Хладогенты
Международный стандарт (МС) ИСО 817 «Органические хладагенты» предусматривает цифровые обозначения хладагентов в технической документации на холодильное оборудование, хладагенты, масла, тару для транспортирования хладагентов и масел, приборы автоматики, контроля и сигнализации холодильного оборудования и терминологию холода.
Стандарт допускает несколько обозначений хладагентов: условное (символическое), торговое название (марка), химическое название, химическая формула. При этом условное обозначение хладагентов является предпочтительным и состоит из символа R и определяющего числа. Например: хладон-12 имеет обозначение R12, хладон-22 — R22. Приведем список некоторых органических и неорганических хладагентов:
| Условное обозначение | Химическое название | Химическая формула |
|---|---|---|
| Органические хладагенты | ||
| R10 | Тетрахлорметан | ССL4 |
| R11 | Фтортрихлорметан | СFСL3 |
| R12 | Дифтордихлорметан | СF2СL2 |
| R22 | Дифторхлорметан | СHF2СL |
| R50 | Метан | СН4 |
| R290 | Пропан | СН3СН2СН3 |
| R1150 | Этилен | СН2=СН2 |
| R1270 | Пропилен | СН2=СН-СН3 |
| Неорганические хладагенты | ||
| R717 | Аммиак | NH3 |
| R718 | Вода | Н20 |
| R729 | Воздух | — |
| R744 | Двуокись углерода | СО2 |
К хладагентам предъявляются термодинамические, физико-химические, физиологические и экономические требования.
К термодинамическим требованиям относят минусовую температуру кипения при атмосферном давлении, низкое давление конденсации, высокую объемную холодопроизводительность, высокий коэффициент теплопроводности и теплопередачи.
Физико-химическими требованиями к хладагентам являются: малая плотность и вязкость, обеспечивающие незначительное сопротивление хладагента при циркуляции в агрегате; химическая пассивность к металлам, материалам изоляции обмоточных проводов электродвигателя; химическая стойкость; негорючесть; малая способность проникать через неплотности; способность растворять воду и т.д.
Холодильные агенты должны быть безвредными для здоровья человека (физиологическое требование) и низкой стоимости (экономическое требование).
Помимо перечисленных рабочее вещества абсорбционных холодильников должны отвечать дополнительным требованиям: образовывать между собой растворы и обладать разными температурами кипения (вещество с более низкой температурой кипения является хладагентом, с более высокой — абсорбентом.
В компрессионных холодильниках хладагентом служит хладон-12 (дифтордихлорметан). В абсорбционных холодильниках используют два рабочих вещества: хладагент R717 — аммиак и абсорбент R718 — воду.
Аммиак (R717) — газ с резким удушливым запахом, вредный для здоровья человека. Газ без цвета, допустимая концентрация в воздухе 0,02 мг/дм3 (0,0028% по объему). В соединении с воздухом при концентрации 16:26,8% (по объему) и наличии открытого пламени аммиак взрывоопасен.
Пары аммиака легче воздуха, он хорошо растворяется в воде (один объем воды может растворить 700 объемов аммиака, что исключает замерзание влаги в системе). На черные металлы аммиак практически не действует, но вступает в реакции с медью и ее сплавами. Поэтому холодильные агрегаты абсорбционного типа изготовляют только из стали. Приведем некоторые температурные параметры хладагентов:
| Хладон-12 | Хладон-22 | Аммиак | |
|---|---|---|---|
| Температура кипения при нормальном атмосферном давлении, °С | -29,8 | -40,8 | -33,35 |
| Температура затвердевания, °С | -155 | -160 | -77,7 |
Хладон-12 (химическое наименование дифтордихлорметан, символическое обозначение R12) — бесцветный газ со слабым запахом четыреххлористого углерода, сжиженный под давлением. Молекулярная масса (по международным атомным массам 1969 г.) — 120,93. В бытовых холодильниках хладон-12 предназначается в качестве хладагента. По физико-химическим показателям хладон-12 должен соответствовать следующим требованиям и нормам:
| Содержание нелетучего остатка, %, не более | 0,005 |
| Кислотность | окраска индикатора не должна изменяться |
| Содержание дифтордихлорметана, %, по объему, не менее | 99,5 |
| Содержание примесей, определяемых хроматографическим методом, %, по объему, не более | 0,5 |
| в том числе содержание неконденсирующихся примесей (воздуха или азота), %, по объему, не более | 0,3 |
| Содержание воды, %, не более | 0,0004 |
Хладон взрывобезопасен, негорюч и неядовит. При накоплении паров хладона в закрытом помещении может наступить удушье вследствие вытеснения им кислорода воздуха.
Хладон-12 хорошо растворяет смазочные масла, понижая их вязкость. Поэтому а агрегатах применяют вязкое, абсолютно безвредное фреоновое нефтяное масло марки ХФ-12-16. Растворение фреонового масла имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Вследствие большой текучести хладона масло хорошо проникает во все трущиеся детали, смазывая их, но в то же время при заносе в теплообменные части агрегата ухудшает теплопередачу.
Хладон-22 хуже растворяет масла; при низких температурах может образовывать двухфазные смеси. Поэтому в кондиционерах применяют масла с более низкой температурой застывания. Например, к ним относится масло ХФ-22-24.
Хладон практически воду не растворяет. Это является одним из его отрицательных свойств. Растворимость воды в жидком хладоне при температуре 0°С составляет 25 мг/кг, при минус 35°С — всего 2 мг/кг. В холодильном агрегате имеется капиллярная трубка. При наличии влаги в агрегате в ней могут образовываться ледяные пробки, приводящие к потере работоспособности агрегата. Поэтому содержание воды в хладоне-12 допускается не более 0,0004%.
Другим отрицательным свойством хладона является большая текучесть, т.е. способность его проникать через даже самые мельчайшие поры и щели. А следует помнить, что при значительной утечке хладона агрегат не функционирует.
В холодильные агрегаты однокамерных компрессионных холодильников обычно вводят от 90 до 220 г хладона и 280-340 г масла.
Утечка хладона при эксплуатации холодильников не должна превышать 2-5 г в год. Поэтому при ремонте холодильников особое внимание уделяют герметичности агрегатов. Для проверки герметичности применяют электронные галоидные течеискатели, позволяющие обнаруживать утечку хладона в количестве 0,2-0,5 г в год.
Озонобезопасные хладагенты.
На международном совещании в Копенгагене (ноябрь 1992 г.) было принято решение о прекращении производства озоноопасных хладагентов R11, R12 и R502 с 1 января 1996 года.
В переходный период, наряду с заменой хладагентов СFС (R12, R502, R22, R115) озоноопасными НFС, FС (R134а, R404А), допускается замена их хладагентами НСFС (R22, R401А).
Для бытовой холодильной техники альтернативным является R134а (С2Н2F4). Он не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздуха могут образовываться горючие смеси. Не следует смешивать R134а с R12, так как образуются газы высокого давления. Насыщенный пар хладагента R134а имеет давление несколько выше, чем у R12. Пар R134а разлагается под влиянием пламени с образованием отравляющих и разряжающих соединений, таких как фтороводород.
Хладагент R134а имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. Его рекомендуется применять в бытовых холодильниках и может быть использован при переводе холодильных систем бытовых холодильников с R12 на R134а.
Статья подготовлена по материалам книги издательства СОЛОН-Пресс Серии Ремонт №35 «Ремонт холодильников» Д. А. Лепаев, В. В. Коляда 2005