Влага в холодильном агенте

Влага попадает в холодильную машину из воздуха при выполнении монтажных работ. Она может находиться в холодильном агрегате и трубопроводах при отсутствии тщательной сушки всех элементов холодильной машины. Неосушенная холодильная машина может содержать влагу, которая способна вызвать нарушения в ее работе.

Растворимость воды в холодильном агенте зависит от индивидуальных свойств холодильного агента. Аммиак имеет большое химическое сродство к воде. Его растворение в воде считают неограниченным. Хладоны практически все не растворяют в себе влагу. Малая растворимость влаги в холодильном агенте приводит к ее замерзанию в конструктивных элементах, и прежде всего в дросселирующих устройствах (капиллярной трубке, терморегулирующем вентиле - ТРВ).

Растворимость воды в хладонах зависит от температуры. Например, растворимость воды в R22, выраженная в процентах к весу холодильного агента, составляет соответственно: при +35 °С - 0,169; 0 °С - 0,0596; -20 °С - 0,0282; -30 "С - 0,0186; -40 °С - 0,012. Это значит, что при -30 °С в 1 кг жидкого холодильного агента может содержаться до 186 мг воды. При наличии влаги в холодильном агенте образуются кислоты, которые могут разрушать металлические части холодильной машины, в том числе разрушать обмотку электродвигателя герметичных компрессоров. Основой образования кислот является попадание припоя внутрь трубопроводов, по которым перемещается холодильный агент. Наличие влаги в холодильном агенте определяет необходимость применения адсорбентов, поглощающих влагу.

Рис.4 Фильтр-осушитель ФО-60 1 -заглушка, 2 -гайка накидная, 3 -цеолит, 4 -распределитель потока, 5 -пружина, 6- крышка, 7- кожух

Как правило, вещества, поглощающие влагу, помещаются в устройство, которое наряду с поглощением влаги выполняет функцию очистки холодильного агента от грязи, окалины. Эти устройства называют фильтрами -осушителями. Один из фильтров-осушителей представлен на рис.4.

Адсорбенты

Адсорбенты подразделяют на силикагели и цеолиты. Функция адсорбентов - очистка холодильного агента от влаги и от кислот.

Силикагели

В зависимости от гранулометрического состава и характера пористой структуры силикагели обозначают тремя буквами: первая буква характеризует размер гранул, последняя - размер пор. Так, крупный силикагель мелкопористый обозначают КСМ, мелкий силикагель среднепористый - МСС, мелкий силикагель мелкопористый - МСМ. Средние фракции называют «шихта» и соответственно обозначают ШСК, ШСС, ШСМ.

Синтетические цеолиты

Адсорбционное пространство цеолитов образовано пустотами. В основу классификации цеолитов положено двузначное обозначение: вначале указывается катион, вводимый в решетку цеолита (К, Na, Ca), a затем тип кристаллической решетки цеолита (А или X). Если калиевая, магниевая или иные формы цеолита получены из натриевой и катионный обмен произведен не полностью, цеолит обозначают KNaA, MgNaA и т. д. Цеолит NaA-2MШ применяют для домашних холодильников.

Следует отметить, что цеолит NaA-2MШ разлагает хладон R22 и может применяться только в среде хладона R12. Чтобы исключить это явление, используют синтетические цеолиты: 4АХН, 4АХН-2, 4АХН-24.

В малых холодильных машинах в качестве адсорбентов применяют минеральный гранулированный силикагель КСМ (ГОСТ 3956-64), синтетические цеолиты NaA-2MШ и NaA-2KT. Силикагель КСМ имеет малую механическую прочность. Цеолиты NaA-2MШ и NaA-2KT производятся в виде таблеток или чаще шариков. Сохранение высокой поглощательной способности цеолита при высокой температуре (60 °С) позволяет устанавливать фильтры-осушители на стороне нагнетания. При помощи цеолита NaA-2KT хладон R12 можно осушить до содержания воды (2-3) 10^-4 %.

Цеолит NaA-2KT кроме поглощения влаги способен нейтрализовать продукты окисления.

Воздух в холодильном агенте

В холодильной машине вместе с холодильным агентом может находиться воздух. Это относится преимущественно к холодильным машинам с компрессорами открытого типа и полугерметичным. Воздух в холодильную машину с компрессором открытого типа может попасть при ремонте компрессора и в том случае, если давление холодильного агента на всасывании ниже атмосферного. В этом случае возможно проникновение воздуха в компрессор через сальниковое уплотнение. В соответствии с законом Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений ее компонентов, т.е.

Р_см= Р_ха+ Р_возд.

Повышения давления в конденсаторе приводит к возрастанию температуры конденсации, уменьшению удельной холодопроизводительности холодильного агента. Результатом присутствия воздуха в холодильной машине является возрастание энергетических затрат на получение холода и нарушение температурного режима работы холодильной машины.

Экономические требования

Холодильный агент должен быть достаточно дешевым. Выбор холодильного агента определяется совокупностью всех перечисленных качеств и целевого использования холодильной машины.

Физиологические и экологические требования

Холодильный агент должен быть нетоксичным, взрыво- и пожаробезопасным. Он не должен влиять на экологию и прежде всего не вызывать разрушения озонового слоя Земли и не приводить к возникновению парникового эффекта. Основные требования безопасности с холодильными агентами отражены в ГОСТ Р 12.2.142-99 (ИСО 5149-93).

Обозначения хладагентов и их смесей

В качестве первого хладагента использовалась вода, поскольку с 1755 г. она служила «для получения фригорий (отрицательных калорий)» в лабораторной установке, которую создал Уильям Гуллен (William Gullen). Позднее, в 1834 г., Якоб Перкинс (Jacob Perkins) изготовил компрессионную машину, работавшую на диэтиловом эфире, а в 1844 г. Джон Горри (John Gorrie) - машину со сжатием и расширением воздуха. В 1859 г. Фердинанд Карри (Ferdinand Carre) создал абсорбционную холодильную машину, использующую в качестве холодильного агента аммиак, а 4 года спустя Чарлз Теллир (Charles Tellir) запустил компрессор, работающий на метиловом эфире. Были опробованы еще хладагенты: углекислый газ (С0₂) и двуокись серы (S0₂). Из перечисленных хладагентов аммиак стал использоваться не только для адсорбционных холодильных машин, но и для компрессионных.

Этих три последних хладагента, а именно аммиак (R717), углекислый газ (R744) и двуокись серы (R764), оставались наиболее распространенными вплоть до 1930 г. Но после внедрения в 1930 г. в США новой категории хладагентов - хлорфторуглеродов, хорошо известных под аббревиатурой CFC, все ранее упоминавшиеся хладагенты, за исключением аммиака, почти полностью исчезли. Однако начиная с 1980 г. ученые стали подавать тревожные сигналы, привлекая внимание общественности к вредному воздействию CFC на окружающую среду. Поэтому производители начали разработку менее вредных для экологии планеты хладагентов, некоторые из которых уже появились на рынке. Эти хладагенты, заменяющие группу CFC, принадлежат главным образом к двум категориям химических соединений - фторхлор-содержащим углеводородам (HCFC) и фторуглеводородам (HFC).

Хотя число широко используемых хладагентов было сокращено, их номенклатура остается еще достаточно многочисленной. Чтобы обеспечить их обозначение, была введена система буквенно-цифровых индексов. Эта система установлена для всех химических соединений, состав которых не всегда в точности совпадает с описанными выше категориями CFC, HCFC или HFC (ГОСТ 29265-91 (ISO 817-74). Хладагенты органические (Хладоны). Цифровые обозначения.