Хладагенты и хладоносители (Продолжение 2)

Использование хладагентов

Аммиак

Аммиак (R717) – это один из тех хладагентов, которые применялись на раннем этапе развития оборудования для понижения температуры. Еще не были созданы танки охладители закрытого типа, а этот газ уже служил людям в данной сфере. Его используют до сих пор. Причиной стабильной популярности являются низкие удельные энергозатраты и большое значение скрытой теплоты парообразования. Не слишком высокие параметры давлений Р0 и Рк дают возможность заправлять аммиаком установки с малой металлоемкостью. Благодаря неприятному резкому запаху, места протекания системы находятся легко.

Металлические детали от воздействия с безводным аммиаком не подвергаются коррозии. Правда, при наличии влаги, такие цветные металлы, как латунь, медь и некоторые другие, разрушаются. Поэтому в агрегатах, работающих на R717, их не используют. Масло аммиак почти не растворяет. Зато в воде растворяется практически неограниченно. А еще R717 является токопроводящим элементом.

Указанные характеристики объясняют, почему аммиак столь популярен там, где работают танки охладители или установки другого типа большой производительности. Но этот газ не лишен недостатков. Он высокотоксичен, а при концентрации 16 – 26,8% еще и взрывопожароопасен. Допустимое содержание в атмосфере составляет всего 0,5 объемных процентов. В рабочих помещениях надо устраивать принудительную вентиляцию – в верхней части зала, потому что аммиак легче воздуха.

Фреоны

В отличие от аммиака, фреоны (хладоны) почти не токсичны, отличаются малым уровнем взрыво-, и пожароопасности. Запах отсутствует. В воде они не растворяются, зато в масле – очень хорошо. Их пары более тяжелые, чем воздух. Электрический ток фреоны не проводят, поэтому успешно применяются в компрессорных установках со встроенными электромоторами. К черным и цветным металлам они инертны.

Из недостатков хладонов можно отметить то, что, по сравнению с R717, их термодинамические характеристики несколько хуже. Поэтому удельные энергозатраты – выше. Кроме того, они значительно дороже. Под действием открытого огня фреоны разлагаются, с образованием высокотоксичного фосгена. Поэтому курение в машинных залах запрещено.

С такими характеристиками хладоны хороши для заправки мало-, и средне производительного оборудования для охлаждения молока и других подобных агрегатов. Их применяют в автономных кондиционерах и транспортных рефрижераторах.

Влияние на окружающую среду

В 80-х годах ХХ столетия было обнаружено, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой Земли. Оказалось, что одна молекула Cl в стратосфере может разрушить от 104 до 106 молекул озона прежде, чем вернется в нижние слои. Среди самых опасных – R-12 и R-22. Первый использовался в бытовых и автомобильных кондиционерах, второй – в танках охладителях молока, коммерческих холодильниках и морозильниках.

Беспокойство по поводу глобального потепления и разрушения озонового слоя окончилось подписанием в Монреале в 1986 г. Международного протокола о контроле использования и ограничении производства опасных для экологии хладонов. Среди самых вредных, кроме уже упоминавшихся, оказались фреоны R113, R114, R115 и R502.

Активность хладона в процессе уничтожения озонового слоя определяется присутствием в молекуле атомов Cl. Для ее оценки определяют значение ODP – потенциала разрушения озона. По этому параметру хладагенты, которыми заправляются (или заправлялись) танки для охлаждения молока, делятся на 3 группы:

• С высокой активностью (ODP > 0,1). Сюда входят хлорфторуглероды (росс. ХФУ, межд. CFC) R11, R12, R502 и другие.
• С низкой активностью (ODP < 0,1). В эту категорию отнесены гидрохлорфторуглероды (ГХФУ – HCFC) R22, R142В и другие.
• Озонобезопасные(ODP = 0). В этой группе находятся вещества, молекулы которых не содержат атомы Cl – фторуглероды, гидрофторуглероды, углеводороды и другие. Они применяются для замены газов 1 и 2 категории. Сюда входят, например, такие хладоны, как R23, R32, R134а, R290 (пропан), R404а, R407с, R600а (изобутан), R717 (аммиак), R718 (вода), R744 (диоксид углерода СО2).

По Монреальскому протоколу ХФУ запрещены с 01.01.1995 г. На ГХФУ наложены ограничения, полное прекращение производства планируется в 2020 году.

Перспективы

В настоящее время специалисты активно ищут замену существующим хладагентам. Причем, речь идет не обязательно о создании нового вещества. Не исключено, что проблему можно решить усовершенствованием использования какого-нибудь из имеющихся.

Среди перспективных – углекислый газ СО2 (R-744). Он не разрушает озоновый слой Земли и не воспламеняется. Потенциал глобального потепления равен единице (для сравнения: у R11 этот показатель составляет 4750, у R12 – 10900). Правда, он токсичный, а при концентрации выше 5 объемных процентов – смертельно опасный. Тем не менее, R-744 можно применять в автомобильных климатических системах, жилых кондиционерах, емкостях для охлаждения молока, коммерческих холодильных установках.

Окончание следует