Требования, предъявляемые к хладагентамСтр 1 из 13Следующая ⇒
Введение К рабочим веществам относятся: хладагенты, хладоносители, аккумуляторы холода и вспомогательные рабочие вещества: смазочные материалы, теплоизоляционные материалы, ингибиторы, поверхностно активные вещества (ПАВ), материалы холодильного оборудования и др. вещества и материалы, применяемые в низкотемпературной технике. Современное состояние холодильной техники базируется на новейших достижениях науки и техники, поэтому для успешного изучения теоретических основ холодильной техники, понимания протекающих процессов и творческого подхода в вопросах повышения эффективности холодильной техники, инженеру механику низкотемпературной техники необходимы знания не только спецдисциплин, но и определенных разделов смежных и фундаментальных дисциплин: физики, химии, математики. Тема 1. ХЛАДАГЕНТЫ Холодильные агенты (хладагенты) – вещества непосредственно участвующие в получении холода. Хладагент – газ или жидкость с относительно низкой температурой замерзания. В качестве хладагентов могут применяться неорганические и органические вещества. Лекция 1 «Хладагенты неорганического происхождения» История развития В данном разделе приведена история открытия веществ и физических принципов, которые были использованы для получения холода. Развитие низкотемпературной техники хорошо согласуется с общим развитием науки. Показаны экологические проблемы, возникающие при использовании ряда хладагентов. 1540 г – испарением диэтилового эфира был впервые получен холод. Применение диэтилового эфира в первую очередь было связано с простотой его получения по реакции: С2Н5ОН +НОС2Н5 → С2Н5ОС2Н5 + Н2О. 1755 г. – впервые использована вода в качестве хладагента. 1756 г. – был применен вакуум для испарения диэтилового эфира. 1834 г. – разработана компрессионная машина на диэтиловом эфире. 1846 г. – изобретена и запатентована абсорбционная машина, работающая на хладагенте (NН3 или SО2) и абсорбенте (Н2О). 1852 г. – получен патент на холодильную машину, работающую по принципу сжатия и расширения воздуха. 1855 г. – разработана компрессионная машина на метаноле. 1869 г. – запатентована компрессионная машина на диметиловом эфире. До 30-х годов XX века в качестве хладагентов преимущественно применялись NН3, SО2, СО 2 и СН3Сl. 1931 г. – запатентован хладагент дихлордифторметан (ССl2F2), названный фреоном-12 или R12. Последующий период характеризуется появлением большого количества других галогенпроизводных углеводородов. Например: ССl3F (R11), СНСlF2 (R22), С2Сl3F3 (R113), С2Сl2F4 (R114) и др. 1950 г. – получен смесевой азеотропный хладагент (R11 + R113), превосходящий по теплофизическим свойствам R12. До 80-х годов основными хладагентами были R12, R22 , R502 и R717. Наряду с этим стало развиваться криогенное охлаждение . Например, жидкий азот кипит при температуре -196 °С с поглощением 199 кДж/кг теплоты. Криогенный метод предусматривает одноразовое использование охлаждающего вещества. 1974 г. – было установлено, что органические вещества содержащие хлор и бром при попадании в верхние слои атмосферы приводят к разрушению озонового слоя земли. В связи с этим в 1987 всеми индустриальными странами был подписан Монреальский протокол который гласит, что никакое новое оборудование с хлорфторуглеводородами не должно производится после 2010 года, а полное сокращение производства таких соединений намечено на 2030 год. 1997 г. – в связи с потеплением климата на Земле «парниковый эффект», возникающем под действием ряда хладагентов и других веществ, ООН в Киото (Япония) был принят Киотский протокол о сокращении эмиссии в атмосферу « парниковых» газов. В связи с этими постановлениями, настоящий период характеризуется поиском альтернативных хладагентов отвечающих современным экологическим и техническим требованиям. Наряду с индивидуальными веществами, стало развиваться направление применения смесевых хладагентов. Смесевые хладагенты могут быть нераздельнокипящими (азеотропными) и раздельнокипящими (зеотропными). Применение зеотропных хладагентов приводит к такому нежелательному явлению как температурный «глайд» (скольжение температуры). Для зеотропных смесевых хладагентов разница в температурах кипения отдельных компонентов должна быть не более 5-70. Если разница в температурах кипения не превышает 10, то такие смеси называют «квазизеотропными». В настоящее время наблюдается возврат к ранее широко применявшимся хладагентам, одним из которых является аммиак, обладающий хорошими теплофизическими и экологическими свойствами ( потенциал разрушения озона ОDР=0 и потенциал глобального потепления GWР=0). Следует отметить, возрастающий интерес к такому хладагенту как вода (Н2О). Она химически стабильна, нетоксична, не воспламеняема и не вредит окружающей среде. Однако вода как холодильный агент имеет очень низкий уровень рабочих давлений. В результате система должна пропускать большие объемные потоки водяного пара при высоком коэффициенте сжатия. Основной цикл машин, работающих на воде, фактически идентичен парокомпрессионному холодильному циклу с традиционными холодильными агентами, за исключением того, что в связи с доступностью и относительной дешевизной воды как холодильного агента, возможно ее использование в разомкнутом цикле. Требования, предъявляемые к хладагентам Приведенный в 1-м вопросе анализ позволяет определить требования, предъявляемые к хладагентам: 1) экологические: низкий потенциал глобального потепления, озонобезопасность, негорючесть, нетоксичность; 2) термодинамические: большая объемная холодопроизводительность, низкая температура кипения при атмосферном давлении, невысокое давление конденсации, хорошая теплопроводность, малая плотность, малая вязкость, 3) эксплуатационные: термохимическая стабильность, совместимость и достаточная взаимная растворимость с холодильным маслом, технологичность применения. 4) экономические: наличие товарного производства, доступные цены.
Хладагенты, отвечающие всем перечисленным требованиям, найти практически невозможно, поэтому в каждом отдельном случае выбирают хладагент с учетом конкретных условий работы холодильной машины и предпочтение отдают таким, которые удовлетворяют принципиальным и определяющим требованиям.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|