2.3 Суық агенттер мен криагенттердің жалпы сипаттамалары

Жылутасымалдау процесстерін жүзеге асыру үшін әрқилы түрдегі жұмыс денелерін термодинамикалық және физикалық қасиеттерді қолданады. Олар қондырғылардың түрлеріне олардың сұлбаларына жоғары және төменгі температураларының деңгейлеріне байланысты қолданылады. Жұмыс денелері жеке заттар немесе заттардың қоспалары болып табылады. Жылуды тасымаладау процесстерінің жұмысы кезінде кейбір жұмыстық заттар фазалық түрленуге ұшырайды. Алдыңғы өткен тарауда айтылғандай қондырғылар әр түрлі аймақтарда жұмыс істейді. Яғни, бу мен сұйық аймағанда (булы сұйықты қондырғыларда), газды сұйық аймағында (газды сұйықты қондырғыларда), газды аймағында (газды қондырғалар).

Кейбір жағдайларда газды алу кезінде процесстер 2 фазалық аймақта жүреді. Қатты дене – сұйық және қатты дене – бу жұмыс істеу аймағына байланысты жұмыс денелерге сәйкесінше, мынадай талаптар қойылады. Термодинамикалық жылуды тасымалдауда жұмыс денесі ретінде заттар бірнеше топқа бөлінеді және қолданылады:

1. Суық агенттер (хладогенттер). Ол зат немесе қоспа болып табылады. Қысымы Р=0.1 МПа және қалыпты қысым кезіндегі қайнау температурасы t_s=350-220⁰C қоспа. Температурасы t_s=350-220⁰С кезіндегі суық агенттер көпшілік жағдайларда жылусорғылық қондырғыларда қолданылады. Температурасы 273-120⁰C кезіндегі суық агенттер тоңазытқыш қондырғыларда ауаны баптау қондырғыларында қолданылады.

2. Криоагенттер. Бұл қалыпты қайнау температурасы t_s<120⁰C болғандағы зат немесе қоспа болып табылады.

3. Заттың абсорбциялық булары. Жұмыс агентері және абсорбциялық қондырғылардың абсорбценттері;

4. Су – судың суық агент ретінде қолданылуы оның үштік нүктесінің температурасы салыстырмалы жоғары болған кезде t_ү.н=0⁰C шектеледі. Осы температура кезінде су буының қысымы өте төмен болады (р_ү.н=0.63 кПа ), ал меншікті көлемі өте жоғары болады (V_ү.н=206 м³/кг). Осыған байланысты су көбінесе ауаны баптау қондырғыларында әдетте жылубергіштік температурада 0-ден үлкен болғанда қолданылады. Су сонымен қоса суық агент ретінде эжекторлы және абсорбциялық түріндегі қондырғыда кеңінен қолданылады. Суық және криагенттердің негізгі термодинамикалық қасиеттері мына параметрлермен анықталады: қалыпты қайнау температурасы T_s<120K, критикалық параметрлері t_к.р, Р_кр, Т_қату, Т_тв бу түзілу жылуы r және жылуөткізгіштік коэффициенті λ .

2.3.1 Бу – сұйықтық қондырғылардың суық агенттері

1. Аммиак NH₃ поршеньдік сығымдағыштарда кеңінен қолданылады және абсорбциялық қондырғыларда булану температурасы t₀>70⁰C болғанда қолданылады. Оның қолданылу аймағы үштік нүкте температурасы t_ү.н=-77,2⁰С кезінде қолданылады. Аммиактың негізгі артықшылықтары: Оны қолдану аймақтарындағы булану температурасы кезіндегі меншікті көлемнің аз болуы бу түзілу жылуының үлкен болуы, оңай аққыштығы, өткір иісті болуы және майда еруі. Аммиак болатпен әсерлескенде коррозияланбайды, алайда су бояған кезде мырышты, мысты, қоланы және басқа да мыс қорытпаларын коррозияға ұшыратады. Аммиактың кемшілігі: улағыштығы, жарылу қауіптілігі, ауа концентрациясында жанғыштығы.

2. Екі оттекті көміртегі СО₂. Бұл салыстырмалы нейтральді. Мұның суық агент ретінде кемшілігі критикалық температураның төмен болуы t_кр=31,35⁰С . Критикалық қысымының жоғары болуы Р_кр=7,5МПа . Оттекті көміртегі әдетте құрғақ мұзды алу қондырғыларында қолданылады.

3. Фреон (хладоагент). Бұл көмірсутекке негізделген калоидті түрдегі қоспа. Бұлардың барлығы химиялық инертті жарылу қауіпсіздігі аз немесе жоқ. Фреонның қысқаша белгіленуі Ф-№ түрінде қолданылады. № фреонның номері. Ол 2 немесе 3 санмен берілуі мүмкін.

Ф₁₁, Ф₂₁,Ф_113, Ф₁₁₄ маркалы фреондардың қалыпты жоғары температуралы болады және көбінесе жылусорғылы қондырғыларда қолданылады. Сонымеғн бірге фриондардың меншікті көлемді суық өнімдлігі аз, сондықтан олар турбокомпрессорлық қондырғыларда қолданылады. Осы аталған маркалы фриондар аз улағыш болып келеді. Суық агенттер Ф₁₂, Ф₂₂ маркалы фреондар көбінесе қазіргі заманғы компрессорлық автоматты тоңазытқышқондырғыларда қолданылады. Олар поршеньдік компрессорлы қондырғыларда булану температурасы t≥-40⁰C кезінде және турбокомпрессорлық қондырғыларда t≥-60⁰C кезінде қолданылады. Осындай фриондар аз улағыш болып келеді және ылғал болмаған кезде металды каррозияға ұшыратпайды. Төмен температуралы агентке Ф₁₃,Ф₁₂ маркалы фреондар жатады. Олар ең бастысы каскадты тоңазытқыш қондырғыларының төменгң сатыларында және агенттің қоспасымен жұмыс істейтін рефрижеракторда қолданылады. Оларды қауіпсіз деуге болады. Қауіпсіздік дәрежелері бойынша сулы агенттерді 6 классқа бөлуге болады. Неғұрлым қауіпсіздік класы жоғары болған сайын, соғұрлым агенттің адам ағзасына физиологиялық әсері аз болады. Әсіресе улы агенттер қауіпсіздігі бойынша төменгі классқа жатады, яғни 1-классқа: күкіртті ангидрит SO₂ жатады. Осы агенттердің ауадағы таралатын концентрациясы 0,5 –тен 1%-ға дейін болса, 5минуттан кейін өнімге әкеледі. Сондықтан ол іс жүзінде қолданыстан шыққан. 2 классқа: аммиак NH₃ және бромды метил. Осы агенттердің ауада таралатын концентрациясы 0,5-тен 1% болса, бір сағаттан кейін өнімге әкеледі. 3 классқа Ф₁₀,Ф₂₀ метил формиат С₂Н₄О₂ . Осы агенттердің ауаға таралтаын каонцентрациясы 2-ден 2,5% болса, 1 сағаттан кейін өнімге әкеледі. 4 класс. Дихлоратимен, бромды венил С₃Н , Ф₃₀, Ф₁₆₀ маркалы. Осы агенттердің ауаға таралатын концентрациясы 2-2,5% болса, оның әсері адам ағзасына 2 сағат ішінде кері әсерін тигізеді. Аса қауіпсіз агенттерді 2 жоғары қауіпсіздік классқа юөлуге болады. 5 класс. СО₂ көміртегі, фриондар Ф₁₁₀, Ф₁₁₃, Ф₁₇₀, Ф₂₉₀, Ф₂₂ , этилен, бутан, С₄Н_10. Осы аталған агенттердің ауаға таралатын концентракциясы 20% болса, 2 сағат ішінде адам ағзасына әсер етеді. 6 класс. Ф₁₂, Ф₁₁₄ маркалы фриондар жатады. Ауаға таралатын концентрация 20% асса, адам ағзасына зиянды әсері болмайды. Калоидті қоспалар, яғни сутегі атомының көпшілігі фтор атомымен алмастырылатын болса, қауіпсіздік классының ең жоғары тобына жатқызуға болады. Мұндай агенттерге Ф_13, Ф₁₁₄, Ф₁₁₅ жатады. Кейбір суық агенттер ауада белгілі бір концентрация мөлшерінде оңай тұтанады және тез жарылғыш қаупі бар. Оларға аммиак, көмірсутекті қоспалар және т.б сутегі атомдарының қоспасы жатады.