Рабочие тела холодильных машин

Рабочее вещество, посредством которого в холодильной машине осуществляется термодинамический цикл, называют холодильным агентом. Наиболее доступными хладагентами являются вода и воздух. Применение воды ограничено из-за низких давлений водяного пара (0,796 кПа при t =2 ºС), больших удельных объемов пара при низких температурах (226 м³/кг при 0 °С), возможности работы машины с водой только в области положительных температур охлаждения (при 0 ºС вода замерзает, что делает невозможным осуществление термодинамического цикла машины при отрицательных температурах). Поэтому воду применяют только в пароэжекторных и абсорбционных бромистолитиевых холодильных машинах.

Применение воздуха ограничено в связи с его малой теплоемкостью (около 1 кДж/(кг·К)), вследствие чего в холодильных машинах должно циркулировать большое количество воздуха. Воздух применяют в газовых (воздушных) холодильных машинах сравнительно небольшой производительности. В качестве хладагента широко распространен аммиак (NH₃). Его применяют в машинах средней и крупной производительности, как правило, для получения средних температур охлаждения. В тридцатых годах XX в. в качестве хладагентов начали применять фреоны – фторхлорбромпроизводные углеводородов метана, этана, пропана и бутана.

В нашей стране вместо термина «фреон» используют термин «хладон». Международной организацией по стандартизации (ИСО) введен международный стандарт МС ИСО 817–74 на систему обозначений хладонов. Эта система состоит из буквы R и числа, которое связано со структурой молекулы хладагента.

У хладагентов неорганического происхождения цифры соответствуют их молекулярной массе, увеличенной на 700. Например: вода (H₂O) – R718, аммиак (NH₃) – R717, двуокись углерода(CO₂) – R744.

Для хладонов – производных метана – соединения без атомов водорода записывают цифрой 1, к которой прибавляют цифру, определяющую число атомов фтора. Например: CF₂Cl₂ – R12, СF₄ – R14. Для производных этана, пропана, бутана перед цифрой, определяющей число атомов фтора, ставятся соответственно 11, 21, 31. Например: C₂F₂Cl₄ – R112, C₄F₇Cl – R317. При наличии атомов водорода у производных метана к первой цифре, а у этана, пропана и бутана – ко второй прибавляют число, равное числу незамещенных атомов водорода. Например: CHFCl2 – R21, C₂H₃F₃ – R143. При наличии в молекуле хладона атомов брома к числовому обозначению добавляют букву Br и цифру, соответствующую числу атомов брома. Например: CF₂Br₂ – R12B2.

Начиная с галогенопроизводных этана появляются изомеры. Они имеют одинаковое цифровое обозначение и различаются строчной буквой в конце. Симметричный изомер обозначается только цифрами. Указанием асимметрии являются строчные буквы а, в, с и т. д. Например: CHF₂ – CHF₂ – R134, CF₃CH₂F – R134a.

В обозначении неазеотропных смесей хладагентов указываются виды хладагентов, входящих в смесь, и их процентное содержание в смеси. Например: R22/R12 (90/10) представляет собой смесь, состоящую из 90 % R22 и 10 % R12. В обозначении хладагенты располагаются в порядке повышения нормальных температур кипения. Азеотропные смеси условно обозначают цифрами 500, 501 и т. д. В случае, если в молекуле хладона 10 и более атомов фтора, последние две цифры отделяются от предыдущей чертой, например: C₄F₁₀ - R31-10.