Совместимость хладагентов с пластмассами эластомерами и металлами
Обновлено: 04.10.2024
Словарь охватывает широкий набор терминов, часто используемых в отрасли промышленного холода. Будет полезным как для начинающих специалистов, так и профессиональным холодильщикам.
Пропиленгликоль - бесцветная вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами.
В данном разделе приводятся данные совместимости хладагентов с пластмассами,на практике для каждого отдельного случая нелбходимы испытания подтверждающие совместимость , причиной этому является то что однотипные пластмассы имеют равную молекулярную массу, тип пластификатора, структурное строение полимерного материалла и некоторые другие факторы, не учтенность которых снижает стойкость их кразличным хладагентам.
Состояние хладагента, находящегося в любом термодинамическом виде, может быть показано на диаграмме в виде точки, которая определяется двумя любыми параметрами, соответствующими данному состоянию.
Важнейшим теплофизическим параметром водного раствора этиленгликоля является зависимость температуры замерзания раствора от его концентрации. Эта зависимость носит нелинейный характер и температура замерзания (кристаллизации) водного раствора этиленгликоля достигает своего минимума в -65°C при концентрации 65%, затем при дальнейшем повышении концентрации до 98% температура замерзания повышается до -13°C.
В сводной таблице приведены основные физические свойства некоторых фреонов, в точм числе R22
Основными параметрами дюймовых и метрических резьб являются: форма и размер, наружный диаметр, средний диаметр, шаг резьбы и другие – представлены в прилагаемой таблице.
Одним из важнейших физико-механических свойств применяющегося в строительстве материала является теплопроводность, как способность передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разновидности температур на поверхностях, ограничивающих материал.
Температура кипения фреона зависит от его молекулярного состава, чем выше температура кипения, тем большее количество фреона системы охлаждения переходит в газообразное состояние и тем выше давление в системе.
Перевод основных величин используемых в теплоэнергетике: единиц энергии и единиц давления — представлены в таблице.
Потери давления на преодоление сил трения зависят от плотности и скорости течения теплоносителя, а также параметров трубопровода.
Метрическая и дюймовая системы применяется, к примеру, в резьбовых соединениях и винтовых передачах. Для перевода из одной системы в другую, используйте приведенную таблицу.
При выборе сечения кабелей и проводов для монтажа и проектирования схемы любой электрической установки необходимо учитывать величину максимально потребляемого нагрузкой тока.
Изменение удельной теплоемкости продуктов в интервале температур замораживания определяется в основном начальным их влагосодержанием и количеством вымороженной воды. Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при абсолютном нуле температуры (третий закон термодинамики).
Удельная теплоемкость для любого вещества есть величина переменная, она зависит от температуры и агрегатного состояния вещества. В представленной таблице указана удельная теплоемкость для жидких веществ при 20°С
Удельная теплоемкость для любого вещества есть величина переменная, она зависит от температуры и агрегатного состояния вещества. В представленной таблице указана удельная теплоемкость для твердых веществ при 20°С
В таблице приводятся в порядке возрастания значения удельной теплоемкости различных веществ, сплавов, растворов, смесей. Ссылки на источник данных приведены после таблицы.
СВОЙСТВА ХЛАДАГЕНТОВ
Хлорфторуглероды (CFC) были созданы в течение нескольких лет после открытия в 1928 г. г-ном Мидгели и его коллегами дихлордифторметана (в последствии получившего название "фреон" 12). Хлорфторуглероды (CFC) обладают низкой токсичностью и являются невоспламеняющимися и невызывающими коррозии веществами, совместимыми со многими материалами. Они также обладают такими термодинамическими и физическими свойствами, которые позволяют использовать их в самых различных целях. Хлорфторуглероды применяют в качестве холодильных агентов (первоначальная область их применения) для создания искусственного холода, кондиционирования воздуха, в тепловых насосах и для регенерации тепла, а также в качестве газообразующих средств при изготовлении изоляционных и других видов полимерных пенопластов. Кроме того, их можно использовать в качестве очищающих средств компонентов электротехнической и прецизионной механической аппаратуры, а также во многих других отраслях.
Из-за стабильности и стойкости, которые являются основой их наиболее привлекательных свойств, наряду с уровнем содержания хлора, Хлорфторуглероды сейчас ассоциируют с предполагаемым истощением защитного озонового слоя Земли. Именно поэтому фирма Дюпон объявила о своих планах снять с производства полностью галогенированные Хлорфторуглероды в ближайшее время, но в любом случае до конца нынешнего века, путем безопасного и упорядоченного перехода на изготовление альтернативной продукции. Это решение поддержали и другие производители хлорфторуглеродов, а также правительства стран, являющихся членами Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП). Все это нашло отражение в Монреальском протоколе от 1987 г.
ГИДРОФТОРУГЛЕРОДЫ (HFC) и ГИДРОХЛОРФТОРУГЛЕРОДЫ (HCFC)
Исследования показали, что именно хлор, содержащийся в молекуле хлорфторуглерода, способствует разрушению озонового слоя, и что эффект разрушения можно значительно снизить, если молекула является не полностью галогенированной, т.е. если кроме хлора, фтора и углерода в ней содержится водород.
Следовательно, фторуглеродные соединения теперь обозначаются следующим образом:
CFC, полностью галогенированные Хлорфторуглероды, применение которых стремительно сокращается. Например: CFC-11 и CFC-12.
НЕС, гидрофторуглероды БЕЗ содержания хлора, в результате чего не производящие разрушающего воздействия на озоновый слой. К сожалению, пока еще нет достаточного количества таких соединений, обладающих требуемыми свойствами, чтобы заменить все Хлорфторуглероды, применяемые в настоящее время.
Все гидрофторуглероды, например R-134а, являются новыми видами продукции.
Существует еще несколько видов фторуглеродов, содержащих только углерод и фтор, и они также не оказывают вредного воздействия на озоновый слой. Например: FC 14.
HCFC. гидрохлорфторуглероды, которые все-таки содержат хлор, но не являются полностью галогенированными. Они имеют отрицательное влияние на озоновый слой, но в гораздо меньшей степени, чем Хлорфторуглероды (более подробную информацию вы найдете в таблице "физические свойства").
Некоторые виды гидрохлорфторуглеродов, в частности HCFC-22, уже давно известны и широко применялись еще до возникновения озоновой теории. Другие же виды, например HCFC-123, являются новыми. Иногда гидрохлорфторуглероды и гидрофторуглероды собирательно называют гидрофторалканами - HFA.
Примечание: бром оказывает еще большее разрушающее воздействие на озоновый слой, чем хлор. Поэтому все ссылки на хлорированные соединения в равной или даже большей степени относятся и к соединениям брома.
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Установлено, что гидрофторуглероды и гидрохлорфторуглероды обладают свойствами и эксплуатационными характеристиками, схожими с хлорфторуглеродами, но в значительно меньшей степени влияют на окружающую среду. Некоторые из перечисленных в этой статье веществ из серии HFC и HCFC являются низкотоксичными, слабо воспламеняющимися, а в большинстве случаев и вовсе негорючими веществами, отличаются стойкостью при нормальных условиях эксплуатации, не создают эффекта "смога" при их производстве и требуют минимальной переналадки оборудования по сравнению с другими альтернативными заменителями, не относящимися к данному классу.
ТОКСИКОЛОГИЯ
Из девяти композиций, перечисленных в этом бюллетене, только HCFC-22 применялся достаточно широко и долго, что дало возможность определить величину его порогового предела и эквивалентные рейтинги по классификации других стран, например, по системе максимально допустимых концентраций (МАК), принятой в Германии.
НЕС-23, HCFC-142Ь и HFC-152a применяются в течение многих лет, но не в достаточно крупных масштабах, чтобы определить величину их порогового предела, несмотря на то, что фирмой Дюпон и другими производителями проводились токсикологические исследования.
По пяти новым изделиям ряд промышленных компаний объединили усилия в рамках ускоренного осуществления Программы по исследованию токсичности альтернативных фторуглеродов (PAFTT). Ожидается, что окончательные результаты первой части этой программы по изучению HCFC-123 и HFC-134a будут опубликованы в 1992-1993 годах. Предполагается, что вторая часть этой программы (PAFFT It) даст заключение по изделию HCFC-141 Ь приблизительно в то же время. Окончательные результаты программы PAFFT IN по исследованию HCFC-124 и HFC-125 будут представлены в 1994-1995 годах.
В настоящее время фирма Дюпон провела предварительную оценку степени токсичности на основе наиболее достоверных данных, полученных самой фирмой и взятых из других источников. Они получили название "Допустимые пределы воздействия" (AEL).
ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ
Шесть из этих композиций являются негорючими, а HCFC-141b, HCFC-142Ь и HFC-152a - слабо воспламеняющимися.
Возгорание может произойти, когда HCFC-22 или НЕС-134a смешивают с воздухом под высоким давлением и подвергают действию повышенных температур. Возможность несчастного случая маловероятна, но необходимо принять меры предосторожности, например, при производстве сварочных работ на сосуде давления, в котором содержится или содержалась смесь любого из этих соединений с воздухом или кислородом.
Трехкомпонентные смеси являются негорючими и не распадаются на горючие элементы в случае пролива или утечки.
БЕЗОПАСНОЕ ОБРАЩЕНИЕ
При работе с хладагентами НЕС, HCFC и CFC необходимо соблюдать следующие меры предосторожности. Дополнительные сведения содержатся в Руководстве по безопасности на каждое из изделий.
Не допускайте возникновения избыточных концентраций паров. Они тяжелее воздуха и могут скапливаться в низких местах. Рабочие места должны быть оборудованы соответствующей вентиляцией.
Держитесь на расстоянии от открытого пламени и горячих металлических поверхностей. Кроме опасности воспламенения самих композиций HCFC-141b, HCFC-142Ь и НЕС-152a, испарения других соединений могут разлагаться при высоких температурах, выделяя токсичные вещества или вещества раздражающего действия.
Защищайте руки и кожу от контакта с жидкими хладагентами, способными вызвать обморожение. Композиции HCFC-123 и HCFC-141b не вызывают обморожения, но удаляют жировой слой с кожи, делая ее тем самым уязвимой для инфекций.
Защищайте глаза от расплескивания жидкого хладагента.
Не допускайте перегрева баллонов, содержащих или содержавших любой из этих хладагентов.
Не допускайте повреждения баллонов.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СОВМЕСТИМОСТЬ
Хотя в большинстве случаев новые композиции можно использовать в качестве "прямых" заменителей хладагентов CFC и смесей, содержащих CFC, для получения желаемых результатов систему необходимо оптимизировать. Изменение дозировки состава позволяет использовать наилучшим образом конкретные свойства альтернативных композиций. Аналогичный процесс имел место, когда впервые внедрялись в производство хлорфторуглероды, пришедшие на смену ранее существовавшим хладагентам, которые были или токсичны, или огнеопасны, или то и другое.
Композиция HCFC-123 успешно используется для замены композиции CFC-11 непосредственно в крупных прямоточных водоохладителях, предназначенных для кондиционирования воздуха и регулирования температуры. Эксплуатационные характеристики и степень совместимости были неодинаковы, а масло использовалось то же. Следует обратить особое внимание на совместимость с эластомерными соединениями и прокладками, т.к. HCFC-123 является более сильным растворителем, чем CFC-11.
Стойкость системы HFC-134a по всей вероятности снизится, если в ней содержатся ионы хлорида. Поэтому, хотя композиция HFC-134a и является приемлемым заменителем CFC-12 в новой установке, не содержавшей ранее композиции хлорфторуглерода, ее не следует использовать в системе, ранее работавшей на CFC-12. По меньшей мере, потребуется очень тщательная промывка всей установки.
Минеральные масла, которые обычно применяются вместе с композицией CFC-12, фактически не растворяются в композиции НЕС-134a. В настоящее время создаются соответствующие масла. Трехкомпонентные смеси фирмы Дюпон, состоящие из HCFC-22, НЕС-152a и НСЕС-24 можно "подогнать" до близкого соответствия композициям СЕС-12 или R-500. Эта смесь предназначена для сервисного использования в качестве заменителя R-12 в существующих системах, когда, как предполагается, композиция CFC-12 сойдет с производства. Данная смесь растворяется в алкилбензольных маслах и совместима с ними.
Справочная информация о холодильной технике
Фреон | Хладон
R600a - изобутан. Имеет значительные экологические преимущества по сравнению с R12 и R134а.
Практические рекомендации
Изобутан горюч, легко воспламенятся и взрывоопасен, но только при взаимодействии с воздухом при объемной доле хладагента 1,3-8,5%. Нижняя граница взрывоопасное™ (1,3%) соответствует 31 г R600a на 1 м3 воздуха; верхняя граница (8,5%) - 205 г R600a на 1 м3 воздуха. Температура возгорания -460°С.
Физические свойства
| Признак | Единица измерения | R600a | ||
|---|---|---|---|---|
| Химическая формула | С4Н10 | |||
| Температура кипения | °С | -12 | ||
| Критическая температура | °С | 135 | ||
| Критическое давление | МПа | 3,65 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 0,001 | |||
Холодильные агрегаты с R600a характеризуются меньшим уровнем шума из-за низкого давления в рабочем контуре хладагента.
Так как в холодильных агрегатах R600a используется в минимальных количествах, то его не требуется утилизировать, оставшийся хладагент остается растворенным в масле.
Хладагент R600a не наносит вреда окружающей среде.
Использование изобутана в существующем холодильном оборудовании связано с необходимостью замены компрессоров на компрессоры большей производительности, т.к. по удельной объемной холодопроизводительности R600a значительно проигрывает хладагенту R12 (практически в два раза). Благодаря высоким энергетическим свойствам R600a, количество хладагента, заправляемое в холодильный агрегат, сокращается по сравнению с R12 примерно на 60 %. Вместе с нормой заправки сокращаются и заправочные допуски, вследствие чего холодильный агрегат следует заправлять R600a особенно тщательно.
Баллоны по 6,0 кг, 0,420 кг.
Рекомендуемые масла
Минеральные: ХФ12-16, Mobil Gargoyle Arctic Oil 155 и 300, Suniso 3GS и 4GS.
Фреон R507
Характеристики и назначение
R507 - это азеотропная смесь для замены R502 и R22
При применении хладагента R507 следует отказаться от использования деталей из цинка, магния, свинца и сплавов алюминия ссодержанием магния более 2%. Испытания, проведенные с влажным R507 показали хорошую гидролизную стойкость и отсутствие коррозионных повреждений на металлах, таких как ферритная сталь, V2A, медь, латунь или алюминий. Лишь незначительное набухание происходит при воздействии R507 на следующие пластмассы или эластомеры: полиамид (РА), эпоксидная смола, фенольная смола, политетрафторэтилен (PTFE), полиацетал (РОМ), хлорпренкаучук (CR) акрилнитрил-бутадиенкаучук (NBR) и гидрированный акрилнитрил-бутадиенкаучук (HNBR). Здесь также необходимо учесть возможное влияние смазочного вещества.
Также см. таблицу «Совместимость хладагентов с пластмассами, эластомерами и металлами».
| Признак | Единица измерения | R507 | ||
|---|---|---|---|---|
| Состав | R143/R125 (50/50%) | |||
| Температура кипения | °С | -46,7 | ||
| Критическая температура | °С | 71 | ||
| Критическое давление | МПа | 3,72 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 3900 | |||
Хладагент разработан для ретрофитанизкотемпературныххолодильных систем, работающих на R502, и для заправки нового оборудования с применением полиэфирных масел.
Смесь R507 еще более эффективна по сравнению с R502, когда перед поступлением в регулирующий вентиль жидкий хладагент переохлаждается.
R507 - азеотропная смесь, ведущая себя какоднокомпонентная жидкость, и потому при ее применении не возникает проблем, связанных с разделением компонентов. Вследствие этого при заправке хладагент R507 может быть как в жидкой, так и в газообразной фазе, что позволяет без труда восстанавливать его нехватку после утечки и последующих ремонтных работ.
Баллоны по 11,3 кг.
Рекомендуемые масла
R507 требуются синтетические смазочные материалы, например полиэфирные масла. Mobil EAL Arctic 22 СС, 32,46,68,100, PLANETELF ACD 32,46,68, 100, Suniso SL 32,46,68,100, BITZER BSE 32.
Фреон R410 a
Цена: 4000 руб./шт. (11,3 кг)
R410a - это квазиазеотропная смесь R125 и R32, т.е. при утечке практически не меняет своего состава, а значит оборудование может быть просто дозаправлено.
Практические рекомендации
Негорючий газ. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Контакт с некоторыми активными металлами при определенных условиях (например, при очень высоких тем пературах и/или давлении) может привести к взрыву или возгоранию.
| Признак | Единица измерения | R410a | ||
|---|---|---|---|---|
| Состав | R125/R32 (50/50%) | |||
| Температура кипения | °С | -51,53 | ||
| Критическая температура | °С | 72,13 | ||
| Критическое давление | МПа | 4,93 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 1890 | |||
Является заменой для R22, предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха высокого давления. Очень перспективным является использование хладагента R410a в тепловых насосах после временной работы на пропане, так как при этом по сравнению с R22 и пропаном возможно значительное уменьшение конструктивных размеров. R410a сохраняет свои эксплуатационные свойства гораздо дольше, чем R22. Удельная холодопроизводительность R41 Оа примерно на 50% больше, чем у R22 (при температуре конденсации 54 °С), а рабочее давление в цикле на 35-45% выше, чем у R22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в компрессор и теплообменники, а следовательно фреон R410a не может использоваться в качестве ретрофитного (замещающего) хладагента для R22. Поскольку плотность R410a выше, чем R22, компрессоры, трубопроводы и теплообменники могут иметь меньшие размеры.
Рекомендуемые масла
Синтетические полиэфирные: PLANETELF ACD с вязкостью 32,46,68,100 в канистрах, Suniso SL 32,46, 68,100, Mobil EAL Arctic 32,46,68,100, BITZER BSE 32
Фреон R407 c
Хладагент R407c - зеотропная смесь R32/R125/R134а (массовые доли компонентов соответственно 23/25/52%) с температурным глайдом около 7° К. Разработан в качестве основной замены R22. При обычных температуре и давлении - это бесцветный газ.
Следует избегать присутствия хладагента в воздухе в высоких концентрациях. Поскольку газообразный хладагент тяжелее воздуха, он скапливается внизу, поэтому нужно предусмотреть возможность вентиляции именно нижней части помещения. Хладон не воспламеняется на открытом воздухе.
Запрещено хранение и использование около открытого огня, горячих поверхностей, в т.ч. нагревателей, в условиях высокой влажности.
Несовместим с магнием и его сплавами, в которых его содержание выше 2%. С калием, барием и другими щелочными металлами идут экзотермические реакции. Продуктами термического разложения и гидролиза хладагента являются галоидные кислоты.
Также см. таблицу «Совместимость хладагентов с пластмассами, эластомерами и металлами».
| Признак | Единица измерения | R407c | ||
|---|---|---|---|---|
| Химическая формула | R32/R125/R134a (23/25/52%) | |||
| Температура кипения | °С | -43,56 | ||
| Критическая температура | °С | 86,7 | ||
| Критическое давление | МПа | 4,63 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 1600 | |||
Хладагент R407c по энергетической эффективности близок к R22 и рассматривается как оптимальная альтернатива R22. В настоящее время его широко используют в системах кондиционирования воздуха. Не требуется вносить значительных изменений в холодильную систему.
При эксплуатации зеотропных смесей появился ряд проблем. Это наличие «температурного глайда», изменение состава смеси в случае утечки одного из компонентов, несмешиваемость с минеральными маслами, парожидкостное разделение зеотропных смесей в каждом элементе системы: компрессоре, теплообменных аппаратах, конденсаторе и испарителе; различная растворяемость компонентов смеси в холодильном масле.
Обязательно нужно обращать внимание на то, что R407c нужно заполнять только из жидкой фазы. Состав газовой фазы в баллоне отличается от спецификации.
Рекомендуемые масла
Синтетические полиэфирные: используется с полиэфирным маслом 160 PZ Maneurop, которое и предназначено для работы совместно с хладагентом R407c, а также с Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100, PLANETELF ACD 32, 46, 68,100, Suniso SL 32, 46, 68,100, BITZER BSE 32.
Фреон R404 a
R404a - это бесцветный газ, квазиазеотропная смесь R125/R143a/R134а. Температурный глайд менее 0,5 К.
Заменитель R22 и R502.
Компонентом R404a служит R143a, который в чистом виде становится горючим при давлении 105 Па и температуре 177°С, а в смеси с воздухом - при объемной доле 60%. Даже при низких температурах и высоком давлении происходит возгорание. Поэтому R404a не следует смешивать с воздухом при высоких температурах и использовать сжатый воздух.
Физические свойства
| Признак | Единица измерения | R404a | ||
|---|---|---|---|---|
| Состав | R125/R143a/R134a (44/52/4%) | |||
| Температура кипения | °С | -46,7 | ||
| Критическая температура | °С | 72,7 | ||
| Критическое давление | МПа | 3,735 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 3750 | |||
Хладагент R404a первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. Некоторым производителям рефрижераторных контейнеров удалось к настоящему времени приспособить R404a в качестве стандартного хладагента для работы в области низких температур. В зависимости от условий эксплуатации обеспечиваются повышение холодопроизводительности на 4-5 % и снижение температуры нагнетания в компрессоре до 8 % по сравнению с аналогичными характеристиками R502. После поступления в продажу с конца 1993г. R404a первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. В настоящее время R404a применяют в качестве заменителя R502 при ретрофите систем. При этом необходима замена минерального масла на полиэфирное и фильтра-осушителя. Изменение состава смеси, циркулирующей в холодильной системе, может привести к ухудшению ее энергетических характеристик, особенно в схемах с ресивером или при значительной длине трубопроводов.
Баллоны по 10,9 кг.
Рекомендуемые масла
PLANETELF ACD 32,46, 68, Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100, Suniso SL 32,46, 68
Фреон R134 a
R134a - это бесцветный газ. Его используют для замены R12.
Хладон R134 a не токсичен и не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при попадании воздуха в систему и сжатии могут образовываться горючие смеси. Не следует смешивать R134а с R12, так как образуется азеотропная смесь высокого давления с массовыми долями компонентов 50 и 50%. Давление насыщенного пара этого хладагента несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,16 и 1,08 МПа при 45°С).
Также см.таблицу «Совместимость хладагентов с пластмассами, эластомерами и металлами
| Признак | Единица измерения | R134a | ||
|---|---|---|---|---|
| Химическая формула | C2F4H2 | |||
| Температура кипения | °С | -26,5 | ||
| Критическая температура | °С | 101,5 | ||
| Критическое давление | МПа | 4,06 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 1300 | |||
В холодильных установках, работающих при температурах кипения ниже -15 °С, энергетические показатели R134a хуже, чем у R12 (на 6% меньше удельная объемная холодопроизводительность при -18 °С и холодильный коэффициент). В таких установках целесообразно применять хладагенты с более низкой температурой кипения либо компрессор с большей холодопроизводительностью. В среднетемпературных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха холодильный коэффициент R134a равен коэффициенту для R12 или выше его. В высокотемпературных холодильных установках удельная объемная холодопроизводительность при работе на R134a также несколько выше (на 6% при t0=10°С), чем у R12. Из-за значительного потенциала глобального потепления GWP рекомендуется применять R134а в герметичных холодильных системах.
Хладагент R134a широко используют во всем мире в качестве основной замены R12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха в зданиях и промышленных помещениях, а также на холодильном транспорте. Хладагент можно использовать и для ретрофита оборудования, работающего при более низких температурах. Однако в этом случае, если не заменить компрессор, то холодильная система будет иметь пониженную холодопроизводительность.
Вместе с тем в водоохладительных установках с винтовыми и центробежными компрессорами применение R134а имеет определенные перспективы.
Баллоны по 13,6 кг., спецконтейнеры, ISO-танки.
Рекомендуемые масла
Синтетические: PLANETELF ACD 32,46, 68, Mobil Arctic Assembly Oil 32, Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100, Suniso SL 32, 46, 68, BITZER BSE 32
Фреон R22
Цена: 8000 руб./ шт.
Хладон R22 широко используется в промышленности, главным образом в качестве хладагента. Относится к группе гидрохлорфторуглеродов. Наиболее популярный аэрозольный пропеллент из числа гидрохлорфторуглеродов.
Это бесцветный газ со слабым запахом хлороформа. Экологические свойства хладагента 22 значительно лучше, чем у R12 и R502.
Преимущества применения данного хладона связаны с тем, что:
- Нетоксичен и не взрывоопасен;
- Имеет низкую температуру нагнетания при сжатии в компрессорах;
- Обладает хорошими (по сравнению с другими хладонами) теплофизическими и термодинамическими характеристиками;
- Химически нейтрален к большинству конструкционных материалов;
- Имеет довольно низкий озоноразрушающий потенциал (ОРП = 0,05; по этому показателю данный хладон близок к аммиаку).
Фреон R22 при контакте с пламенем и раскаленными поверхностями разлагается с образованием токсичных продуктов. По сравнению с R12 хладагент R22 хуже растворяется в масле, но легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам. Диапазон температур кипения от +10 до -70 °С при температуре конденсации не выше 50 °С. Одноступенчатое сжатие рекомендуется применять до температур кипения не ниже -35 °С.
| Признак | Единица измерения | R22 | ||
|---|---|---|---|---|
| Химическая формула | CF2CIH | |||
| Температура кипения | °С | -40,85 | ||
| Критическая температура | °С | 96,13 | ||
| Критическое давление | МПа | 4,986 | ||
| Озоноразрушающий потенциал, ODP | 0,050 | |||
| Потенциал глобального потепления, GWP | 1700 | |||
Хладон 22 используют для получения низких температур в машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами одно- и двухступенчатого сжатия, а также в бытовых холодильных машинах. В холодильных установках, работающих на фреоне 22, необходимо использовать минеральные или алкилбензольные масла.
Хладон 22 имеет гораздо более высокое давление в области высоких температур, чем R12, поэтому не является его эквивалентным заменителем.
Заменители R22: R404a, R407c, R410a, R507.
Баллоны 13,6 кг., 22,7 кг, спецконтейнеры по 900 кг, ISO-танки, также разливается в тару покупателя.
Рекомендуемые масла Минеральные: ХФ 22-24, Mobil Gargoyle Arctic Oil 155, 300, Mobil Gargoyle Arctic SHC 400, Mobil Gargoyle Arctic SHC 200, Mobil EAL Arctic 32,46,68,100, LUNARIA SK, Suniso 3GS, 4GS, Bitzer B5.2, Bitzer B100.
Альтернативные многокомпонентные хладагенты групп ГФУ
Хладагент R404A. Это близкозеотропная смесь R125/R143a/R134a с соотношением массовых долей компонентов 44/52/4. Температурный глайд менее 0,5 К. Основные физические свойства R404A приведены в таблице, а характеристики на линии насыщения - в приложении 13.
В зависимости от условий эксплуатации обеспечиваются повышение холодопроизводительности на 4. 5 % и снижение температуры нагнетания в компрессоре до 8 % по сравнению с аналогичными характеристиками R502.
После поступления в продажу с конца 1993 г. R404A первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. В настоящее время R404A применяют в качестве заменителя R502 при ретрофите систем. При этом необходима замена минерального масла на полиэфирное и фильтра-осушителя.
Изменение состава смеси (R404A), циркулирующей в холодильной системе, может привести к ухудшению ее энергетических характеристик, особенно в схемах с ресивером или при значительной длине коммуникационных линий.
Компонентом R404A служит R143a, который в чистом виде становится горючим при давлении 1*10 5 Па и температуре 177 o С, а в смеси с воздухом - при объемной доле 60 %. При низких температурах для возникновения горючести требуются высокие давления. Поэтому R404A также не следует смешивать с воздухом или пользоваться и допускать присутствия высоких концентраций воздуха с давлением выше атмосферного или при высоких температурах.
Хладагент R407C. Торговая марка SUVA ® 9000. В качестве альтернативы хладагенту R22 фирма "Du Pont" для использования в системах кондиционирования воздуха разработала хладагент R407C, у которого значения давлений кипения и конденсации близки соответствующим значениям для R22. Основные характеристики R407C приведены в приложении 18, а характеристики на линии насыщения - в приложении 15.
Хладагент R407C - зеатропная смесь R32/R125/R134a (массовые доли компонентов соответственно 23/25/52%). Вначале был создан хладагент следующего состава: 30/10/60 %. Позднее с целью уменьшения пожароопасности массовые доли компонентов были изменены: 23/25/52% (R407C); 20/40/40% (R407A); 10/70/20% (R407B); 10/45/45 % (FX40).
Основное преимущество заключается в том, что при переходе с R22 на R407C не требуется значительного изменения холодильной системы. В настоящее время R407C рассматривают как оптимальную альтернативу R22 по холодопроизводительности и давлению насыщенных паров.
На рынке хладагентов R407C широко представлен и покупают его в тех случаях, когда необходимо либо заменить R22 в действующем оборудовании (при незначительных изменениях), либо подобрать хладагент вместо R22 для нового оборудования.
Вместе с тем большинство компаний озабочены большим температурным глайдом D tgl = 5. 7 К, характерным для R407C, поэтому массовые доли компонентов предлагаемых смесей варьируют в широких пределах. Данный недостаток значительно затрудняет обслуживание холодильных систем. Так, в системах с несколькими испарителями возможно нарушение исходной концентрации рабочего вещества, заправленного в систему. Аналогичные трудности возникают и в холодильных системах с затопленным испарителем.
При использовании R407C не требуется вносить существенные изменения в конструкцию холодильной установки - приходится лишь заменить холодильное масло на полиэфирное, а также эластомеры, адсорбенты фильтров-осушителей и предохранительные клапаны. Совместимые с R407C полиэфирные масла чрезвычайно гигроскопичны. Это предъявляет жесткие требования к технологии сборки холодильной машины. Кроме того, для R407C характерны очень низкие (на 25. 30 % ниже, чем для R22) значения коэффициента теплопередачи, поэтому теплообменные аппараты холодильных систем, работающих на R407C, оказываются более металлоемкими.
Утечки из холодильной системы будут приводить к изменению состава хладагента и его растворимости в холодильном масле, что отразится на энергетической эффективности и условиях теплообмена в испарителе и конденсаторе. Изменение состава хладагента в процессе эксплуатации затруднит регулирование и усложнит процедуру дозаправки. Отсутствие контроля за концентрацией масла в испарителе может отразиться на эффективности протекающих в нем процессов теплообмена. Так, присутствие в рабочем веществе 0,2 % полиэфирного масла снижает коэффициент теплопередачи R407C на 2 %. При содержании 2 % масла в хладагенте коэффициент теплопередачи уменьшается на 14 %.
Примечания: 1.Температура кипения 7,2 o С, температура конденсации 43,3 o С, температура перегрева на всасывании в компрессор 15,5 o С, температура переохлаждения перед регулирующим вентилем 40,6 o С. 2. Q0 R407C, Q0 R22 - xoлoдопроизводительность при работе соответственно на R407C и R22.
Как видно из таблицы, по сравнению с R22 хладагент R407C оказывает значительно менее вредное воздействие на окружающую среду (значение потенциала глобального потепления GWP у R407 почти такое же, как и у R22, потенциал разрушения озона ODP равен нулю).
При более низкой температуре нагнетания и немного более высоком давлении нагнетания энергетическая эффективность R407C близка к энергетической эффективности R22.
В таблице приведены действительные сравнительные характеристики различного оборудования, изготовленного для работы на R22, при эксплуатации на R407C как в режиме холодильной машины, так и в режиме теплового насоса (оборудование не претерпело никаких изменений при переводе на R407C).
* Условия испытаний (А и В) при работе в режиме охлаждения установлены Министерством энергетики США.
** Условия испытаний (Е и Н) при работе в режиме нагрева - тем же ведомством.
Примечание. За 100 % приняты показатели при работе на R22.
Из таблицы следует, что холодопроизводительность этой зеотропной смеси примерно на 2. 5 % меньше, чем у R22.
Диапазоны применения R407C: А - температура всасывания 25 o С; В - перегрев всасываемого пара 20К; С - перегрев всасываемого пара 11К; tK, t0 - температуры соответственно конденсации и кипения
Важно, что R407C не предназначен для работы в смеси с другими хладагентами. Добавление R407C к любому другому хладагенту может вызвать существенные изменения в показателях эффективности работы холодильной системы. Диапазоны применения хладагента R407C представлены на рисунке.
Перед проведением операций по замене смеси традиционный хладагент + минеральное масло на смесь R407C + полиэфирное масло обращают внимание на химическую совместимость последней с пластиками и эластомерами. Как показали исследования, не существует ни одной группы эластомеров или пластиков, которая бы подходила ко всем альтернативным хладагентам. Рекомендуется перед заменой хладагента и внесением конструктивных изменений в холодильную систему по отношению к таким ее элементам, как прокладки, уплотнения и поршневые кольца, проконсультироваться с производителем оборудования.
Холодильное масло подбирают с учетом трех факторов: возврата масла в компрессор; смазывающей способности и совместимости с материалами элементов холодильной установки. Для использования в сочетании с R407C рекомендуются полиэфирные масла. Производителей полиэфирных масел много, поэтому перед выбором масла необходимо проконсультироваться с представителем фирмы-изготовителя компрессора, а также другого оборудования, входящего в холодильную систему. Так, фирма "Copeland" рекомендует масла "Mobil EAL Arctic 22 СС" и "ICI Emkarate RL 32 CF".
Поглощение влаги полиэфирным маслом (1) по сравнению с минеральным (2) в частях на миллион по массе при температуре 25 o С и относительной влажности 50 % (по данным фирмы "Copeland")
Недостаток полиэфирных холодильных масел - большая гигроскопичность по сравнению с минеральными (рис. выше). Для поглощения влаги маслом достаточен лишь кратковременный контакт его с окружающей средой, что делает масло непригодным для использования в холодильной системе. Поскольку полиэфирное масло более предрасположено к удерживанию влаги, чем минеральное, ее гораздо труднее удалить, применяя вакуум. Поэтому рекомендуется заправлять систему полиэфирным маслом, массовая доля влаги в котором не более 50 млн -1 . При помощи фильтра-осушителя соответствующего размера можно поддержать массовую долю влаги в системе на уровне менее 50 млн -1 . Если содержание влаги в масле, заправленном в холодильную систему, достигает недопустимо высокого уровня, то это может привести к появлению коррозии и осаждению меди на сопряженных деталях.
Хорошее вакуумирование снижает остаточные следы влаги до 10 млн -1 . Систему вакуумируют до давления 0,3*10 2 Па или ниже. Если неизвестно, какое количество влаги присутствует в системе, следует взять пробу масла и проверить его на наличие влаги.
Обычно смотровое стекло (индикатор влаги), которое есть в действующей установке, можно использовать с новыми хладагентами и маслами. Однако индикатор влаги может давать неправильные показания. Действительный уровень влаги в масле будет выше, чем видно в смотровом стекле. Это происходит в результате высокой гигроскопичности полиэфирного масла.
Так как полиэфирные смазочные масла обладают гигроскопичностью и абсорбируют воду, особое внимание следует уделять их транспортированию и хранению. Контакт этих масел с воздухом должен быть сведен к минимуму, хранить их следует в герметичных металлических емкостях. При замене во время ретрофита смеси R22 + минеральное масло на смесь R407C + полиэфирное масло для достижения эквивалентной растворимости хладагента и масла остаточное количество минерального масла в системе не должно превышать 5 % общего количества масла в системе. Допустимое остаточное количество минерального масла в холодильной системе зависит от ее конфигурации и от рабочих условий. Если в холодильном контуре появляются признаки падения интенсивности теплообмена в испарителе или наблюдается ухудшение возврата масла в компрессор, то, возможно, требуется дальнейшее снижение количества остаточного минерального масла. После проведения ряда смен масла с использованием полиэфирного масла остаточная концентрация минерального масла обычно снижается до минимального уровня. В настоящее время производителями масла разработана методика определения в "полевых" условиях содержания минерального масла в полиэфирном.
Как уже было сказано, снижение эффективности работы холодильной системы может происходить из-за утечек хладагента.
Если в работающей холодильной системе происходит утечка и жидкости, и пара R407C из той части, где находится парожидкостная смесь (теплообменники или ТРВ), состав оставшейся части хладагента практически остается таким же, каким он был первоначально. После дозаправки до первоначального количества хладагента в системе ее производительность восстанавливается. Однако если происходит утечка пара из парожидкостной зоны неработающей системы, состав оставшейся части хладагента изменяется. В оставшейся части повышается концентрация высококипящего компонента (R134a), концентрация низкокипящих компонентов (R32 и R125) понижается. Следствием изменения концентраций компонентов, составляющих хладагент, является изменение состава смеси R407C и зависящих от него параметров работы холодильной системы (табл. ниже). Данные, приведенные в этой таблице, относятся к работе холодильной компрессионной машины, где хладагентом служил R407C, по теоретическому циклу, причем после 50%-ной (по массе) утечки из паровой фазы были проведены многократные дозаправки.
На основании исследования процессов утечки и дозаправки R407C, проведенного фирмой "Du Pont", сделаны три важнейших вывода:
- при утечке из паровой фазы уменьшается концентрация R32 (воспламеняемого компонента смеси), поэтому смесь остается негорючей;
- в процессах утечки и дозаправки энергетическая эффективность системы остается неизменной, а температура и давление нагнетания уменьшаются;
- после четырех циклов 50%-ной утечки и дозаправки производительность снижается на 9 %.
Данные, приведенные в таблице, относятся к теоретическому исследованию работы холодильной системы в наихудших условиях. На практике же происходящие с хладагентом изменения, как правило, менее значительны. Есть экспериментальные данные о том, что для теплового насоса после второй дозаправки производительность стабилизировалась на значении, на 4 % меньшем, чем при первоначальной заправке.
* Относительный холодильный коэффициент при первоначальной заправке R407C принят за 100%.
** Относительная холодопроизводительность при первоначальной заправке принята за 100%.
Хладагент R507. Торговая марка "Genetron AZ50" ("Allied Signal"). Состав смеси: R125 и R143a соответственно по массе 50 и 50 %. Температура кипения -46,7 o С (приложение 16). Молекулярная масса 98,86 г/моль. Потенциал разрушения озона ODP = О, потенциал глобального потенциала GWP = 3900. Хладагент разработан для ретрофита низкотемпературных холодильных систем, работающих на R502, и для заправки нового оборудования в сочетании с применением полиэфирных масел. Характеристики хладагента R507 приведены ниже:
По характеристикам азеотропный хладагент R507 близок к R502. При использовании R507 холодильный коэффициент цикла меньше на 8. 11 %, а холодопроизводительность - на 1. 3 %, чем в холодильных системах, работающих на R502. Однако более низкие (на 6. 9 o С) значения температуры нагнетания позволяют применять этот хладагент в тех низкотемпературных системах, где использование R502 встречает ограничения. Близкие к R502 значения плотности альтернативного хладагента R507 на входе в компрессор и степени сжатия указывают на необходимость самых минимальных изменений в конструкции действующих компрессоров.
Хладагент R410A. Торговая марка SUVA ® 9100. Представляет собой двойную азеотропную смесь гидрофторуглеродов R32 и R125 при равных массовых долях компонентов (50 и 50 %). Потенциал разрушения озона ODP = 0. Потенциал глобального потепления HGWP = 0,45. Он служит хладагентом, альтернативным R22, и предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха высокого давления. Удельная холодопроизводительность R410A примерно на 50 % больше, чем у R22 (при температуре конденсации 54 o С), а рабочее давление в цикле на 35. 45 % выше, чем у R22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в компрессор и теплообменники, а следовательно, к возрастанию капитальных затрат. Характеристики хладагента R410A на линии насыщения и его физические свойства приведены в приложениях 17, 18.
Поскольку плотность R410A выше, чем R22, компрессоры, коммуникационные линии и теплобменники должны иметь меньшие размеры.
В холодильных системах, работающих на R410A, рекомендуется использовать полиэфирные масла.
Хладагент R508B. Торговая марка SUVA ® 95. Представляет собой азеотропную смесь R23 и R116 при соотношении массовых долей компонентов 46 и 54 %. Температура кипения -88,3 o С. Потенциал разрушения озона ODP = 0. Предназначен для замены R503, R13 и R23 в низкотемпературном оборудовании. В качестве холодильного масла рекомендуется полиэфирное. Физические свойства R508B приведены в приложении 18.
Читайте также: