5 Термоэлектрический эффект (эффект Пельтье).

Термоэлектрический эффект заключается в следующем: при прохождении постоянного электрического тока по двум полупроводникам, спаянным между собой, один спай нагревается, а второй охлаждается. Один спай становится теплым, а второй – холодным. Этот эффект был открыт французским физиком Пельтье в 1834 г.

Рисунок 2.6.Устройство термоэлектрического охлаждения.

Холодный спай можно использовать для получения холодных температур.

Термоэлектрический эффект возникает только тогда, когда полупроводники имеют различную проводимость: один полупроводник – электронную, а второй – дырочную. Какой спай будет горячим, а какой – холодным, зависит от направления движения электрического тока.

Рабочие вещества холодильных машин

Холодильный агент (хладагент) - это рабочее вещество, с помо­щью которого в парокомпрессионной холодильной машине совершается обратный круговой процесс, или цикл.

Хладагент кипит при низкой температуре в испарителе Г₀> отводя теплоту от охлаждаемой среды (воздуха в камере или жидкого ХН в испарителе) и отдавая ее в конденсаторе охлаждающей среде (воде или ноздуху) при температуре конденсации 1_К, превращаясь из парообразно­го состояния в жидкое.

Требования, предъявляемые к холодильным агентам:

В требованиях, предъявляемых к холодильным агентам, учитывают многочисленные их свойства, с тем, чтобы обеспечить высокие энергетические и эксплуатационные характеристики низкотемпературных установок. Среди них:

- токсичность, воздействие на людей и животных;

- воздействие на биологическом и генетическом уровнях,

- запах;

- горючесть и взрывоопасносты

- прямое воздействие на глобальное потепление; влияние на озоновый слой Земли;

- энергетическая эффективность циклов, использующих холодиль­ный агент;

- непрямое воздействие на глобальное потепление;

- совместимость с конструкционными материалами, прокладками, электроизоляцией и т. д.;

- совместимость со смазочными материалами и водой;

- отсутствие фракционирования;

- химическая стабильность;

- коррозионная активность;

- низкая температура замерзания;

- легкость в обнаружении утечек;

- стоимость;

- диэлектрические свойства;

- значения критических параметров и нормальной температуры кипения;

давление паров;

- плотность, вязкость, теплопроводность, поверхностное натяже­ние;

- теплота парообразования, объемная холодопроизводительность.

Обозначение и классификация хладагентов

В начале XIX столетия, на ранней стадии развития холодильной техники, хладагенты парокомпрессионных ХМ обозначали химически­ми формулами:

• аммиак NH₃;

• диоксид, или двуокись углерода СО₂;

• хлористый метил СНзС1;

• сернистый ангидрид SО₂

Аммиак использовали главным образом в стационарных машинах большой производительности, двуокись углерода применяли в судовых холодильных установках (из-за ее низкой токсичности), а хлористый ме­тил и сернистый ангидрид - в малых холодильных машинах и системах кондиционирования воздуха, так как они инертны к цветным металлам.

Однако их высокая токсичность была основной причиной поиска других, малотоксичных агентов, которые были синтезированы на базе «чистых» углеводородов (метана СН₄ или этана СН₃СН₃) путем их фто­рирования.

Фторированные хладагенты - это группа соединений, называемых галогенизированными углеводородами. Они создаются путем замещения одного или большего числа атомов водорода атомами хлора, фтора или брома.

Наиболее широкий выпуск таких углеводородов в США осуществ­ляет фирма «Дю Пон», под торговой маркой «.Фреон».

В СССР им дали название «хладон», однако очень часто их назы­вают «фреонами», а соответствующие холодильные машины - «фрео­новыми», в отличие от аммиачных.

В 1974 г. в СССР была принята разработанная ИСО специальная система обозначения хладагентов - стандарт ИСО 817-74.

Согласно этому стандарту хладагенты обозначают буквой R - первая буква английского слова «Refregirant» - холодильный агент, с по­следующим цифровым шифром:

• для хладагентов неорганического происхождения цифры соответ­ствуют молекулярной массе хладагента, увеличенной на 700;

• аммиак R717, двуокись углерода R744, вода R718.

Хладагенты органического происхождения - фреоны, или хладоны, -также обозначают буквой R, но цифровой шифр другой:

• последняя цифра равна числу атомов фтора;

• предпоследняя равна увеличенному на 1 числу атомов водорода;

• третья справа равна уменьшенному на 1 числу атомов углерода.

Кроме однородных «чистых», или «индивидуальных» хладагентов, используются также и их смеси. При этом различают: азеотропные смеси, которые в процессах кипения и конденсации ведут себя как ••чистые» однокомпонентные вещества. Эти смеси обозначают трехpзначными цифрами после буквы R, начиная с 500.

Неазеотропные смеси обозначают через их компоненты - дробью, по их массовым процентам. При кипении и конденсации таких смесей при неизменных давлениях меняются температуры. Пока эти смеси при­менения в ХМ, используемых в отраслях пищевой промышленности и в торговле, не нашли.