Основные свойства хладагентов
Холодильный агент (хладагент) – это рабочее вещество, с помощью которого в холодильной машине совершается обратный круговой процесс, или цикл.
В парокомпрессионной холодильной машине хладагент кипит при низкой температуре в испарителе, поглощает теплоту из охлаждаемой среды (воздуха в камере или жидкого хладоносителя) и отдает ее в конденсаторе охлаждающей среде (воде или окружающему воздуху), превращаясь из парообразного состояния в жидкое.
В качестве хладагентов используют вещества, обладающие особыми термодинамическими, физико-химическими и физиологическими свойствами, которые должны обеспечивать безопасную и экономичную (с малыми энергозатратами) эксплуатацию холодильной машины.
Термодинамические свойства характеризуют хладагент с точки зрения энергетической эффективности его использования, то есть обеспечения минимального расхода энергии на единицу холодопроизводительности.
Величиной, представляющей отношение полученной холодопроизводительности Q0 к единице затраченной мощности N, является холодильный коэффициент Обычно эту величину используют в холодильной технике как характеристику энергетической эффективности холодильной машины.
Наиболее важным свойством хладагента, влияющим на холодопроизводительность и холодильный коэффициент, является скрытая теплота парообразования r, кДж/кг. Если высокое значение г сочетается с низким удельным объемом пара v, м3/кг, то при малом расходе энергии будет требоваться также меньшая объемная производительность компрессора.
Важнейшими эксплуатационными характеристиками являются давление и соответствующая им температура насыщения при кипении и конденсации хладагента.
Принятые обозначения: Р0 и t0 – давление и температура кипения, Рк и tк – давление и температура конденсации.
При эксплуатации холодильной машины желательно, чтобы Р0 было выше атмосферного. В этом случае исключается возможность попадания в систему машины воздуха из окружающей среды.
От величины разности давлений (Рк – Р0) зависит толщина стенок сосудов (конденсаторов, ресиверов и др.), а следовательно, и металлоемкость машины.
Важно также и отношение этих величин Рк/Р0, которое называют иногда «степень сжатия». Более правильно его называть «степень повышения давления».
Желательно, чтобы эта величина была малой, так как с ее увеличением растет расход энергии, падает холодопроизводительность машины и ухудшаются объемные и энергетические характеристики компрессора.
Крайне желательна низкая (адиабатная) температура конца сжатия пара в компрессоре. От ее значения зависят нагрев компрессора, надежность работы нагнетательных клапанов и возможный срок работы без ремонта. Во многом ее значение определяет конструкцию компрессора: необходимость устройства охлаждающей рубашки, использование встроенного электродвигателя и др.
Температура замерзания хладагента t3 – это тот нижний предел, который ограничивает возможность использования данного хладагента.
Критические температура tкр и давление Pкр указывают верхний предел области, в которой хладагент может быть в жидком состоянии. Выше критических параметров хладагент находится в газообразном состоянии, когда невозможны процессы кипения и конденсации.
Теплофизические свойства хладагентов также очень важны для конструирования и правильной эксплуатации холодильных машин. Плотность хладагента r кг/м3 влияет на затраты энергии при его циркуляции в трубопроводах и на преодоление сопротивления в клапанах. Величина коэффициента теплопроводности хладагента λ, Вт/м ×К влияет на теплоотдачу хладагента при его конденсации и кипении в аппаратах.
Динамическая вязкость μ, Па·с также влияет на затрату энергии в клапанах компрессора.
К основным физико-химическим свойствам хладагентов относят их электропроводность, растворимость в воде и масле и воздействие на конструкционные материалы. Аммиак хорошо растворяется в воде и практически нерастворим в масле. Фреоны – наоборот: хорошо растворяют масло, но нерастворимы в воде и не проводят электрический ток. Исключительную значимость для безопасной эксплуатации холодильных установок имеют токсичность и пожаро-взрывоопасность хладагентов. Эти свойства иногда называют физиологическими.
Токсичность – это относительное свойство, которое проявляется, если создается опасная степень концентрации хладагента в воздухе. Все хладагенты токсичны: при достаточно высокой концентрации в помещении они вытесняют воздух и вызывают удушье.
Оценивают токсичность коэффициентом токсичной опасности
(2.1)
где – плотность паров хладагента при 200С, а ПДК – предельно допустимая концентрация хладагента в воздухе, мг/м3.
Значения ПДК и Кто для ряда наиболее часто используемых хладагентов приведены ниже в табл. 2.1.
Таблица 2.1 - Значения ПДК и Кто
Хладагент | ПДК, мг/м3 | Кто×10–3 |
R11 | ||
R12 | ||
R22 | ||
R502 | ||
R717 |
Дата добавления: 2020-12-11; просмотров: 348;