Реферат на тему хладагенты

Обновлено: 05.07.2024

Холодильный агент (хладагент)—используемая в холодильной системе рабочая среда, которая поглощает теплоту при малых значениях температуры и давления и выделяет теплоту при более высоких температуре и давлении. Этот процесс сопровождается изменением агрегатного состояния рабочей среды. (ГОСТ Р 12.2.142—99).

Способность переходить из жидкого состояния в газообразное – это свойство всех веществ, но только некоторые из них подходят для использования в качестве хладагентов.

Для получения более низких температур (-110°C) были задействованы новые виды хладагентов: метан (CH₄), этилен (C₂H₄), этан (C₂H₆), пропан (C₃H₈), бутан (C₄H₁₀) и пропилен (C₃H₆). К недостаткам этих веществ относят то, что они огнеопасны и при взаимодействии с воздухом образуют взрывоопасную смесь. Кроме того, из-за малой молекулярной массы, оборудование для их применения в качестве хладагентов должно иметь большую массу и крупные габариты.

В конце тридцатых годов прошлого века путем галогенизации насыщенных углеводородов хлором и фтором были синтезированы производные продукты, названные фреоны или хлорфтороуглероды, которые удовлетворяли техническим требованиям для применения в холодильных системах. Основой для получения хлорофтороуглеродов могут быть все насыщенные углеводороды (C_mH_xF_yCl_z, 2m+2=n+x+y+z). Формула для определения количества возможных основных соединений выглядит так: (n+1)(n+2)/2. Например, метан создает 15 соединений, этан вместе с изомерами – 55, пропан – 332, а бутан – 1000.

Существуют следующие критерии выбора соединений для создания хладагента: большое количество атомов фтора (такие соединения менее токсичны и проявляют слабую химическую активность по отношению к металлам); малое количество атомов водорода (чем оно меньше, тем ниже воспламеняемость).

Далеко не все соединения галогенов и углерода (без водорода) горючи, но при взаимодействии с воздухом они образуют ядовитый газ фосген.

Ранее во многих холодильных системах использовался только хладагент ХФУ R12. В 1974 году учеными было установлено, что хлорфторуглероды разрушают озоновый слой Земли. Их использование было запрещено и им потребовалось найти замену.

Различают следующие типы хладагентов:

1. Предельные углеводороды и их галогенные производные

Они обозначаются буквой R с тремя цифрами после нее, т. е. R c d u, где:

с (сотни)—число атомов углерода, уменьшенное на единицу;
d (десятки)—число атомов водорода, увеличенное на единицу;
u (единицы)—число атомов фтора.
В химической формуле соединения сумма атомов водорода, фтора и хлора равна 4 для производных метана, 6—для производных этана, 8—для производных пропана и т.д.

2. Непредельные углеводороды и их галогенные производные

Способ цифрового обозначения тот же самый, что и в предыдущем случае, но слева после буквы добавляется 1 для обозначения тысяч.

3. Циклические углеводороды и их производные

Для хладагентов на основе циклических углеводородов и их производных после буквы R перед цифровым индексом вставляется буква С (например, RC318).

4. Органические соединения

Им присвоена серия 600, а номер каждого хладагента внутри этой серии назначается произвольно (например R600 – бутан).

5. Неорганические соединения

6. Неазеотропные смеси

Неазеатропные смеси – вещества, жидкая и газовая фаза которых в состоянии термодинамического равновесия имеют разный состав. Иными словами, при одном и том же давлении кипения, температура кипения имеет разные значения. Этим хладагентам присвоена серия 400 с произвольным номером для каждого хладагента внутри этой серии.

7. Азеотропные смеси

В отличие от неазеотропных, состав газовой и жидкой фаз этих веществ одинаков, то есть они ведут себя как моновещество. Им присвоена серия 500 с произвольным номером каждого хладагента внутри серии.

В данном курсе будут рассматриваться особенности монтажа оборудования, работающего на фреонах (хладагенты группы 1).

Хлорфторуглероды (ХФУ, CFC)

Вещества с высоким озоноразрушающим потенциалом (ОРП) запрещены к использованию Монреальским протоколом (международное соглашение о защите озонового слоя Земли). Производство ХФУ (например, R11, R12 и R114) на территории стран Европейского сообщества прекращено.

Гидрохлорфторуглероды (ГХФУ или HCFC)

Имеют невысокую озоноразрушающую способность и классифицируются Монреальским протоколом как переходные вещества. Их использование должно существенно сократиться в начале XXI века. Примером таких хладагентов являются R22, R123 и R124.

Гидрофторуглероды (ГФУ или HFC)

Вещества не содержат хлора, следовательно, имеют нулевой ОРП и не попадают под действие Монреальского протокола. К ним относятся хладагенты R125, R134a и R152a. Хладагент R134a может быть непосредственно использован вместо R12 при минимальной модернизации установки.

Критерии выбора хладагента

Физические свойства

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 p_c—p_o. 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 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, применяют масла со специфическими свойствами или холодильные системы специальной конструкции.

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 (нетоксичность). Для R 134a максимально допустимая концентрация (предельное значение) составляет 1000 промилле. Вдыхание его паров при малой концентрации в течение 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, так как R 134a, как и другие фреоны, тяжелее воздуха). 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.

Озоноразрушающий потенциал (ОРП, ODP)

За последние несколько десятилетий естественная концентрация озона в стратосфере планеты снизилась, и слой, защищающий от вредного излучения Солнца, истончился. Причиной этого стали галогены (хлор, фтор и бром), которые выделяются из хлорфторуглеродов под воздействием ультрафиолета.

На международной конференции в Монреале в 1987 году был подписан Монреальский протокол, согласно которому страны-участники договорились к концу 1995 года свернуть производство веществ, разрушающих озоновый слой.

Поскольку некоторые хлорфторуглероды достигают высоты озонового слоя в течение 15-20 лет, истощение озонового слоя продолжится в ближайшем будущем.

Наиболее сильное истощение озонового слоя (более 50%) наблюдается в районе полюсов земли. Над Антарктикой можно наблюдать так называемую озоновую дыру в период с сентября по ноябрь, во время антарктической весны. В северном полушарии истощение проявляется зимой и весной. В период с 1968 по 1992 снижение уровня концентрации озона над Европой достигало в среднем трех процентов за 10 лет. В последние несколько лет этот показатель поднимался до 5 процентов. Увеличение интенсивности солнечной радиации повлечет за собой рост случаев заболевания раком кожи и катарактой.

ОРП хладагентов с самой высокой озоноразрушающей способностью, таких как R11 и R12, равен 1,0 (100%). ОРП других хладагентов оценивается в сравнении с ОРП R11.

Потенциал глобального потепления (ПГП, GWP)

Жизнь на Земле зависит от солнечной энергии. Однако большая ее часть отражается или отдается в космическое пространство в ходе испарения. Естественные парниковые газы, такие как водяной пар и углекислый газ, препятствуют отражению тепловой энергии и сохраняют ее в атмосфере Земли. Такой эффект можно сравнить с функцией стеклянного покрытия в парнике. При отсутствии парниковых газов средняя температура на поверхности Земли составляла бы не 18°C, а -15°C. Парниковый эффект, благотворный по своей сути, усиливается с увеличением содержания парниковых газов в атмосфере (CO₂, пары хладагентов, метан, используемый в сельском хозяйстве). С наступлением эпохи индустриализации содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно растет.

Усиление парникового эффекта стало причиной повышения средней температуры на Земле на 1-1,5 К. Глобальное потепление со временем приведет к повышению уровня мирового океана, изменению климата и погодным аномалиям.

Потенциал глобального потепления хладагентов определяется в ПГП (единица для диоксида углерода с временным горизонтом 100 лет) или H-GWP (единица для хладагента R11 с временным горизонтом 100 лет).

ПГП R12 равен 8500, R 134a – 1300.

Величина потенциала глобального потепления определяется путем моделирования реакций, происходящих в атмосфере, поэтому ее значения являются приблизительными.

Суммарный эквивалент теплового воздействия (TEWI)

Величина суммарного эффекта теплового воздействия (прямого и косвенного) определяется не только тепловым воздействием хладагента, но и системы, в которой он используется. Также принимается в расчет тепловое воздействие, вызванное энергетическими потребностями холодильной установки, высвобождением хладагентов во время утилизации и утечек. Различают прямой парниковый эффект, вызванный хладагентами (протечки, утечки при ремонте и утилизации) и косвенный парниковый эффект (выделение CO₂ при выработке электроэнергии). Недостатком при определении суммарного эффекта теплового воздействия является игнорирование теплового воздействия при производстве каждого отдельного хладагента.

Каждый производитель хладагентов выпускает продукцию под собственным наименованием, например:

Du Pont de Nemour имеет торговую марку Фреон (Freon) или Сува (Suva);
Elf Atochem—торговую марку Форан (Fo-ran);
Solvay—торговую марку Кальтрон (Kal-tron);
Montedison—торговую марку Альгофрен (Algofrene);
ICI—торговую марку Клеа (Klea);
Daikin Kogyo—торговую марку Дайфлон (Daiflon) и т.д.
Поэтому один и тот же хладагент может обозначаться по-разному, однако цифровой код остается постоянным вне зависимости от компании-производителя.

Для перевозки и хранения хладагентов используется сосуды следующих типоразмеров:

Хладагент как рабочее вещество холодильной машины. История появления и развития холодильников. Использование фреонов, основные факторы их экологической опасности. Исследования возможности синтеза максимально экологичных и более качественных хладагентов.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	07.03.2016
Размер файла	79,3 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

на тему: “Современные хладагенты”

Процесс охлаждения в холодильниках осуществляется при участии специальных веществ - хладагентов. Какие только хладагенты не использовались с момента изобретения холодильника и до наших дней! Некоторые из них были довольно вредны для здоровья человека. В современных аппаратах применяются соединения, безопасные как для людей, так и для окружающей среды.

Хладагент -- это рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе испарения отнимает тепло от охлаждаемого объекта, а затем после конденсации передаёт его окружающей среде.

Современные холодильники в основном компрессионные и, как следует из названия, имеют компрессор (а некоторые модели даже два). Кроме этого, конструкция предусматривает испаритель. Меж ними циркулирует хладагент. Сначала сжатый компрессором хладагент, находясь в газообразном состоянии, поступает в конденсатор -- длинную зигзагообразную трубку. Там он превращается в жидкость и отдаёт тепло окружающей среде. Через специальный регулирующий вентиль жидкий хладагент поступает в испаритель, который находится внутри теплоизолированной морозильной или холодильной камеры. Там давление падает, он начинает кипеть, испаряется, снова превращаясь в газ, отбирая при этом тепло у окружающего воздуха. Камера холодильника охлаждается. Испарившийся хладагент опять сжимается компрессором и попадает в конденсатор. И так цикл повторяется снова и снова. Этот принцип охлаждения используется в большинстве холодильников уже десятки лет.

хладагент холодильник фреон экологический

Схема компрессионного холодильника:

1 -- компрессор; 2 -- нагнетательный трубопровод; 3 -- конденсатор; 4 -- фильтр-осушитель; 5 -- капиллярная трубка; 6 -- испаритель холодильной камеры; 7 -- испаритель морозильной камеры; 8 -- всасывающий трубопровод

Как всё начиналось

История появления холодильников, конечно, не сравнится с историей цивилизации, но всё-таки насчитывает несколько веков. В древности снег и лёд помогали людям сохранять пищу (этот способ длительного хранения продуктов питания пришёл в Европу из северных широт). У народов, населявших те края, замороженные рыба, оленина и ягоды хранились месяцами. Однако в более тёплом климате нужны были специальные ледяные шкафы, а поставлять лёд для них стоило очень дорого. Те, кто не мог себе это позволить, вынуждены были хранить продукты по-другому: квасить капусту, солить мясо, сушить фрукты и грибы. Так продолжалось довольно долго. Постепенно начали проводиться различные исследования, способствующие поиску решения вопроса сохранения пищи. Но прорыва удалось достигнуть только в 19 веке. В 1834 году появилась первая холодильная компрессионная машина. Тогда-то мир и столкнулся впервые с хладагентами. В этой машине использовался диэтиловый эфир.

Серийное производство холодильников в начале XX века активнее всего развивалось в США. Практически во всех машинах того времени в качестве хладагента использовались аммиак, различные эфиры и некоторые другие весьма токсичные и опасные для человека вещества. Из-за поломок таких агрегатов и контакта людей, в частности, с аммиаком высокой концентрации нередки были даже смертельные случаи. Поэтому учёные стали искать другие вещества, которые можно использовать в качестве хладагентов. Так появились фреоны.

Воцарение фреонов

Сейчас в мире синтезировано более четырех десятков различных фреонов, отличающихся по свойствам и химическому составу. Основные требования, которые предъявляются к фреонам, -- это минусовая температура кипения при атмосферном давлении, конденсация при низком давлении, а также высокая хладопроизводительность. Кроме этого, необходимы высокий коэффициент теплопроводности и теплопередачи. Желательна и низкая стоимость. Таким требованиям лучше других раньше отвечали фреоны R-12 и R-11 (фтортрихлорметан), использовавшиеся обычно в бытовых холодильниках, а также R-22 (дифторхлорметан), применявшийся в низкотемпературных промышленных холодильных установках. Для получения очень низких температур были разработаны хладагенты R-13, R-503 и R-13B1.

Скрытая угроза

Альтернатива фреонам

Однако и сегодня постоянно ведутся исследования, учёные пытаются синтезировать новые, максимально экологичные, более качественные по своим свойствам хладагенты. Разработкой альтернативных хладагентов озабочены многие государства, вкладывающие значительные финансовые средства в соответствующие исследования. По оценкам специалистов, за последние шесть лет на синтез новых хладагентов было потрачено свыше 2,4 миллиардов долларов.

Фирмой Du Pont был разработан ряд новых смесей хладогентов, известных под марками SUVA MP, SUVA МР39 (R401A), SUVA MP52 (R401C) и некоторые другие.

В качестве экологичных хладагентов довольно часто применяют углеводороды, азот и диоксид углерода. Сегодня в бытовых холодильниках чаще всего используются различные смеси и агент R-134a, причём как в бюджетных моделях, например, в Indesit B 16 за 13800 рублей, так и в дорогих, таких, как Sharp SJPV-50 HW за 63000 рублей, а в промышленных -- хладагенты R507, R717, R-407C и их аналоги.

Увы, пока говорить о каком-то идеальном по своим характеристикам хладагенте рано. Сегодня главное то, что удалось разработать хладагенты безопасные для человека и окружающей среды. Именно они и используются в бытовых холодильниках и кондиционерах. Ну, а дальнейшее их совершенствование -- дело времени.

Подобные документы

Основы эксплуатации компрессионных холодильников и установок. Компрессорные холодильные машины: описание принципиальной схемы и особенности ее применения, расчет показателей экономичности, расхода хладагентов. Маркировка холодильников, сфера применения.

курсовая работа [347,9 K], добавлен 18.02.2011

Использование в холодильной технике летучих жидкостей. Наиболее употребительные хладагенты. Простой паровой цикл механической холодильной машины. Единицы измерения холода. Термоэлектрическое охлаждение. Схема компрессионной холодильной установки.

реферат [705,8 K], добавлен 01.02.2012

Классификация холодильного оборудования и его пять основных категорий. Кондиционирование воздуха в определенном ограниченном пространстве. Регулирование влагосодержания гигроскопичных материалов. Международный стандарт и цифровые обозначение хладагентов.

контрольная работа [14,4 K], добавлен 28.12.2011

Проектирование холодильной машины для фреона R12 и R134a. Проведение расчета испарителя и конденсатора. Построение цикла для R134a и вычисления в программах для эксплуатационных режимов R12 и R134a. Сравнительная характеристика фреонов R12 и R134a.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 30.08.2010

История развития и достижения современной холодильной техники. Определение температуры конденсации хладагента. Расчет и подбор холодильного оборудования (компрессоров, конденсатора, ресиверов). Автоматизация холодильных установок химического комбината.

До начала 1930-ых годов основными хладагентами, применявшимися в холодильных системах, являлись аммиак, диоксид серы, метил хлорид и диоксид углерода. Каждое из указанных рабочих тел обладало весьма существенными технологическими и экологическими недостатками.

Однако в конце 20-ых годов Томас Мидгрей открыл новое фторуглеродное семейство веществ, которое обладало практически оптимальными для хладагентов свойствами. С этим открытием холодильная промышленность получила возможность приступить к массовому выпуску разнообразной холодильной техники. Кроме того, галоидопроизводные углеводороды стали применяться для производства аэрозолей, пенополиуретанов, растворителей и средств пожаротушения.

К началу 70-ых годов мировой рынок хлорфторуглеродов (ХФУ) принял огромные размеры. Поэтому, естественно, возник вопрос о конечной судьбе этих соединений, попадающих в большом количестве в атмосферу. Проводимые в это время исследования показали, что некоторых ХФУ необычайно долговечны в силу своей химической стабильности. Они могут существовать в атмосфере, не разрушаясь в течение длительного времени. Однако под действием излучения происходит их постепенное разложение с выделением атомов хлора, которые вступает во взаимодействие с озоном, уменьшая тем самым его количество в стратосфере.

Как известно, стратосферный озон поглощает большую часть ультрафиолетовой радиации Солнца. Поэтому разрушение озонового слоя увеличивает уровень ультрафиолетовой радиации, попадающей на Землю, что приводит к возрастанию числа раковых заболеваний у людей и животных, гибели растений, сокращению биологических ресурсов океанов. Т.е. уменьшение концентрации озона в стратосфере является глобальной экологической опасностью для существования биологической формы жизни на Земле.

Впервые в международном масштабе проблема регулирования производства и потребления озоноразрушающих ХФУ была поднята Венской Конвенцией по защите озонового слоя в 1985 г. Важным дальнейшим шагом в решении этой проблемы стало подписание Монреальского протокола в 1987 г., согласно которому по уровню влияния на озоновый слой Земли галоидопроизводные углеводороды были разделены на 3 группы:

2. ГХФУ - гидрофторхлоруглероды, в молекулах которых содержится водород. Для этих веществ характерно меньшее время существования в атмосфере по сравнению с ХФУ и, как следствие, они оказывают меньшее влияние на разрушение озонового слоя ODP 2 *К (при нерастворимом масле a=2700 Вт/м 2 *К).

Наиболее часто в качестве растворимого в аммиаке масла предлагаются синтетические масла типа ПАГ (полиоксиалкиленгликоль) (см. патент США 5037570). ПАГ растворимы в аммиаке при низких температурах, обладают хорошей вязкостно-температурной зависимостью. Однако их характерными недостатками являются сравнительно высокая критическая температура расслоения маслохладонового раствора, а также недостаточная противоизносные свойства и термоокислительная стабильность.

Сотрудниками Одесской Государственной Академии Холода и Института биологической химии и нефтехимии Украины предложено новое синтетическое соединение, которое может быть использовано в качестве растворимого в R717 холодильного масла - ХМРА-1.

Данное масло обладает в 1,85 раза более высокой термоокислительной стабильностью и в 1,9 раза более высокими противоизносными свойствами по сравнению с маслами на основе ПАГ. Кроме того, оно частично растворяется в минеральных нефтяных маслах, что упрощает решение отдельных эксплуатационных проблем. Основные теплофизические свойства масла ХМРА-1 приведены в таблице 1.1.

Аммиак получил маркировку хладагент R717. Рассмотрим особенности строения и свойств аммиака.

В образовании химических связей в молекуле аммиака принимают участие 3 неспаренных атома азота и электроны трёх атомов водорода. Два электрона атома азота остаются неподелёнными.

:N + 3H . = :N:H

В образовании связей участвуют как 2p-электроны, так и 2s-электроны, т.е. имеет место гибридизация атомных орбит, близкая к тетраэдрической гибридизации в 4-валентном углероде. Атомы водорода располагаются в трёх вершинах тетраэдра, центр которого занят атомом азота. Угол между связями H-N-H равен 108°, т.е. весьма близок к тетраэдрическому. Дипольный момент молекулы аммиака, равный 1,43D, создаётся в основном всё же не полярностью связей, а тем, что гибридная орбита вытянута в сторону от ядра вершине тетраэдра, не занятого атомами водорода. Поляризуемость молекулы аммиака равна 22,6*10 -25 см 3 . Благодаря отсутствию неспаренных электронов аммиак диамагнитен.

Неподелённая пара электронов не гибридной основе создаёт у молекулы аммиака способность к образованию водородной связи. Это обстоятельство, а также значительная полярность молекул аммиака вызывает весьма сильное взаимодействие между ними, вследствие чего физические свойства аммиака имеют ряд аномалий по сравнению с однотипными соединениями (PH₃ , SbH₃ , AsH₃ ): температуры плавления и кипения относительно велики, теплота испарения велика.

Собственная электролитическая диссоциация аммиака: 2NH₃ = NH₄ + + NH₂ - совершенно ничтожна. Жидкий аммиак фактически не проводит электрического тока. Удельная электропроводность 3,0*10 8 ом -1 .

Хладагент R717 используется уже много лет в крупных холодильных установках. Аммиак не обладает озоноразрушающей способностью и не имеет прямого вклада в увеличение парникового эффекта. Энергетическая эффективность использования R717 в холодильном оборудовании столь же высока, как и при применении R22, а ряде случаев даже превышает её. Кроме того, стоимость аммиака значительно ниже стоимости галоидопроизводных углеводородов. По сравнению с галоидопроизводными углеводами, R717 имеет более высокий коэффициент теплоотдачи. В силу резкого запаха появление течи в холодильной системе легко обнаруживается оператором. Именно по этой причине R717 нашёл широкое применение в крупных холодильных установках. Растворимость масла в аммиаке исключает образование плёнки масла на теплообменных поверхностях. R717 имеет чрезвычайно высокое значение теплоты испарения (при температуре кипения 1369,7 Дж/кг), вследствие чего сравнительно небольшой поток циркулирующей массы. Дополнительные сложности по созданию холодильного оборудования вызывает высокая активность по отношению к меди и медным сплавам. В силу высокой токсичности и горючести аммиака сварные соединения подлежат тщательному контролю. Электропроводность R717 затрудняет создание полугерметичных и герметичных компрессоров.

Разработанное в ОГАХ новое синтетическое масло по сравнению с патентом США №5037570 обладает более высокими противоизносными свойствами, лучшей термоокислительной способностью и более низкой критической температурой расслоения.

Целью работы является комплексное экспериментально-расчётное исследование равновесий бинарной смеси R717-ХМРА с последующей разработкой таблиц термических свойств этой смеси.

Получены экспериментальные данные о термических свойствах раствора R717-ХМРА на линии жидкость-пар в интервале температур 281,736. 383,362 К, а также разработаны таблицы термических свойств раствора в состоянии фазового равновесия.

Для исследования фазовых равновесий масло-аммиачной смеси был выбран статический метод. Эксперимент проводился в установке, реализующей метод пьезометра постоянного объёма. Проводились измерения давления при определённых температурах в момент наступления термодинамического равновесия в зависимости от концентрации масла и аммиака в масло-аммиачной смеси. В ходе эксперимента изучалась динамика установления термодинамического равновесия в зависимости от соотношения концентраций масла и аммиака в маслохладоновой смеси.

Результаты эксперимента приведены в таблицах 1.2, 1.3

Таблица 1.2

Впервые в международном масштабе проблема регулирования производства и потребления озоноразрушающих ХФУ была поднята Венской Конвенцией по защите озонового слоя в 1985 г . Важным дальнейшим шагом в решении этой проблемы стало подписание Монреальского протокола в 1987 г ., согласно которому по уровню влияния на озоновый слой Земли галоидопроизводные углеводороды были разделены на 3 группы:

ГХФУ - гидрофторхлоруглероды, в молекулах которых содержится водород. Для этих веществ характерно меньшее время существования в атмосфере по сравнению с ХФУ и, как следствие, они оказывают меньшее влияние на разрушение озонового слоя ODP 2 *К (при нерастворимом масле a =2700 Вт/м 2 *К).

Сотрудниками Одесской Государственной Академии Холода и Института биологической химии и нефтехимии Украины предложено новое синтетическое соединение, которое может быть использовано в качестве растворимого в R 717 холодильного масла - ХМРА-1.

T, K	P, Па	r , кг/м 3	h , Па*с	Ср, кДж/кг*К
250	5,6	1095,2	4305,00	1,712
260	11,9	1087,8	1059,00	1,724
270	24,1	1080,4	343,200	1,772
280	46,4	1073,0	137,700	1,803
290	85,4	1065,6	65,350	1,833
300	150,9	1058,2	35,410	1,863
310	256,9	1050,9	21,320	1,873
320	423,3	1043,5	19,980	1,923
330	676,4	1036,1	9,817	1,954
340	1051,5	1028,7	7,287	1,984
350	1093,9	1021,3	5,666	2,015

Аммиак получил маркировку хладагент R 717. Рассмотрим особенности строения и свойств аммиака.

: N + 3 H . = : N : H

В образовании связей участвуют как 2 p -электроны, так и 2 s -электроны, т.е. имеет место гибридизация атомных орбит, близкая к тетраэдрической гибридизации в 4-валентном углероде. Атомы водорода располагаются в трёх вершинах тетраэдра, центр которого занят атомом азота. Угол между связями H - N - H равен 108 ° , т.е. весьма близок к тетраэдрическому. Дипольный момент молекулы аммиака, равный 1,43 D , создаётся в основном всё же не полярностью связей, а тем, что гибридная орбита вытянута в сторону от ядра вершине тетраэдра, не занятого атомами водорода. Поляризуемость молекулы аммиака равна 22,6*10 -25 см 3 . Благодаря отсутствию неспаренных электронов аммиак диамагнитен.

Неподелённая пара электронов не гибридной основе создаёт у молекулы аммиака способность к образованию водородной связи. Это обстоятельство, а также значительная полярность молекул аммиака вызывает весьма сильное взаимодействие между ними, вследствие чего физические свойства аммиака имеют ряд аномалий по сравнению с однотипными соединениями ( PH ₃ , SbH ₃ , AsH ₃ ): температуры плавления и кипения относительно велики, теплота испарения велика.

Собственная электролитическая диссоциация аммиака: 2 NH ₃ = NH ₄ + + NH ₂ - совершенно ничтожна. Жидкий аммиак фактически не проводит электрического тока. Удельная электропроводность 3,0*10 8 ом -1 .

Читайте также: