Главная | Обратная связь

R723 (NH3/DME) как альтернатива NH3

Вышеописанный опыт применения NH3 в промышленных холодильных установках с прямым испарением определил необходимость проведения дальнейших экспериментов на базе NH3 с добавками малорастворимого компонента. Основными целями были улучшение показателей транспортировки масла по контуру и отвод тепла традиционными маслами наряду с уменьшением температуры нагнетания в широком диапазоне эксплуатации установок с одноступенчатыми компрессорами.

Результатом этого исследовательского проекта явилась смесь NH3 (60%) и диметилэфира “DME”(40%), разработанная “Institut fuer Luft und Kaeltetechnik”, Дрезден, Германия. Как крупный представитель ряда неорганических хладагентов, она получила обозначение R723 вследствие среднего молекулярного веса 23 кг/кмоль и в соответствии со стандартом обозначения хладагентов в списке.

DME был выбран в качестве дополнительного компонента из-за его хорошей растворимости и высокой стабильности. Он имеет точку кипения в -26ºС, обладает сравнительно низким показателем адиабаты, нетоксичен и доступен в высоком техническом стандарте чистоты. В данной концентрации NH3 и DME образуют азеотропную смесь, характеризуемую чуть повышенным уровнем давления по сравнению с чистым NH3. Точка кипения смеси -36.5ºС (у NH3 -33.4 ºС); 26 бар давления конденсации соответствуют 58.2 ºС (у NH3 -59.7 ºС).

Температура нагнетания в системах кондиционирования воздуха и среднетемпературных холодильных установках уменьшена примерно на 10-25 К (рис.25), что позволяет расширить область применения до более высоких степеней сжатия. По термодинамическим расчетам, по сравнению с NH3 получается повышение удельной холодопроизводительности. СОР аналогичен и даже выше при более высоких степенях сжатия, что подтверждается опытами. Благодаря более низким температурам нагнетания, следует ожидать улучшение эффективности объема и показателя адиабатии, по крайней мере на поршневых компрессорах в случае повышенной степени сжатия.

Благодаря большему молекулярному весу DME, массовый расход и плотность паров повышены примерно на 50% по сравнению с NH3, что не очень существенно для коммерческих установок, особенно с малыми контурами. В больших промышленных холодильных установках, однако, это является существенным критерием для обеспечения необходимого перепада давлений и циркуляции хладагента. С этой точки зрения также четко ясно предпочтительность R723 в коммерческих приложениях, особенно в водоохлаждающих чиллерах.

По совместимости материалов смесь сравнима с NH3. Хотя, благодаря минимальному водосодержанию в системе (<1000 промилле), потенциально применимы и цветные металлы (например, медно-никелевые сплавы, бронза, твердые припои), тем не менее, рекомендуется конструкция системы, соответствующая типично аммиачной эксплуатации.

В качестве смазки могут применяться минеральные масла или полиальфаолефины. Как отмечалось выше, компонент DME дает улучшение растворимости масла и частичную смешиваемость. Кроме того, сравнительно низкая плотность жидкости и повышенная концентрация DME в масле положительно влияет на циркуляцию масла. Масла PAG могли бы полностью или частично смешиваться с R723 в типичных приложениях, но они не рекомендуются по причинам, связанным с химической стабильностью и высокой растворимостью в картере компрессора (сильное парообразование в подшипниках).

Испытания показали, что коэффициент теплопередачи при испарении и удельный тепловой поток улучшаются в системах на R723 с минеральными маслами по сравнению с системами на NH3 с минеральными маслами.

Другими характеристиками являются токсичность и воспламеняемость. При содержании DME точка воспламенения в воздухе снижается с 15 до 6%, но, несмотря на это азеотроп остается в группе опасности В2.