Обозначения холодильных агентов. Классификация хладагентов.

В начале XIX столетия, на ранней стадии развития холодильной техники, хладагенты обозначали химическими формулами:

• аммиак NH3;

• двуокись углерода СО2;

• хлористый метил СH3 Сl;

• сернистый ангидрид SO2.

Аммиак использовали главным образом в стационарных машинах большой производительности, двуокись углерода применяли в судовых холодильных установках (из-за его низкой токсичности), а хлористый метил и сернистый ангидрид – в малых холодильных машинах и системах кондиционирования воздуха, так как они инертны к цветным металлам. Однако их высокая токсичность была основной причиной поиска других малотоксичных агентов, которые были синтезированы на базе «чистых» углеводородов (метана СH4 или этана С2H6) путем их фторирования.

Аммиак — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса. В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (tкип − 33, 35 °C) и плавления (tпл − 77, 70 °C), а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкого аммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость.

Диокси́ д углеро́ да (углеки́ слый газ, двуо́ кись углеро́ да, окси́ д углеро́ да (IV), у́ гольный ангидри́ д) — Оксид углерода(IV) СО₂ — углекислый газ, газ без запаха и цвета, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации − 78 °С. Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (1 объём углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С).

Фторированные хладагенты – это группа соединений, называемых галогенизированными углеводородами. Они создаются путем замещения одного или большего числа атомов водорода атомами хлора, фтора или брома. Наиболее широкий выпуск таких углеводородов в США осуществляет фирма «Дю Пон» под торговой маркой «Фреон». В СССР им дали название «хладон», однако очень часто их называют «фреонами», а соответствующие холодильные машины – «фреоновыми», в отличие от аммиачных. В 1974 г. в СССР была принята разработанная ИСО специальная система обозначения хладагентов – стандарт ИСО 817-74. Согласно этому стандарту хладагенты обозначают буквой R – первая буква английского слова «Refrigerant» – холодильный агент, с последующим цифровым шифром:

Для хладагентов неорганического происхождения цифры соответствуют молекулярной массе хладагента, увеличенной на 700;

Например: аммиак NH3 – R717, двуокись углерода СО2, – R744, вода Н2О –R718.

Хладагенты органического происхождения – фреоны, или хладоны, – также обозначаются буквой R, но цифровой шифр другой:

• последняя цифра равна числу атомов фтора;

• предпоследняя равна увеличенному на 1 числу атомов водорода;

• третья справа равна уменьшенному на 1 числу атомов углерода.

Примеры обозначения ряда хладагентов приведены ниже (табл. 2.3). Кроме однородных «чистых» хладагентов, используются также и их смеси. При этом различают:

Азеотропные смеси, которые в процессах кипения и конденсации ведут себя как «чистые» однокомпонентные вещества. Эти смеси обозначают трехзначными цифрами после буквы R, начиная с 500. Применение смеси позволяет обеспечить работу машины при более благоприятном режиме. Так, использование азеотропной смеси R502 вместо однородного хладагента R22 позволяет без вакуума понижать температуру кипения до –45, 60С, в то время как при работе на R22 вакуум наступал уже при температуре кипения – 40, 80С.

Таблица. 2.3 - Обозначения хладагентов по ИСО