Хладагенты

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

ОГЛАВЛЕНИЕ:

• r11
• r12
• r134a
• r600a
• r290а
• r22
• r32
• r404a
• r406a
• r407c
• r410a
• r502
• r507
• Сколько заправлять фреона в холодильник

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 r290a

ХАРАКТЕРИСТИКИ ФРЕОНА R-290

Фреон R-290 – это горючий, нетоксичный газ, не имеющий оттенка или запаха. Это побочный продукт обработки нефти. Он принадлежит к категории гидрофторуглеродов. Температурные данные обозначенного фреона аналогичны показателям хладагента категории 12. Это дает возможность задействовать его в индустриальном холодильном оборудовании. Благодаря тому, что фреон 290 обладает такой характеристикой, как сильная растворимость в минеральных масляных составах, рекомендуется применять в холодильном оснащении масло с увеличенным показателем вязкости.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Данный холодильный агент задействуется в морозильных установках средней и низкой температуры, а также рефрижераторах и тепловых насосах. Фреон стоит недорого, для конструирования компрессорного оснащения и испарителя не требуются никакие специальные материалы. Главные преимущества – низкая температура на выходе из компрессорного оснащения и, конечно, его цена. Этот хладагент часто используется для домашних холодильных установок.

Объемная производительность фреона 290 при температурном показателе конденсациисоставляет 90% от выработки хладагента 22 или аж 150% выработки от фреона категории 134. Благодаря этому требуемый функциональный объем цилиндра компрессорного оснащения относительно равен объему цилиндров компрессорного прибора с 22-ым хладагентом на несколько процентов выше, чем цилиндры компрессорного оснащения с 404-ым хладоном.

Объемная выработка хладагента 290 в несколько раз выше, чем у фреона категории 600. Потому если выбирать между двумя названными составами, то надо смотреть на отличия в конструкции охладительных систем, которые заправляются данными хладагентами. В связи с выработкой расход фреона сильно отличается.

Производительность холода рассчитывается согласно плотности впитываемого газа и по теплоте образования пара. При заправке холодильного агента 290 нужно рассчитывать объем, исходя из специфики обозначенного холодильного оборудования.

Фреон 290 не разрушает озоновый слой, безвреден для экологической обстановки.

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 r32

Фреон R32 3 является компонентом многих смесевых и хладагентов, очень экологичный по сравнению с другими аналогами. Среди преимуществ хладагента R32 следует отметить:

• низкий уровень заправки хладагентом.
• низкий потенциал глобального потепления ( GWP ).
• высокая энергетическая эффективность.

Химическая формула фреона R32 СF2H2 ( дифторметан ). Он относится к группе фторуглеводородов ( ГФУ; HFC ), срок применения которых не ограничен.
Техническое обозначение фреона R32: хладон 32, R32, HFC 32, Freon-32, MackFri 32, метиленфторид, фтористый метилен .Помимо большей экологичности, фреон R32 менее вязкий и плотный ( примерно на 30% ) чем R410A. Пониженная плотность уменьшает скорость расходования хладагента. Уменьшение вязкости повышает суммарную эффективность климат системы более чем на 5%. Снижение показателей плотности и вязкости приводит к увеличению холодопроизводительности почти на 4%.
Являясь однокомпонентным веществом, фреон R32 имеет возможность дозаправки вне зависимости от количества хладагента в контуре и работа с ним значительно проще, чем с двухкомпонентным R410. Несмотря на существенные различия, фреон R32 и фреон R410A сходны по физическим характеристикам.

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 r502

Данный хладагент имеет обязательные к соблюдению условия хранения, подразумевающие  хранение баллонов с R502B хладоном исключительно в сухих складских помещениях, где обеспечена защита от проникновения прямых солнечных лучей и их попадания на баллон с веществом . Следует держать баллоны вдали от открытого огня и электрических нагревательных приборов.
 

ПРОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФРЕОНА 502

Фреон 502 – это газ, не имеющий цвета. Состав практически нетоксичный, химически стабилен, не взрывается и не возгорается. Почти не растворяется в воде. Когда фреон соприкасается с огнем или раскаленной поверхностью, части фреона разлагаются на токсичные компоненты.

Обозначенный фреон необходим для использования в агрегатах, которые нужны, чтобы поддерживать среднюю и низкую температуру. Больше всего отмеченный состав задействуется в транспортных системах для проветривания воздуха, рефрижераторах, агрегатах централизованного охлаждения и тепловых насосах.

Преимущества фреона 502:

• безопасность относительно воспламенения или взрыва;

• малая токсичность;

• отличные термодинамические характеристики;

• состав химически стабилен;

• фреон совместим с холодильным оборудованием, которое использовалось с 407 и 507 хладагентами

Холодильный агент 502, как уже упоминалось, может выделять токсичные продукты при соприкосновении с огнем и раскаленными поверхностями. Поэтому сберегать и транспортировать хладон необходимо, исходя из общих правил, которые касаются перевозки опасного груза. Для хранения баллонов с фреоном следует задействовать сухие комнаты, куда не попадают прямые солнечные лучи. Нельзя ставить баллоны возле нагревательных приборов или открытого источника огня.

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.