Холодильные агенты

1. Невоспламеняющиеся, нетоксичные холодильные агенты.

2. Токсичные и вызывающие коррозию холодильные агенты, нижний предел воспламенения которых (или нижняя граница взрыва) составляет более 3,5% по объему в смеси с воздухом.

3. Холодильные агенты, нижний предел воспламенения которых (нижняя граница взрыва) ниже 3,5% по объему в смеси с воздухом.

При использовании холодильных агентов разных групп в одной и той же системе охлаждения должны учитываться правила каждой группы.

Группа 1

К этой группе относятся невоспламеняющиеся холодильные агенты, имеющие такие свойства, что при полной зарядке ими системы в количестве, достаточном для охлаждения объекта, весь хладагент (вся зарядка) может быть выброшен в окружающую среду, где находятся люди, и при этом не будут превышены предельные концентрации.

Использование системы непосредственного охлаждения в помещении, занятом людьми, представляет собой важную проблему безопасности. Непосредственные системы должны подчиняться требованиям в отношении разрешенного количества хладагентов, регламентируемых из-за их токсичности и опасности асфиксии. Токсичные продукты разложения могут при некоторых условиях получаться в результате контакта с пламенем или нагретыми поверхностями.

Основными продуктами разложения хладагентов группы 1 кроме углекислого газа являются соляная и фтористоводородная кислоты. При всей их токсичности они автоматически надежно дают о себе знать благодаря чрезвычайно резкому, раздражающему запаху даже при слабой концентрации.

Практически допустимая концентрация определяется по отноению к самому малому помещению, занятому людьми. При этом поступление воздуха в охлаждаемый объем принимается не менее 25% от полного объема поступления воздуха в данный объем. Это ограничивает концентрацию, которая могла бы получиться в результате утечки хладагента из системы.

Система, содержащая хладагент группы 1 в количестве, большем, чем это допускается, должна быть выполнена по схеме системы промежуточного типа, и все части, содержащие хладагент, за исключением трубопроводов, должны быть размещены в машинном отделении или вне здания. Необходимо следить за тем, чтобы не образовывались застойные зоны хладагента более тяжелого, чем воздух. Во всех случаях необходимо заботиться о том, чтобы уменьшить утечки хладагента в окружающую среду.

Группа 2

К этой группе относят токсичные холодильные агенты. Несколько хладагентов этой группы являются также воспламеняемыми, но с нижней границей воспламеняемости, равной или выше 3,5% по объему, что требует надлежащих дополнительных ограничений.

Аммиак — единственный холодильный агент этой группы, который широко применяется в холодильной промышленности. У него есть преимущество. Он благодаря своему резкому запаху сигнализирует об утечке даже при концентрации, гораздо более низкой, чем уровень концентрации, представляющий опасность. Аммиак воспламеняется лишь в очень ограниченном диапазоне концентраций. При повышении температуры воспламеняемость аммиака увеличивается.

Все другие холодильные агенты этой группы используют редко и рассматривают как вышедшие из употребления. Они представляют лишь теоретический интерес.

Группа 3

К этой группе относят взрывоопасные и легковоспламеняемые холодильные агенты с нижней границей воспламеняемости ниже 3,5% по объему. Эти холодильные агенты обычно слаботоксичны.

 

 

Заключение

 

Сегодняшняя ситуация на рынке хладонов такова, что выделить продукт, который бы отвечал всем предъявляемым требованиям, невозможно. Каждый из имеющихся хладонов хоть в чем-то, но не дотягивает до идеала. Ужесточение экологических требований, скрепленных международными договорами, может только усугубить ситуацию, выкинув с рынка зарекомендовавшие себя с хорошей стороны продукты и открыв дорогу малоизученным и опасным хладонам. Последние же должны в любом случае попасть под более пристальное внимание Санэпиднадзора и Промнадзора. Возможно, от этого пострадают владельцы оборудования, заправленного многокомпонентными смесями, которые признают токсичными и опасными. Нельзя исключать и появления новых, пока неизвестных холодильных агентов. Однако длительные затраты на их изучение и, тем более, внедрение в производство не позволят им сколь либо сильно влиять на существующую на сегодняшний день расстановку сил.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какое вещество можно назвать холодильным агентом?
2. Каковы основные свойства холодильных агентов?
3. Поясните такую характеристику холодильного агента, как удельная холодопроизводительность.
4. Как взаимодействует холодильный агент и масло в холодильной машине?
5. Какие специфические требования предъявляются к маслам, работающим в холодильной системе?
6. В какой мере присутствие влаги в холодильной машине препятствует ее нормальной работе?
7. Какие используются способы борьбы с влагой в контуре холодильной машины?
8. Как влияет воздух, который может попасть в замкнутый контур, на работу всей холодильной системы?
9. Каким образом может попасть воздух в контур холодильной машины?
10. Какие меры можно применить для исключения попадания воздуха в холодильный контур?
11. Какие материалы можно применять для изготовления узлов, деталей и трубопроводов для холодильной установки?
12. Каким образом можно обнаружить утечку холодильного агента?
13. Какие факторы влияют на современную стоимость холодильного агента?
14. Поясните такие экологические показатели холодильных агентов как ODP и GWP.
15. В чем суть системы предложенной для обозначения холодильных агентов?
16. Назовите серии холодильных агентов.
17. Какие особенности обозначения различных групп холодильных агентов?
18. В чем отличительные особенности изомеров холодильных агентов и как это указано в их обозначении?
19. В чем отличие азеотропных и неозеотропных смесей холодильных агентов?
20. Поясните обозначения категорий холодильных агентов – CFC, HCFC, HFC.
21. В чем состоит суть Монреальского протокола?
22. В чем состоит проблема ретрофита?
23. Каковы основные свойства наиболее часто используемых холодильных агентов?
24. Каковы основные требования к технике безопасности при эксплуатации малых холодильных установок?

 

 

 

 

Приложение 1

 

Материалы на самостоятельную работу

 

Изучив пункты 1 и 2 предложенного материала заполнить таблицу П.1, где необходимо указать какими свойствами должен обладать холодильный агент для его применения в оборудовании. Обратить внимание и самостоятельно указать единицы измерения отдельных показателей.

 

Таблица П.1. Основные требования к холодильным агентам

Группа свойств	Наименование свойств (единица измерения)	Желательные показатели
Термо-динамические	Температура кипения
	Давление кипения
	Температура конденсации
	Давление конденсации
	Холодопроизводительность
	Температура замерзания
	Критическая температура
Физико-химические	Плотность
	Вязкость
	Теплопроводность
	Теплоотдача
	Термохимическая стабильность
	Взаимодействие с маслом
	Взаимодействие с влагой
	Взаимодействие с воздухом
	Взаимодействие с материалами
Эксплуатационные	Текучесть
	Возможность обнаружения
	Взрывоопасность
	Пожароопасность
Физиологи-  ческие	Воздействие на человека
	Воздействие на продукты
Экономичес-кие	Технология производства
	Наличие производства
	Стоимость
Экологичес-кие	Воздействие на окружающую среду
	Показатель ODP (см. с. 8)
	Показатель GWP(см. с. 8)

 

На основании анализа таблицы П.1 сделать вывод об идеальном холодильном агенте, который бы удовлетворял всем требованиям.

 

Продолжение приложения 1

 

На основании рассмотрения пункта 3 заполнить таблицу П.2. Обратить внимание на присвоение группам холодильных агентов отдельных серий. Обязательно привести несколько примеров обозначения с названием и химической формулой холодильного агента.

 

Таблица П.2. Международные правила обозначения холодильных агентов

Группа холодильных агентов	Общие правила обозначения (присвоенная серия)	Примеры обозначения (название и химическая формула)
1. Предельные углеводороды и их галогенные производные (фреоны)
1.1. Фреоны, содержащие бром
1.2. Изомеры фреонов
2. Непредельные углеводороды и их галогенные производные
3. Циклические углеводороды и их производные
4. Органические соединения
5. Неорганические соединения
6. Смеси холодильных агентов (фреонов)
6.1. Азеотропные смеси
6.2. Неазеотропные (зеотропные) смеси

 

 

Продолжение приложения 1

 

Изучить пункт 6, в котором представлены характеристики нескольких холодильных агентов из разных групп, и заполнить таблицу П.3, используя материала таблицы 6.1. и представленную расширенную информацию. Обратить внимание на такие показатели как температура кипения при атмосферном давлении, удельная холодопроизводительность, а также экологические показатели.

Таблица П.3. Сравнительная характеристика холодильных агентов

Группа	Название	Обозначение	Хим. формула (состав, торговая марка)	Молекулярная масса, М, кг/моль	Плотность, ρ, кг/м3	Температура кипения (1 атм), °С	Удельная холодопроизводительность, qv, кДж/кг	ODP, (R11 = 1)	GWP100, (СО2 = 1)	ПДКРЗ, мг/мз	Область применения
						100	2260
	Аммиак
			СО2
		R11
			CF2Cl2
		R22
				102,03
	Пропан
		R404А
		R502
	Изобутан

Примечание. Под таблицей указать отличительные особенности рассматриваемых холодильных агентов, к которым приходится приспосабливаться при использовании их в холодильной технике. К таким особенностям можно отнести: взрывоопасность, повышенная текучесть, растворимость прокладочного материала, электропроводность, малая растворимость влаги, плотность тяжелее воздуха и т.п.

 

На основании анализа таблицы П.3 необходимо сделать вывод, ответив на вопрос о существовании идеального холодильного агента для любой области применения. Провести анализ применимости холодильных агентов для различных отраслей.

 

Приложение 2

Обозначения хладагентов

Хладагент	Условное обозначение по Международному стандарту ИСО 817-74	Химическая формула
Неорганические соединения
Воздух	R729	-
Вода	R718	H2O
Диоксид углерода	R744	СО2
Аммиак	R717	NH3
Сернистый ангидрид	R764	SO2
Водород	R702	H2
Гелий	R704	Не
Неон	R720	Ne
Азот	R728	N2
Кислород	R732	О2
Аргон	R740	Аг
Шестифтористая сера	R846	SF6
Углеводороды
Метан	R50	CH4
Этан	R170	C2H6
Пропан	R290	C3H8
Бутан	R600	C4H10
Изобутан	R600a	СН(СН3)3
Этилен	R1150	C2H4
Пропилен	R1270	C3H6
Галогенопроизводные углеводородов
Фреоны	R10	CCl4
	R11	CCl3F
	R12	CCl2F2
	R13	CF3Cl
	R14	CF4
	R13B1	CF3Br
	R20	CHC13
	R21	CHCl2F
	R22	CHClF2
	R23	CHF3
	R30	CH2Cl2
	R31	CH2C1F2
	R32	CH2F2
	R40	CH3C1
	R41	CH3F
	R110	C2C16 (CC13-CC13)
	R111	C2FC15 (CFC12-CC13)
	R112	C2F2C14 (CFC12-CFC12)
	R112a	C2F2C14 (CC13-CF2C1)
	R113	C2F3C13 (CC12F-CC1F2)
	R113a	C2F3C13 (CC13-CF3)
	R114	C2F4C12 (CClF2-CClF2)
	R114а	C2F4C12 (CCl2F-CF3)
	R114B2	C2F4Br2 (CBrF2-CBrF2)
	R115	C2F5C1 (CC1F2-CF3)
	R116	C2F6 (CF3-CF3)
	R120	C2HC15 (CHCl2-CCl3)
	R123	C2HF3C12 (CHC1F-CC1F2)
	R123a	C2HF3C12 (CHCl2-CF3)
	R124	C2HF4Cl (CHClF-CF3)
	R124a	C2HF4Cl (CHF2-CClF2)
	R125	C2HF5 (CHF2-CF3)
	R133	C2H2F3Cl (CH2F-CClF2)
	R133a	C2H2F3Cl (CH2Cl-CF3)
	R134	C2H2F4 (CHF2- CHF2)
	R134a	C2H2F4 (CH2F- CF3)
	R140a	C2H3Cl3 (CH3-CC13)
	R141b	C2H3FCl2 (CFC12-CH3)
	R142b	C2H3F2Cl (CF2C1-CH3)
	R143	C2H3F3 (CHF2-CH2F)
	R143a	C2H3F3 (CH3-CF3)
	R150a	C2H4Cl2 (CH3-CHCl2)
	R152a	C2H4F2 (CH3-CHF2)
	R160	C2H5Cl (CH3-CH2Cl)
	R218	C3F8 (CF3-CF2-CF3)
	RC316	C4Cl2F6
	RC317	C4ClF7
	RC318	C4F8
Азеотропные смеси, состав
	R500            R12(73,8%) + R152a(26,2%)
	R501            R22(75%) + R12(25%)
	R502            R22(48,8%) + R115(51,2%)
	R503            R23(40,l%) + R13(59,9%)
	R504            R32(48,2%) + R115(51,8%)
	R505            R12(78,0%) + R31(22.0%)
	R506            R31(55,1%) + R114(44,9%)
	R507            R125(50,0%) + R43(50,0%)
	R508A          R23(39%) + R116(61%)
	R508B         R23(46%)+R116(54%)