Международными соглашениями предусматривается:
• прекращение производства хладагентов категории CFC;
• ступенчатое снижение производства хладагентов категории HCFC;
• запрещение любых операций с холодильным оборудованием, сопровождающихся выбросом хладагентов в атмосферу;
• повторное использование или уничтожение извлекаемых хладагентов.
Остановка производства хладагентов категории CFC и довольно высокая стоимость альтернативных заменителей обусловливает необходимость слива хладагента при ремонте холодильных машин. Особенно это относится к крупным холодильным установкам, содержащим от 20 до 300 кг хладагента.
Под сливом хладагента из холодильной установки понимается извлечение хладагента из холодильной машины в накопительные баллоны для последующего повторного использования, восстановления или уничтожения.
Повторное использование означает новую заправку уже использованного и слитого из установки хладагента, как правило, в ту же установку, из которой он был эвакуирован. Перед повторной заправкой хладагент фильтруют, отделяют масло, осушают, пропуская через фильтры-осушители и маслоотделители. Такую операцию, как правило, выполняют с помощью станций утилизации хладагента непосредственно на объекте или в ремонтной мастерской.
Восстановление заключается в обработке слитых хладагентов таким образом, чтобы восстановленный хладагент соответствовал техническим условиям завода-поставщика. При восстановлении состав хладагента подвергается химическому анализу.
Если различные хладагенты смешаны в одном баллоне, сильно загрязнены, имеют в своем составе повышенный процент кислот и не могут быть восстановлены, их отправляют на уничтожение. Уничтожение хладагента производится на заводах-изготовителях путем расщепления в специальных реакторах, либо они используются в других технологических процессах в промышленности.
Сливать хладагенты необходимо в баллоны, окрашенные зеленой флюоресцирующей краской. Чистые хладагенты заправляются в баллоны следующих цветов:
R12 — бледно-серый,
R22 — ярко-зеленый,
R134a — бледно-голубой,
R142b — розовый, R407C — бледно-розовый.
Заправляются баллоны на 75 % от полного объема баллона. Испытательное давление для баллонов должно быть в 1,5 раза больше, чем давление насыщенных паров соответствующего хладагента при температуре 50 X. Так, испытательное давление сосуда для хранения R22 составляет 29,0 бар.
Posts Tagged ‘хладагент’
Основы замены хладагентов в холодильных машинах
Суббота, августа 28, 2010Амиак
Суббота, августа 21, 2010Газ с резким удушливым запахом, вредный для организма человека. В соединении с воздухом при объемной доле 16—20 % и при наличии открытого пламени взрывоопасен. По термодинамическим свойствам аммиак — один из лучших хладагентов. По объемной производительности он значительно превышает R12, R22 и R502, имеет более высокий коэффициент теплоотдачи, что уменьшает размеры теплообменников.
Аммиак имеет малое значение теплоты парообразования, поэтому массовый расход его небольшой (в 4—5 раз меньше, чем у R22). Это свойство затрудняет регулировку подачи. Поэтому аммиак в основном применяется в мощных холодильных машинах.
Аммиак не взаимодействует с черными металлами, алюминием и фосфоритной бронзой, но разрушает цинк, медь и ее сплавы. Поэтому холодильные агрегаты на аммиаке изготавливают из стали. Кроме того, аммиак имеет высокую электропроводность и поэтому не может быть использован с герметичными компрессорами. Холодильные масла не растворяются в аммиаке, что также ограничивает его применение.
Дешевый нетоксичный негорючий хладагент, совместим с минеральными маслами, электроизоляционными и конструкционными материалами.
Применяется в низкотемпературных, двухкаскадных холодильных установках, в составных хладагентах.
Применяется как криогенный хладагент в безмашинных проточных системах, в которых хладагент не совершает замкнутого цикла.
Низкая стоимость, совместим с минеральными маслами, электроизоляционными и конструктивными материалами. Может быть использован для замены R22 и R502. Но из-за горючести запрещен в США для использования в бытовых холодильниках.
Используется вместо R12, но холодопроизводительность его в 2 раза меньше. Хорошо растворяется в минеральном масле. Но так же, как и пропан, горюч и взрывоопасен. В настоящее время итальянские и немецкие фирмы применяют его в бытовых холодильниках.
Минеральное масло для хладагентов
Суббота, августа 14, 2010Минеральное масло плохо растворяется в неазеотропных хладагентах. Поэтому используют синтетические масла. Минеральные и синтетические масла при смешивании образуют нерастворимые остатки, которые могут привести к забиванию ТРВ, капиллярных трубок, четырехходовых клапанов. Поэтому при работе с неазеотропными хладагентами необходимо соблюдать следующее.
1. При расчете холодильных машин учитывать температурный
"глайд" и его влияние на габариты теплообменников,
2, Для смазки применять синтетические масла.
3. Не применять неазеотропные смеси в установках с затопленными испарителями.
4. Заполнять холодильный контур только жидким хладагентом,
5. При утечке хладагента не допускается дозаправка системы. Необходимо удалить хладагент из системы и заправить новой порцией хладагента.
6. Синтетическое масло гигроскопично, поэтому емкости с маслом должны быть открыты минимальное время,
7. Иметь отдельный инструмент для заправки и измерения холодильных систем с неазеотропными хладагентами.
Экологическая безопасность хладагентов
Суббота, августа 7, 2010В настоящее время в технической литературе появилась тенденция обозначать хладагент аббревиатурой, характеризующей воздействие этого хладагента на окружающую среду. Отрицательное влияние определяется тем, насколько эти хладагенты активно участвуют в образовании парникового эффекта и разрушают озоновый слой, расположенный вокруг Земли.
Парниковый эффект возникает вследствие того, что некоторые газы земной атмосферы задерживают инфракрасное излучение Земли. Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на Земле температуру, при которой возможно развитие растительного и животного мира. Естественный парниковый эффект происходит благодаря парам воды, содержащимся в воздухе. Искусственный парниковый эффект связан с рассеиванием в пространстве продуктов деятельности человека. Это, прежде всего, продукты сгорания топлива и хлорсодержащие хладагенты. Воздействие последних на создание искусственного парникового эффекта во много тысяч раз выше воздействия двуокиси углерода из-за их длительного периода жизни (R11 — 60 лет, R12 _ 120 лет, R115-250 лет).
Второй эффект — разрушение озонового слоя Земли — связан с выделением хлора. Озон, находящийся в стратосфере, защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца, а хлор разрушает этот защитный экран Земли. Одна молекула хлора разрушает до 100 тысяч молекул озона. Если учесть, что фторхлоруглероды производятся в объеме более 1,1 млн тонн в год и около 30 % их излучается в пространство, можно представить, к каким губительным последствиям может привести дальнейшее производство этих веществ. Поэтому на ряде международных конференций (Вена, 1985; Монреаль, 1987; Киото, 1997) было принято решение об уменьшении производства хлорсо-держащих хладагентов, и замене их озонобезопасными хладагентами. На международном совещании в Копенгагене (ноябрь, 1992) было принято решение о прекращении производства озоноразрушающих хладагентов Rll, R12, R502. СССР подписал Монреальский протокол, а в 1991 году Россия, Украина и Беларусь подтвердили преемственность этого решения.
Экологическая чистота определяется потенциалом разрушения озона (Ozone Depletion Potential — ODP) и потенциалом глобального потепления (Global Warming Potential — GWP).
ODP определяется наличием атомов хлора в молекуле хладагента. Для R11 и R12 ODP принят за единицу. GWP принят за единицу для СО? с временным горизонтом 100 лет.
В настоящее время хладагенты обозначают по группам, характеризующим их воздействие на окружающую среду.
В группу CFC (ХФУ — хлорфторуглероды) включены наиболее опасные хладагенты с высокой озоноразрушающей активностью. Так, в эту группу входят: хладагент R11, содержащий три атома хлора (CFCLj); R12, содержащий 2 атома хлора (CF2C12).
В группу HCFC (ГХФУ — гидрохлорфторуглероды) включены хладагенты с низкой озоноразрушающей активностью воздействия на окружающую среду. Например, R142B (CH3-CC1F2), R22 (CFjClH).
Безвредные хладагенты, не содержащие хлора, включены в группу HFC (ГФУ — гидрофторуглероды). Например, R134a, химическая формула С2Н2?4. В эту же группу входят альтернативные хладагенты, разработка которых ведется во многих развитых странах.
Азеотропные хладагенты
Пятница, июля 30, 2010Хладагенты, состоящие из нескольких разных молекул, могут вести себя как чистое вещество (азеотропные) или как механическая смесь с независимыми компонентами (неазеотропные).
Неазеотропным хладагентам присвоена серия 400 с произвольным номером для каждого хладагента, азеотропным — серия 500.
В азеотропных смесях в условиях термодинамического равновесия состав жидкой и паровой фаз одинаков, температуры кипения и конденсации при постоянном давлении не изменяются, а давления в точках росы и кипения совпадают,
В неазеотропных смесях в условиях термодинамического равновесия состав жидкой и паровой фаз неодинаков, из-за чего при постоянном давлении их температура меняется в ходе изменения агрегатного состояния (испарения и конденсации).
Термодинамические свойства хладагентов
Суббота, июля 24, 2010С помощью холодильного агента осуществляется холодильный цикл. Это возможно благодаря тому, что хладагент при одном и том же давлении может изменять свою температуру за счет изменения агрегатного состояния.
Испаряясь в испарителе, хладагент отбирает тепло из охлаждаемого объема, затем после сжатия компрессором и перехода в жидкое состояние отдает это тепло окружающей среде.
Для создания эффективного холодильного цикла хладагент должен обладать следующими термодинамическими свойствами:
1. Иметь высокую удельную энтальпию, так как холодопроизводительность холодильной машины прямо пропорциональна энтальпии.
2. При атмосферном давлении хладагент должен иметь температуру кипения, обеспечивающую требуемую температуру в охлаждаемом объеме.
3. Для получения высоких значений холодильного коэффициента необходимо, чтобы потребляемая мощность компрессора была как можно меньше, а это значит, что давление конденсации должно быть как можно ниже.
4. Хладагент должен иметь высокую теплопроводность, небольшие плотность и вязкость. В этом случае гидравлические потери на трение, местные сопротивления и затраты энергии на циркуляцию хладагента в холодильном контуре будут малы.
5. Хладагент должен хорошо растворяться в масле, обеспечивая-смазку компрессора и возврат масла из холодильного контура.
6. Хладагент не должен быть электропроводным.
7. Хладагент должен быть экологически чистым.
8. Эксплутационные расходы должны быть небольшие. Это зависит от следующих параметров хладагента:
термохимической стабильности;
• технологичности эксплуатации;
• степени горючести и взрывоопасности;
• стоимости.
Вещество, которое отвечало бы всем перечисленным требования, найти практически невозможно. Поэтому при подборе хладагента исходят из основных определяющих требований, предъявляемых к конкретной холодильной машине.
* R — refrigerant (хладагент)
Длительное время основными хладагентами были аммиак (NH3), углекислый газ (С03) и двуокись серы (S02). Но в 1930 г. в США был создан хладагент, который по своим характеристикам на тот период казался идеальным. Этот хладагент — дихлордифторметан (C12F2C) — получил торговую марку "фреон" и буквенное обозначение R12 *. В дальнейшем был получен ряд новых хладагентов, основанных на фторхлоруглеродах. Все они получили обозначение R и цифры, зависящие от химического состава (R CDU), где С (сотни) — число атомов углерода в химическом составе, уменьшенное на единицу; D (десятки) — число атомов водорода, увеличенное на единицу; U (единицы) — число атомов фтора.
Холодильные циклы многокомпонентных хладагентов
Суббота, июля 17, 2010С целью повышения энергетической эффективности холодильных циклов применяют многокомпонентные хладагенты. Многокомпонентный хладагент может проявлять свои свойства аналогично однокомпонентному, не разделяясь в процессе холодильного цикла на составляющие. Такой многокомпонентный хладагент называется азеотропным. Если в холодильном цикле каждая из составляющих многокомпонентного хладагента ведет себя как чистое вещество, независимо от наличия других хладагентов, такой хладагент называется неазеотропным. С помощью неазеотропных хладагентов можно получать многотемпературные холодильные машины. Так, французский ученый Л. Филипп предложил использовать смесь фреонов R12 и R22 для получения двухтемпературных уровней в одной холодильной машине. Смеси с тройной ограниченной растворимостью для трехтемпературной машины предложил использовать А. Лавочкин.
В [37] описана каскадная установка со смешанным холодильным агентом, состоящим из четырех углеводородов. Холодильный цикл имеет понижающуюся температуру кипения и адекватен четырем холодильным циклам, соединенным в каскадную схему. Каждый из хладагентов смеси имеет свои температуры кипения и испарения, но процессы происходят в одном холодильном контуре и хладагенты сжимаются одним компрессором.
Большой вклад в исследования многокомпонентных хладагентов внесли Р. Хейвуд [30], советские исследователи М. Боярский, В. Лапшин, Г. Лавренченко, В. Никольский, В. Ягодин.
Термостатирование с несколькими температурными уровнями используется и для бытовых холодильных машин. Так, В. Никольским и др, были предложены новый способ получения холода с нескольким уровнями термостатирования (А. с. №1035354, СССР), а также холодильные агенты, позволяющие реализовать этот способ (А. с. № 1033523, 1039944, 1028705, СССР). Сущность способа заключается в том, что в качестве высокотемпературного испарителя применяют регенеративный теплообменник "труба в трубе", а компоненты, входящие в состав холодильного агента, имеют разные температуры испарения (рис. 3.2.27).
Полное ожижение смеси происходит при растворении парообразных хладагентов, кипящих при более низких температурах, в жидких хладагентах, кипящих при более высоких температурах. В качестве хладагентов, кипящих при более низких температурах, используют фреоны R13 и R22, а при более высоких - R12, R318B2 и R142.
Высокое давление конденсации и испарения
Понедельник, июля 5, 2010При использовании терморегулирующего вентиля
Слишком большой поток хладагента, проходящий через вентиль, приводит к повышению давления испарения (рис. 3.2.22). Причины могут быть следующими:
неточно отрегулирован ТРВ;
Неисправности, которые могут возникнуть из-за избыточного количества хладагента в установке, использующей ТРВ в качестве регулятора потока хладагента:
• отказ компрессора;
• снижение холодопроизводительности;
• уменьшение рабочего тока компрессора;
• срабатывание датчика высокого давления.
При использовании капиллярной трубки Слишком большой поток хладагента, проходящий через капиллярную трубку, приводит к повышению давления испарения (рис. 3.2.23). Причина — избыточное количество хладагента в установке. Неисправности, которые могут возникнуть из-за избыточного количества хладагента в установке с капиллярной трубкой в качестве регулятора потока хладагента: отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности;
• уменьшение рабочего тока компрессора; срабатывание датчика высокого давления.
Низкое давление испарения ("слабый" испаритель)
Падение давления испарения может происходить из-за того, что в испарителе не происходит достаточный теплообмен (рис. 3.2.24). Причины могут быть следующие:
недостаточный поток воздуха проходит через испаритель;
а) засорен воздушный фильтр;
б) соскальзывает ремень вентилятора;
в) вентилятор испарителя вращается в обратную сторону;
г) засорен испаритель.
низкая температура воздуха на входе в испаритель. Неисправности, которые могут возникнуть при низком давлении испарения:
• срабатывание датчика низкого давления; отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности; уменьшение рабочего тока компрессора.
Определение неисправности холодильных машин
Среда, июня 30, 2010Исследуя реальный холодильный цикл путем измерения параметров в определенных точках холодильной машины, можно оценить отклонения lg P-I диаграммы от нормы и, исходя из этого, определить характер неисправности холодильной машины. Практически измеряют температуру и давление в характерных точках холодильной машины, ток двигателя компрессора, перегрев испарителя, переохлаждение конденсатора.
Ниже приведены несколько примеров отклонения lg P-I диаграммы от нормы и причины этих отклонений (неисправности).
Высокое давление конденсации
Причинами повышенного давления при воздушном охлаждении конденсатора могут быть:
отсутствие обдува конденсатора; высокая наружная температура. Причинами повышенного давления при водяном охлаждении могут быть:
• недостаточное количество охлаждающей воды; высокая температура охлаждающей воды.
Для обоих типов охлаждения:
загрязнение или частичная закупорка конденсатора; наличие в системе воздуха или неконденсирующихся газов. 1. На рис. 3.2.18 показана lg P-I диаграмма при "слабом" конденсаторе, не обеспечивающем необходимой теплоотдачи. Характерными отклонениями lg P-I диаграммы и признаками являются:
повышение давления конденсации; повышение температуры нагнетания;
• повышение температуры испарения (незначительное); уменьшение перепада температуры воздуха, проходящего через конденсатор;
• увеличение рабочего тока компрессора;
появление пузырьков газа в жидкой фракции хладагента (наблюдается в смотровом стекле на жидкостной линии);
повышение температуры головки компрессора;
возможны пульсации температуры на выходе ТРВ. Неисправности, которые могут возникнуть вследствие "слабого" конденсатора:
• отказ компрессора;
• снижение холодопроизводительности;
Второй причиной повышения давления конденсации может быть перезаправка холодильной машины хладагентом. Характерными отклонениями при перезаправке хладагентом являются:
• повышение давления конденсации;
• повышение температуры нагнетания;
• повышение переохлаждения.
Неисправности, которые могут возникнуть при перезаправке холодильной машины:
отказ компрессора;
• срабатывание датчика высокого давления;
• перегрев компрессора.
Низкое давление испарения
Причинами низкого давления испарения могут быть:
• недостаточное количество хладагента (недозаправка или утечка хладагента);
недостаточно хладагента проходит через регулятор подачи хладагента (ТРВ или капиллярную трубку). 1. При недостаточном количестве хладагента lg P-I диаграмма примет вид, показанный на рис. 3.2.20.
Характерными отклонениями lg P-I диаграммы являются:
• снижение давления испарения;
• снижение или отсутствие переохлаждения. Неисправности, которые могут возникнуть при недостаточном
количестве хладагента:
срабатывание датчика низкого давления; отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности; уменьшение рабочего тока компрессора.
Потери при дросселировании
Четверг, июня 24, 2010Потери при дросселировании определяются физическими свойствами холодильного агента, а также интервалом температур до и после дросселирования — чем больше интервал, тем больше потери. Поэтому одним из способов снижения потерь является уменьшение этого интервала путем понижения температуры жидкого хладагента перед дросселированием.
Это обеспечивается переохлаждением хладагента в конденсаторе на 5-8 К относительно температуры конденсации. Процесс переохлаждения идет по лини 6-7' (рис. 3.2.9), а в ряде случаев линия переохлаждения совпадает с пограничной кривой (линия 6-7).
В точке 7 в кондиционерах давление составляет 15 бар, температура — 32-35 "С. Перепад температур воздуха, охлаждающего конденсатор, составляет 5-10 К. Температура конденсации должна быть на 10-15 К выше температуры окружающей среды.
Хотя в парокомпрессионном цикле работа расширения составляет небольшую часть работы цикла, обеспечить адиабатическое расширение крайне сложно. Поэтому применяют дросселирование с помощью терморегулирующего вентиля (ТРВ) или трубки малого сечения (капиллярной трубки). Дросселирование обеспечивает понижение давления без изменения энтальпии. Однако в процессе дросселирования реальных газов температура понижается меньше, чем при адиабатическом расширении. Это объясняется наличием частичного парообразования за счет выделения теплоты трения в процессе дросселирования. Вследствие этого снижаются полезная работа расширения и холодопроизводительность. Этот необратимый процесс идет с увеличением удельной энтропии. Следовательно, на T-S диаграмме (рис. 3.2.9) линия процесса дросселирования пойдет не вертикально вниз (S = const), а наклонно (линия 7-1).
Таким образом, на T-S диаграмме парокомпрессионный цикл описывается следующими процессами:
1- 2 — отбор тепла от охлаждаемой среды при парообразовании (кипении) хладагента в испарителе при постоянном давлении;
2- 3 — отбор тепла от охлаждаемой среды при перегреве газообразного хладагента в испарителе;
3- 4 — сжатие хладагента компрессором;
4- 5 — снятие перегрева хладагента в конденсаторе;
5- 6 — конденсация хладагента;
6- 7 или 6-7' — переохлаждение хладагента;
7- 1 или 7'~-1 — дросселирование хладагента.
Удельная холодопроизводительность (на 1 кг хладагента) пропорциональна площади a-1-2-3-d. Затраченная работа — площади 1-2-3-4-5-6-7'.
Энергия, отданная конденсатором, пропорциональна сумме вышеуказанных площадей, то есть площади а-1 -7'-6-5-4-3-d.
Увеличение холодопроизводительности за счет переохлаждения конденсатора равно площади а-1-1'-Ь.
Увеличение холодопроизводительности за счет перегрева хладагента при кипении равно площади c-2-3~d.
При всей наглядности прохождения физических процессов в холодильной машине на 745" и /Л^диаграммах производить расчеты по ним не совсем удобно, так как для определения холодопроизводительности и затраченной работы необходимо на диаграмме измерять площади многоугольников. Расчеты обычно производят по энтальпийной диаграмме (P-I диаграмма), в которой количество тепла, .участвующего в процессах, отображается не площадями, а прямолинейными отрезками.