с префиксом «Пропеллент» (например, «Пропеллент 12») для того же химического вещества, который используется в качестве пропеллента для аэрозольного аэрозоля, и с торговыми названиями для таких соединений как «Фреон 12». В последнее время практика использования ГФУ для гидрофторуглеродов, ХФУ- для хлорфторуглеродов и ГХФУ- для гидрохлорфторуглеродов возникла из-за регуляторных различий между этими группами.

Бленды

  • R-401A представляет собой ГХФУ-зеотропную смесь R-32, R-152a и R-124. Он предназначен для замены R-12.
  • R-404A представляет собой смесь «почти азеотропной» HFC, содержащую 52 мас.% R-143a, 44 мас.% R-125 и 4 мас.% R-134а. Он предназначен для замены R-22 и R-502 CFC. Его температура кипения при нормальном давлении составляет -46,5 ° C, плотность жидкости 0,485 г / см3.
  • R-406A представляет собой зеотропную смесь, содержащую 55 мас.% R-22, 4 мас.% R-600а и 41 мас.% R-142b.
  • R-407A представляет собой HFC-зеотропную смесь 20 мас.% R-32, 40 мас.% R-125 и 40 мас.% R-134а.
  • R-407C представляет собой зеотропную гидрофторуглеродную смесь R-32, R-125 и R-134a. R-32 служит для обеспечения теплоемкости, R-125 снижает воспламеняемость, R-134a снижает давление.
  • R-408A представляет собой зеотропную смесь HCFC R-22, R-125 и R-143a. Это замена R-502. Его температура кипения составляет -44,4 ° C.
  • R-409A представляет собой зеотропную смесь HCFC R-22, R-124 и R-142b. Его температура кипения составляет -35,3 ° C. Его критическая температура составляет 109,4 ° C.
  • R-410A представляет собой почти азеотропную смесь R-32 и R-125. Агентство по охране окружающей среды США признает его приемлемой заменой R-22 в бытовых и легких коммерческих системах кондиционирования воздуха. Похоже, что она получила широкое признание на рынке по нескольким торговым наименованиям.
  • R-500 представляет собой азеотропную смесь, содержащую 73,8 мас.% R-12 и 26,2 мас.% R-152а.
  • R-502 представляет собой азеотропную смесь R-22 и R-115.

Воздух как хладагент

«Воздушный цикл — это не новая технология. В начале века воздушный цикл или« машины для холодного воздуха »были доступны от таких компаний, как J & E Hall … Они использовались на судах, а также производителями и розничными торговцами продуктами питания для обеспечения охлаждение для их продовольственных магазинов ».

Воздух использовался для кондиционирования воздуха и / или охлаждения в жилых, автомобильных и турбинных двигателях. Причина, по которой воздух не более широко используется в качестве хладагента общего назначения, является неправильным пониманием того, что использование воздуха слишком малоэффективно, чтобы быть практичным.

Тем не менее, при подходящей технологии сжатия и расширения воздух может быть практически (хотя и не самым эффективным) хладагентом, без возможности загрязнения окружающей среды или повреждения и почти полностью безвреден для растений и животных.

Уникальность данного текста проверена

Вам понравиться

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *