Хладагенты и хладоносители (Продолжение)

Хладагенты и хладоносители (Продолжение)

ХладагентыХладагенты и хладоносители (Продолжение)

История вопроса

Первые охладители молока, работающие по тому же принципу, что и современные машины, появились в середине XIX века. К этому времени в данном направлении уже была подготовлена научная база. Теоретические основы получения искусственного льда за счет расширения воздуха начали разрабатываться еще в XVIII веке. До этого проблема решалась более простыми способами – использованием холодных погребов, природного льда и снега, испарением воды из пористых сосудов (Древний Египет), наливанием воды в низкие широкие емкости, поставленные на ночь в глубокую яму (Древняя Индия), растворением селитры в воде (Европа, XVI век).

В 1845 году врач Дж. Горри (США) сделал агрегат для получения искусственного льда. Это устройство требовалось, чтобы обеспечить в палатах прохладный воздух. В 1860 году инженер Ф. Карре (Франция) представил аппарат, производящий лед из воды. До танков охладителей закрытого типа ему, конечно же, было далеко. Тем более, что КПД первых промышленных установок находился в пределах 9 – 12%. Однако, механизм Ф. Карре считают прообразом современных холодильников.

На заре развития морозильного оборудования для обозначения хладагентов использовались химические формулы: сернистый ангидрид SO2 , хлористый метил СH3 Сl, двуокись углерода СО2 , аммиак NH3 . Применяли их в зависимости от основных свойств. Первые два вещества инертны к цветным металлам. Ими заполняли кондиционеры и малые холодильные установки. СО2 , как слаботоксичный, работал на корабельных рефрижераторах. Аммиаком заправляли стационарные высокопроизводительные агрегаты.

Все было хорошо, но, с течением времени, повышались требования к безопасности процессов. Уровень токсичности имеющихся хладагентов перестал удовлетворять потребителей. Начались поиски новых. Они успешно завершились после фторирования «чистых» углеводородов этана С2H6 и метана СH4 . Фторированные хладагенты – это углеводороды, в которых один или несколько атомов Н замещаются атомами галогенов Cl, F, Br. В США основным производителем таких веществ была фирма DuPont. Ее продукция распространялась под маркой «Фреон». В Советском Союзе галогенизированные углеводороды окрестили хладонами. Однако, слово «фреоны» тоже прижилось, и машины, работающие на таких агентах, стали называть фреоновыми, в отличие от аммиачных. Современные танки охладители открытого типа, как и закрытого, работают на фреонах.

Маркировка хладагентов

Для обозначения хладагентов в СССР в 1974 году был принят стандарт ИСО 817-74. Согласно этому документу, маркировка вещества состояла из буквы «R» (от англ. Refrigerant – холодильный агент) и цифрового кода. Для неорганической продукции число представляло собой молекулярную массу химического соединения, плюс 700: Н2О – R718, СО2 – R744, NH3 – R717. Для органической (фреонов) шифр несколько иной. Последняя цифра показывает количество атомов F, предпоследняя – атомов Н, плюс единица, третья справа – атомов Сl, минус единица.

Кроме однородных хладагентов, также используются их азеотропные смеси, с аналогичным «поведением» в процессах кипения и конденсации. Для их обозначения применяют трехзначный цифровой код, который начинается с 500.

Ниже приведены обозначения некоторых популярных хладагентов, на которых работают (или работали раньше) резервуары охладители молока:

  • R11 (Фтортрихлорметан, CCI3 F) – первый среди распространенных. Применение ограничено Монреальским протоколом, из-за самой высокой среди фреонов озоноразрушающей активности.
  • R12 (Дифтордихлорметан, CCI2 F2 ) – высокая озоноразрушающая активность. По применению – аналогично R11.
  • R22 (Дифторхлорметан, CHClF2 ) – разрушает озон в 20 раз слабее, чем R11 и R12. Тем не менее, к 2020 году от него планируют отказаться.
  • R134а (Тетрафторэтан, CH2FCF3 ) – заменитель R12. Не влияет на озон, обладает слабым парниковым эффектом.
  • R404а – смесь хладонов R143а, R125 и R134а. Заменитель для R22 и R502а. Не влияет на озон, не имеет парникового эффекта.

Классификация хладагентов

Хладагенты молочных танков классифицируются по двум параметрам: температуре кипения при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (tон ) и давлению насыщения при температуре конденсации 30 град С (Р30 ). Согласно данным условиям, все вещества можно разделить на 3 группы:

  • Высокого давления (низкотемпературные) – Р30 не менее 2 МПа, tон ниже – 60 град С.
  • Среднего давления (среднетемпературные) - Р30 меньше 2 МПа и больше 0,3 МПа, tон выше – 60 град С и ниже – 10 град С.
  • Низкого давления (высокотемпературные) - Р30 меньше 0,3 МПа, tон выше – 10 град С.

Для всех хладагентов зависимость давления от температуры описывается уравнением Вагнера. В практических целях, для расчета параметров процесса охлаждения молока, вместо уравнения применяют линейку холодильщика (электронный вариант – библиотека CoolApps, приложение Refrigerant Slider) или пакет прикладных программ CoolPack.

Продолжение следует



Возврат к списку