Требования, предъявляемые к холодильным агентам

  • Свойства важнейших холодильных агентов
  • Промежуточные хладоносители
  • Как ранее отмечалось, рабочие тела холодильных машин носят название холодильных агентов или хладагентов. Для осуществления рабочего процесса в холодильной машине может быть использована любая жидкость, при испарении которой от охлаждаемой среды можно отвести необходимое количество тепла с понижением температуры до заданных пределов. Однако оттого, какой хладагент применен в холодильной установке, зависят конструкция ее машин и теплообменной аппаратуры, вес, габариты, расход энергии и другие эксплуатационные показатели.
    Практически в качестве хладагентов применяются вещества, имеющие сравнительно низкую температуру кипения.
    Требования, предъявляемые к хладагентам, можно свести в четыре группы:
    1. Термодинамические. К ним относятся температура и давление испарения, температура и давление конденсации, теплота испарения, удельная холодопроизводительность, температура замерзания.
    Температура испарения (кипения) хладагента в рабочем режиме должна быть по возможности такой, чтобы давление в испарителе превышало атмосферное. Это позволяет избежать вакуума в аппаратах и связанного с ним проникновения воздуха в систему, ухудшающего работу холодильной машины.
    Температура конденсации должна быть такой, чтобы давление конденсации не превышало 10÷20 кгс/см2, так как более высокое давление требует более громоздкой аппаратуры.
    Теплота испарения хладагента и определяемая ею холодопроизводительность должна быть как можно большей. Чем больше теплота парообразования (холодопроизводительность) 1 кг хладагента, тем меньше хладагента должно циркулировать в системе.
    Холодопроизводительность единицы объема хладагента тоже должна быть как можно большей. Чем она выше, тем меньшие размеры имеют машины и аппаратура холодильной установки и тем меньше затраты энергии на циркуляцию хладагента.
    Хладагенты должны иметь низкую температуру замерзания.
    2. Физико-химические. К ним относятся: плотность, вязкость, коэффициент теплопроводности, химическая стойкость при контакте с металлами, смазочными маслами, влагой, воздухом.
    Желательно, чтобы плотность и вязкость хладагентов были небольшими, это уменьшает расходы энергии на их циркуляцию. Они должны быть устойчивы к растворению маслами. Это уменьшает унос масла из компрессоров и способствует лучшей сохранности смазки.
    Хладагенты не должны вызывать коррозию материалов, из которых изготовлены аппараты холодильных установок, хорошо растворять влагу во избежание ее вымерзания на стороне испарения и обладать достаточной химической стойкостью.
    3. Физиологические. Хладагенты должны быть безвредными для обслуживающего персонала, легко обнаруживаться при утечках, не портить продукцию тех производств, где они применяются.
    4. Экономические. Хладагенты должны быть доступны и дешевы.

    Развитие холодильной техники привело к необходимости специализации холодильных агентов по типам компрессорных машин, зонам температур кипения (высокотемпературные, умеренного холода, низкотемпературные), числу ступеней, (одно- и двухступенчатые, каскадные).
    Одним из наиболее распространенных холодильных агентов является аммиак. Однако в современных холодильных машинах все большее применение находят фреоны — холодильные агенты, получаемые из метана, этана и пропана путем замещения атомов водорода на атомы фтора и хлора.
    Крупные холодильные установки химической и нефтеперерабатывающей промышленности являются потребителями большого количества холодильных агентов, поэтому в качестве хладагентов выгодно использовать продукты, вырабатываемые на данном предприятии или используемые на нем в виде исходного сырья. Так на азотно-туковых заводах, получающих и перерабатывающих сотни тысяч тонн аммиака, фреоны, несмотря на свои положительные свойства, не могут с ним конкурировать.
    На заводах синтетического каучука, нефтеперерабатывающих заводах и заводах тяжелого органического синтеза вырабатывается или потребляется большое количество углеводородов: этана, этилена, пропилена, бутана, пропана, каждый из которых может быть использован в качестве холодильного агента.
    В отдельных случаях имеется возможность использования хладагента с разомкнутым циклом: однократно используется холодильный эффект от испарения аммиака, идущего на производство азотной кислоты, пропилена в производстве эпихлоргидрина, этилена, испаряемого перед подачей на производство полиэтилена.

    Контрольные вопросы
    1. Назовите параметры состояния газов и паров?
    2. Для чего введено понятие об «идеальном газе»?
    3. Перечислите основные газовые законы?
    4. Каковы соотношения между параметрами газа?
    5. Сформулируйте первый и второй законы термодинамики
    6. Что такое энтальпия?
    7. Определите производительность по диаграмме Т — s?
    8. Что такое теплопроводность?
    9. Что такое «холодильный цикл»?
    10. Назовите самые распространенные хладагенты?
    11. Что такое холодопроизводительность?