Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Хладагенты

Теплофизические свойства хладагентов, области применения, экологические преимущества, плюсы и минусы. Описание и состав хладагентов, взаимозаменяемость, совместимость с маслами.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Фреон r12

Хладагент r12 - это бесцветный газ, относится к группе хлорфторуглеродов, имеет специфический запах. 

  • распространенный и безопасный в эксплуатации хладагент
  • невзрывоопасен, но при температуре более 330 °С, разлагается с образованием хлорида водорода, фтористого водорода и следов отравляющего газа фосгена
  • в обезвоженном состоянии фреон r12 нейтрален ко всем металлам
  • обладает повышенной текучестью, что способствует проникновению его через мельчайшие неплотности и даже через поры обычного чугуна и в тоже время это свойство хладагента r12 позволяет холодильным маслам проникать во все трущиеся детали, снижая их износ.
  • является хорошим растворителем многих органических веществ, поэтому при изготовлении прокладок применяют специальную резину - паронит или севанит
  • при его объемной доле более 30 % в воздухе, наступает удушье из-за недостатка кислорода
  • хорошо растворяется в масле
  • не проводит электрический ток
  • слабо растворяется в воде

Применяют в одноступенчатых холодильных машинах с температурой конденсации не более 75 °С и температурой кипения не ниже -30 °С, а также в бытовых холодильниках, кондиционерах, водоохлаждающих холодильных машинах.

Фреон r134a

Хладагент r134a - это бесцветный газ, используется для замены хладагента r12

  • не токсичен и не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации, но при попадании воздуха в систему и сжатии могут образовываться горючие смеси
  • нельзя смешивать r134а с r12, так как образуется азеотропная смесь высокого давления с массовыми долями компонентов 50 и 50%. Давление насыщенного пара этого хладагента несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,16 и 1,08 МПа при 45°С)
  • разлагается под воздействием пламени с образованием отравляющих и раздражающих соединений, таких, как фторводород
  • для фреона r134a характерны небольшая температура нагнетания (она в среднем на 8-10 °С ниже, чем для R12) и невысокие значения давления насыщенных паров

Применяется в холодильных установках, работающих при температурах кипения ниже -15 °С, энергетические показатели у него хуже, чем у r12 ( на 6% меньше удельная объемная холодопроизводительность при -18 °С и холодильный коэффициент ). В таких установках целесообразно применять хладагенты с более низкой температурой кипения либо компрессор с большей холодопроизводительностью. В среднетемпературных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха холодильный коэффициент r134a равен коэффициенту для r12 или выше его. В высокотемпературных холодильных установках удельная объемная холодопроизводительность при работе на r134a также несколько выше ( на 6% при t0=10°С ), чем у r12.

Из-за значительного потенциала глобального потепления GWP рекомендуется применять r134а в герметичных холодильных системах.

Хладагент r134a широко используют во всем мире в качестве основной замены r12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха в зданиях и промышленных помещениях, а также на холодильном транспорте. Хладагент можно использовать и для ретрофита оборудования, работающего при более низких температурах. Однако в этом случае, если не заменить компрессор, то холодильная система будет иметь пониженную холодопроизводительность.

Вместе с тем в водоохладительных установках с винтовыми и центробежными компрессорами применение R134а имеет определенные перспективы.

Фреон r600a

Хладагент r600a - это изобутан, который имеет значительные экологические преимущества по сравнению с фреонами r12 и r134а. Горюч, легко воспламеняется и взрывоопасен, но только при взаимодействии с воздухом, при объёмной доле хладагента 1,3-8,5%. Нижняя граница взрывоопасности (1,3%) соответствует 31 г r600a на 1 м3 воздуха, верхняя граница (8,5%) равна 205 г r600a на 1 м3 воздуха. Температура возгорания -460°С. Холодильные агрегаты с r600a характеризуются меньшим уровнем шума, из-за низкого давления в рабочем контуре хладагента. Так как в холодильных агрегатах R600a используется в минимальных количествах, то его не требуется утилизировать, оставшийся хладагент остается растворенным в масле. Хладагент R600a не наносит вреда окружающей среде.

Использование изобутана в существующем холодильном оборудовании связано с необходимостью замены компрессоров на компрессоры большей производительности, т.к. по удельной объемной холодопроизводительности r600a значительно проигрывает хладагенту r12 (практически в два раза). Благодаря высоким энергетическим свойствам r600a, количество хладагента, заправляемое в холодильный агрегат, сокращается по сравнению с r12 примерно на 60 %. Вместе с нормой заправки сокращаются и заправочные допуски, вследствие чего холодильный агрегат следует заправлять r600a особенно тщательно.

Фреон r22

Хладагент r22 широко используется в промышленности, главным образом в качестве хладагента, относится к группе гидрохлорфторуглеродов. Это наиболее популярный аэрозольный пропеллент из числа гидрохлорфторуглеродов. Бесцветный газ со слабым запахом хлороформа, По экологическим свойствам хладагент r22 значительно лучше, чем у R12 и R502.

Преимущества применения:

  • Нетоксичен и невзрывоопасен
  • Имеет низкую температуру нагнетания при сжатии в компрессорах
  • Обладает хорошими теплофизическими и термодинамическими характеристиками по сравнению с другими хладагентами
  • Химически нейтрален к большинству конструкционных материалов
  • Имеет довольно низкий озоноразрушающий потенциал (ОРП = 0,05; по этому показателю данный хладон близок к аммиаку)

Фреон r22 при контакте с пламенем и раскаленными поверхностями разлагается с образованием токсичных продуктов. По сравнению с r12, хладагент r22 хуже растворяется в масле, но легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам. Диапазон температур кипения от +10 до -70 °С при температуре конденсации не выше 50 °С. Одноступенчатое сжатие рекомендуется применять до температур кипения не ниже -35 °С.

Используют для получения низких температур в машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами одно- и двухступенчатого сжатия, а также в бытовых холодильных машинах. В холодильных установках, работающих на фреоне 22, необходимо использовать минеральные или алкилбензольные масла.

Имеет гораздо более высокое давление в области высоких температур, чем R12, поэтому не является его эквивалентным заменителем.

Заменители R22: R404a, R407c, R410a, R507.

Фреон r404a

Хладагент r404a - это бесцветный газ, квазиазеотропная смесь r125 / r143a / r134а. Температурный глайд менее 0,5 К. Заменитель r22 и r502.

Компонентом r404a служит r143a, который в чистом виде становится горючим при давлении 105 Па и температуре 177°С, а в смеси с воздухом при объемной доле

60% даже при низких температурах и высоком давлении происходит возгорание. Поэтому r404a не следует смешивать с воздухом при высоких температурах и использовать сжатый воздух.

Хладагент r404a первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. Некоторым производителям рефрижераторных контейнеров удалось к настоящему времени приспособить r404a в качестве стандартного хладагента для работы в области низких температур. В зависимости от условий эксплуатации обеспечиваются повышение холодопроизводительности на 4-5 % и снижение температуры нагнетания в компрессоре до 8 %, по сравнению с аналогичными характеристиками r502. После поступления в продажу с конца 1993 г. его первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. В настоящее время r404a применяют в качестве заменителя r502 при ретрофите систем. При этом необходима замена фильтра-осушителя и минерального масла на полиэфирное. Изменение состава смеси, циркулирующей в холодильной системе, может привести к ухудшению ее энергетических характеристик, особенно в схемах с ресивером или при значительной длине трубопроводов.

Фреон r406a

Хладагент r406a - это зеотропная смесь хладагентов r22, r142b и r600а, является эффективной заменой r12 и r500. Не рекомендуется работать при высоких концентрациях паров хладагента, необходимо обеспечить эффективную вентиляцию в зоне работы холодильной установки. Не следует использовать с целью определения течи при высоких концентрациях хладагента. Пары хладагента в присутствии открытого огня разлагаются на соединения, опасные для здоровья. Использование r406a должно быть ограничено температурой в испарителе выше -26°С.

Хладагент r406a используется для среднетемпературных и низкотемпературных холодильных систем, работающих на r12 и r500: транспортных холодильных установок, витрин универсамов, водоохлаждающих установок, установок для охлаждения продуктов питания и молока, фармацевтических продуктов, торговых автоматов, некоторых коммерческих морозильников и рефрижераторов.

Не требует никакой замены масла в холодильной установке, поскольку r12 и r500 хорошо работают на минеральных маслах (алкилбензольных=АБ). Его применение не снижает, а наоборот приводит к улучшению характеристик холодильных установок, которые используют как r12, так и r500. При замене минерального масла на АБ рекомендуется применять АБ-масла той же вязкости, что и заменяемое минеральное масло. В соответствии с требованиями большинства изготовителей компрессоров, необходима замена 50-80% существующего минерального масла. Замена масла может быть необходимой, если возврат масла в компрессор затруднен: испаритель установлен далеко от компрессора или установлен ниже его, или скорости движения хладагента по соединительным магистралям малы. При выполнении процедуры ретрофита необходима замена фильтров осушителей.

Фреон r407c

Хладагент r407c - зеотропная смесь r32 / r125 / r134а ( массовые доли компонентов соответственно 23 / 25 / 52% ) с температурным глайдом около 7° К. Разработан в качестве основной замены r22. При обычных температуре и давлении - это бесцветный газ. Он по энергетической эффективности близок к r22 и рассматривается как оптимальная альтернатива r22. В настоящее время его широко используют в системах кондиционирования воздуха. Не требуется вносить значительных изменений в холодильную систему. При эксплуатации зеотропных смесей появился ряд проблем, таких как наличие «температурного глайда», изменение состава смеси в случае утечки одного из компонентов, несмешиваемость с минеральными маслами, парожидкостное разделение зеотропных смесей в каждом элементе системы: компрессоре, теплообменных аппаратах, конденсаторе и испарителе; различная растворяемость компонентов смеси в холодильном масле. Обязательно нужно обращать внимание на то, что r407c нужно заполнять только из жидкой фазы, состав газовой фазы в баллоне отличается от спецификации. Следует избегать присутствия хладагента в воздухе в высоких концентрациях, так как газообразный хладагент тяжелее воздуха, он скапливается внизу, поэтому нужно предусмотреть возможность вентиляции именно нижней части помещения.

Фреон r407c не воспламеняется на открытом воздухе. Запрещено хранение и использование около открытого огня, горячих поверхностей, в т.ч. нагревателей, в условиях высокой влажности.

Несовместим с магнием и его сплавами, в которых его содержание выше 2%. С калием, барием и другими щелочными металлами идут экзотермические реакции. Продуктами термического разложения и гидролиза хладагента являются галоидные кислоты.

Фреон r410a

Хладагент r410a - это квазиазеотропная смесь r125 и r32, т.е. при утечке практически не меняет своего состава, а значит оборудование может быть просто дозаправлено. Негорючий газ, при соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Контакт с некоторыми активными металлами при определенных условиях, например при очень высоких температурах и / или давлении, может привести к взрыву или возгоранию.

Является заменой для r22, предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха высокого давления.

Очень перспективным является использование хладагента r410a в тепловых насосах после временной работы на пропане, так как при этом по сравнению с r22 и пропаном возможно значительное уменьшение конструктивных размеров. Сохраняет свои эксплуатационные свойства гораздо дольше, чем r22. Удельная холодопроизводительность r410а примерно на 50% больше, чем у r22 ( при температуре конденсации 54 °С ), а рабочее давление в цикле на 35-45% выше, чем у r22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в компрессор и теплообменники, а следовательно r410a не может использоваться в качестве ретрофитного ( замещающего ) хладагента для r22. Поскольку плотность r410a выше, чем r22, компрессоры, трубопроводы и теплообменники могут иметь меньшие размеры.

Фреон r507

Хладагент r507 - это азеотропная смесь для замены r502 и r22, при его применении следует отказаться от использования деталей из цинка, магния, свинца и сплавов алюминия с содержанием магния более 2%. Испытания, проведенные с влажным R507 показали хорошую гидролизную стойкость и отсутствие коррозионных повреждений на металлах, таких как ферритная сталь, V2A, медь, латунь или алюминий. Лишь незначительное набухание происходит при воздействии R507 на следующие пластмассы или эластомеры: полиамид (РА), эпоксидная смола, фенольная смола, политетрафторэтилен (PTFE), полиацетал (РОМ), хлорпренкаучук (CR) акрилнитрил-бутадиенкаучук (NBR) и гидрированный акрилнитрил-бутадиенкаучук (HNBR). Здесь также необходимо учесть возможное влияние смазочного вещества.

Хладагент разработан для ретрофита низкотемпературных холодильных систем, работающих на r502, и для заправки нового оборудования с применением полиэфирных масел. По характеристикам хладагент близок к r502. При его использовании холодильный коэффициент цикла меньше на 8-11 %, а холодопроизводительность на 1 -3%, чем в холодильных системах, работающих на r502. Однако более низкие ( на 6-9°С ) значения температуры нагнетания позволяют применять этот хладагент в тех низкотемпературных системах, где использование r502 встречает ограничения. Близкие к r502 значения плотности r507 на входе в компрессор и степени сжатия указывают на необходимость самых минимальных изменений в конструкции действующих компрессоров.

Смесь r507 еще более эффективна по сравнению с r502, когда перед поступлением в регулирующий вентиль жидкий хладагент переохлаждается.

r507 - азеотропная смесь, ведущая себя как однокомпонентная жидкость, и потому при ее применении не возникает проблем, связанных с разделением компонентов. Вследствие этого при заправке хладагент r507 может быть как в жидкой, так и в газообразной фазе, что позволяет без труда восстанавливать его нехватку после утечки и последующих ремонтных работ.