Как не стоит писать о хладагентах

Как выбрать хладагент

1. «Чтобы состав был подходящим, соответствовал вашим задачам, он должен обладать определенными физическими, химическими и термодинамическими свойствами, которые делают его безопасным во время использования». — безопасность не единственный критерий выбора хладагента.

2. «Хладагенты — жизненно важные жидкости холодильной системы». — вещества было бы точнее, хладагент в парокомпрессионном цикле бывает в разных фазовых состояниях.

3. «Любое вещество, которое превращается из жидкости в пар и наоборот, может действовать как хладагент. Не существует самого хорошего реагента, который можно было бы универсально адаптировать ко всем типам оборудования». — разные термины — хладагент, реагент….

4. «Обозначим важные параметры жидкости, чтобы она могла использоваться в качестве охладителя...» — то же самое — терминология должна быть единой.

5. «Низкая t °C кипения, она должна быть ниже температуры окружающей среды при атмосферном давлении.» — не с первого раза понял, о чем идет речь, но термин «температура кипения» тут не применим.

6. «Точка кипения обязана находиться в устойчивом состоянии, чтобы сохранялась способность поглощения тепла.» — даже не буду придираться к термину «тепло», что относится больше к ощущениям. Но что значит устойчивой состояние…

7. «Чем выше скрытый уровень парообразования, тем больше тепла поглощается на килограмм используемого хладагента.» — теплота парообразования, но не уровень.

8. «Невоспламеняемость, взрывобезопасность, не токсичность.» — самый эффективный хладагент — аммиак — токсичен и горюч.

9. «Химическая стабильность состава способствует его многократному повторению изменения состояния» — поясню — хладагент не должен разлагаться в процессе фазовых переходов.

10. «Жидкость не должна вызывать коррозию металла, для обеспечения возможности использования обычных материалов в конструкции системы и длительного срока службы всех компонентов.» — опять возвращаемся к аммиаку — разрушает медь, но работает со сталью и алюминием. Эти свойства хладагентов должны учитываться при конструировании холодильной системы.

11. «Реагенты с высоким давлением конденсации (более 25-28 кг / см 2) требует массивного оборудования. Вакуумный режим (менее 0 кг / см 2) создает возможность проникновения воздуха в систему. Простое обнаружение и локализация утечек.
Безвредность для масел, свойства охладителя не должны влиять на смазывающее действие.» — широко применяемые хладоны растворимы в масле и снижают вязкость, что отрицательно влияет на пары трения. Нужно обращать на это внимание при выборе масла.

12. «Температура замерзания должна быть значительно ниже любой t °C, при которой может работать испаритель.
Пар обязан не конденсироваться при t°C, превышающей критическое значение, независимо от того, насколько высокое давление. У большинства хладагентов эта температура выше 93 °C.» — выше критической точки конденсации вообще нет, там вещество находится в особом состоянии.

13. «Умеренный удельный объем пара, для минимизации размера компрессора.» — «умеренный удельный объем пара» — плотность или удельный объем газа на всасывании.

14. «Низкая стоимость, чтобы поддерживать цену на оборудование в разумных пределах и обеспечивать надлежащее обслуживание.» — тут речь идет о стоимости владения.

15. «Вышеперечисленные характеристики важны для определения критериев выбора подходящего состава.»
«Идеальный хладагент поглощает все испарения от компрессора, конденсируя их.» — что за испарения? Компрессор что-то испаряет? Не знал…

16. «К сожалению, все охладители, циркулируя в системе, возвращают часть тепла обратно, снижая производительность оборудования.» — тут вообще не понял.

17. «Типичная система имеет множество датчиков, которые сообщают о состоянии хладагента в различных ее точках, множество элементов управления позволяют вносить корректировки, когда возникает необходимость.» — датчики сообщают не о состоянии хладагента, а о параметрах системы.

18. «Эти устройства важны для поддержания желаемых условий изменения охлаждающей нагрузки.» — холодильная система реагирует на изменение нагрузки и поддерживает параметр среды, но никак не влияет на условия изменения.

19. «Эффективное применение охладителя подразумевает понимание его связи между давлением и температурой в системе. Не менее важно представлять, как происходит поглощение тепла, когда он превращается из жидкости в пар и обратно. Эти свойства отличают друг от друга разные составы.» — вопросы эффективности мы будем рассматривать дополнительно. Но зачем представлять как происходит поглощение теплоты… особенно при переходе пара в жидкость теплота наоборот выделяется.

20. «Идеальный вариант должен обладать следующими характеристиками, рассмотрим какие они бывают:
система обязана уметь работать при увеличении давления;» — какого давления?

21. «критическая t°C жидкости должна быть выше температуры конденсации, t°C замерзания ниже t°C испарения, t°C кипения низкая;» — опять мешанина терминов — существуют транс и сверх критические циклы, температуры испарения и кипения отличаются, поэтому трудно понять о чем идет речь

22. «удельный объем обязан иметь низкое значение в паровой фазе и высокое в жидкой;» — да никому он не обязан!

23. «энтальпия — большое значение скрытой теплоты испарения;» — это разные термины! Скрытая теплота парообразования может быть определена как разница соответствующих энтальпий!

24. «соответствующая плотность, энтропия.» — мы уже говорили про удельный объем, который есть величина обратная плотности. А как учитывать энтропию…

25. «Легко понять, что ни одно из известных изделий не отвечает всем этим качествам. Другими словами, идеального варианта не существует, поэтому исходя из баланса плюсов и минусов, следует выбирать тот, который соответствует наибольшему количеству этих характеристик. Важные свойства, влияющие на производительность и эффективность:
За исключением очень маленьких систем, желательно иметь высокое значение «скрытой теплоты», чтобы вес вещества на единицу мощности был минимальным.» — а для малых холодильных установок это не нужно?

26. «В результате вы значительно увеличите производительность, эффективность компрессора, что снизит потребление энергии.» — потребление энергии зависит не только от скрытой теплоты парообразования, и опять же — для малых холодильных машин эффективность не главное?

26. «Лучше иметь низкую удельную теплоемкость изделия в жидком состоянии, высокое значение в парообразном, поскольку увеличивается охлаждающий эффект на единицу веса.» — вообще не понятно, особенно когда мы имеем дело с фазовыми переходами, где значение скрытой теплоты существенно выше теплоемкости.

27. «При небольших степенях сжатия охладителя будет наблюдаться низкое энергопотребление, высокий КПД, что особенно важно в маленьких системах, поскольку это позволяет использовать мобильные компрессоры.» — что есть мобильные компрессоры?

28. «Благодаря увеличению проводимости, коэффициенты теплопередачи могут быть улучшены, особенно в случае жидкостного охлаждения, тем самым уменьшая размер и стоимость оборудования.» — тут снова термины — что за проводимость? Жидкостное охлаждение?

29. «Отношение давления к температуре хладагента должно быть выше атмосферного. Это минимизирует возможность попадания воздуха, влаги в систему при утечке.» — имеется ввиду, что давление насыщенных паров при соответствующей температуре должно быть выше атмосферного.

30. «Давление конденсации обязано иметь низкие показатели, это позволяет использовать легкие материалы в конструкции оборудования, уменьшая его размер, стоимость.» — легкость и прочность разные свойства.

Данная статья производит удручающее впечатление и не позволяет получить полноценную информацию по важной теме. Однако, «критикуешь — предлагай» (с)

Привожу выдержки из курса лекций, которые читал в МГТУ им. Н. Э. Баумана:

• Давление кипения. Давление кипения (абсолютное) должно составлять, по меньшей мере, 1 бар, абс. При таком давлении воздух и вода не проникают в систему в случае небольших протечек или при использовании в системах сальниковых компрессоров.
• Давление конденсации. Давление конденсации должно быть минимальным, чтобы не усложнять конструкцию системы и сократить потребление энергии. Рабочее давление в системе зависит от типа хладагента и конденсатора.
• Разность давлений. Размер двигателя компрессора зависит от разности давлений pc – po (разность между давлением конденсации и кипения). Она должна быть как можно меньше.
• Степень сжатия. Степень сжатия должна быть как можно меньше. С ростом степени сжатия pc/po снижается коэффициент подачи компрессора λ и, следовательно, его производительность. Поэтому следует использовать хладагент с плоской кривой упругости пара.
• Температура в конце сжатия. Учитывая, что смазочные материалы сохраняют стабильность в ограниченном диапазоне температур, температура в конце сжатия должна быть как можно ниже. Температура зависит от хладагента, степени перегрева всасываемого пара, а также от давления конденсации в системе и компрессоре. Критическая температура внешней стенки трубопровода составляет от 120 до 140 °C. Поэтому решающим фактором является температура пластин клапана на компрессоре, которая составляет около 160 °C. При более высокой температуре масло начинает коксоваться.
• Коэффициент растворимости в воде. Присутствие воды в системе охлаждения нежелательно. Чем выше коэффициент растворимости хладагента в воде, тем больше влаги он может поглотить, предохраняя тем самым систему от поломок. Учитывая способность сложноэфирных синтетических масел и полиалкиленгликолевых масел поглощать воду в большом количестве, уровень влажности в системе необходимо контролировать. Поставляемые хладагенты содержат остаточную влагу в количестве, не превышающем 20 промилле.
• Удельная теплота парообразования и плотность газа на всасывании. Чтобы сделать вывод об охлаждающих свойствах определенного хладагента, необходимо учитывать эти две переменные. Чем большей удельной теплотой парообразования обладает хладагент, тем меньший рабочий объём цилиндров компрессора потребуется для достижения той же самой холодопроизводительности. Чтобы компрессор доставлял максимальное количество хладагента за один ход поршня, хладагент при входе в компрессор должен обладать максимально возможной плотностью.
• Смешиваемость/растворяемость с маслами. Для нормальной циркуляции масла в охлаждающих системах необходима стопроцентная смешиваемость жидкого хладагента с маслом. При полной нерастворимости масла в хладагенте, как, например, в случае с аммиаком, применяются масла со специфическими свойствами или специальную конструкцию холодильной системы. Однако некоторые типы хладагентов не смешиваются со смазочными материалами ни при каких условиях. Этот «промежуток несмешиваемости» играет важнейшую роль в циркуляции масла. Если пропорция масла и хладагента находится в этом промежутке, могут возникнуть сбои в работе системы охлаждения, связанные с доставкой масла. Кривая промежутка несмешиваемости зависит от типа хладагента и смазочного масла.

Химические свойства

Химическая активность хладагента по отношению к смазочным и другим видам материалов недопустима при любых условиях работы системы. Сами хладагенты обладают средней химической активностью. Этот факт следует принимать в расчет при смешивании хладагента и масла.

Физиологические свойства

Хладагент должен иметь высокую физиологическую совместимость (отсутствие токсичности). Для R 134a максимально допустимая концентрация (предельное значение) составляет 1000 промилле. Вдыхание его паров при малой концентрации в течение промежутка до 8 часов не оказывает вредного воздействия на организм человека. Высокое содержание хладагента в воздухе может привести к удушью, т.к. снижается доля кислорода (особенно у пола, т.к. R 134a, а также другие хладоны, тяжелее воздуха). Более того, могут появиться головная боль, тошнота, потеря сознания.
Под воздействием открытого огня, ультрафиолета, при контакте с горячими или раскаленными металлическими поверхностями, хладагент распадается; продукты распада хладагента ядовиты.

Соответствие требованиям по охране окружающей среды

Использование, производство и утилизация хладагентов не должны оказывать отрицательного влияния на окружающую среду.
Как видно, в материале много общего с первоначальной статьей, но использование общепринятых терминов, единство терминов, последовательность изложения делает этот материал понятнее.

Ваше мнение пишите в комментариях на нашем канале в Яндекс.Дзен

Автор: Талызин Максим Сергеевич,
кандидат технических наук,
академик Международной Академии Холода,
эксперт в области систем холодоснабжения
talyzin_maxim@mail.ru