birmaga.ru
добавить свой файл

1
Холодильные агенты.

Требования, предъявляемые к холодильным агентам, делятся на четыре группы: термодинамические, физико-химические, физиологические и экономические.

К термодинамическим требованиям относятся:

1. Объемная холодопроизводительность холодильного агента должна быть большой, так как при больших qo значительно уменьшаются размеры и вес компрессора вследствие малых объемов циркулирующего хладагента. Но это требование при выборе холодильного агента не является решающим, так как с увеличением qo растет разность давлений в холодильной машине, что так же весьма нежелательно.

2. Давление хладагента в конце сжатия не должно быть слишком высоким, так как высокие давления приводят к усложнению и утяжелению конструкции машины, делают ее небезопасной.

3. Давление кипения холодильного реагента желательно иметь выше атмосферного, так как при вакууме в систему может засасываться воздух, который отрицательно влияет на работу холодильной машины.

4. Степень сжатия pk/po должна быть небольшой, так как с уменьшением значений pk/po уменьшается затрачиваемая работа и габариты, увеличивается кпд компрессора.

5. Теплота парообразования должна быть высокой, так как чем она выше, тем меньшее количество хладагента должно циркулировать для создания необходимой холодопроизводительности.

6. Температура затвердевания хладагента должна быть низкой, а критическая температура – высокой, так как первая ограничивает возможность достижения низких температур, а при небольших значениях второй уменьшается холодильный коэффициент.

7. Удельный вес и вязкость хладагента должны быть наибольшими для сокращения гидравлических потерь в трубопроводах и клапанах. Кроме того, с уменьшением вязкости увеличивается коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, что уменьшает расход металла на теплообменные аппараты.

К физико-химическим требованиям относятся:

1. Желательно, чтобы хладагенты растворялись в воде, во избежание образования пробок и нарушения работы системы. Кроме того, свободная вода способствует коррозии металла.


2. Важным свойством хладагентов является их растворимость в масле. Если хладагент не растворяется в масле, то оно легко отделяется от хладагента, который кипит при To=const независимо от количества масла в системе. Но на стенках теплопередающих аппаратов образуется масляная пленка, ухудшающая теплоотдачу, что является недостатком таких хладагентов.

Если хладагент растворяется в масле, то слой масла с теплопередающих поверхностей смывается почти полностью; это ухудшает теплопередачу. Однако его трудно удалить из испарителя, что повышает температуру кипения и может значительно ухудшить работу машины.

3. Хладагенты должны быть нейтральными к металлам (даже в присутствии влаги) и прокладочным материалам.

4. Они не должны быть горючими и взрывоопасными.

К физиологическим требованиям относятся:

Хладагенты не должны быть ядовитыми, не должны вызывать удушье и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.

К экономическим требованиям относятся:

Хладагенты должны быть дешевыми и недефицитными.
Многообразие требований, предъявляемых к хладагентам, приводит к тому, что найти универсальное вещество, отвечающее всем требованиям, невозможно, поэтому хладагент в разных случаях выбирается с учетом назначения, условий работы и конструктивных особенностей холодильной машины.
В холодильной технике применяют достаточно большое количество жидких и газообразных хладагентов. В настоящее время известно более 40 хладагентов, но только 15 из них находят практическое применение. Помимо однокомпонентных (или чистых) хладагентов в последнее время находят применение многочисленные смеси, составленные из 2-х и более чистых хладагентов.


Выбор ХА.
Температурный режим нашей холодильной установки:

Температура кипения: tкип = 5◦С,

Температура окружающей среды: tос = 32◦С,

Температура конденсации: tкон = tос+13◦С = 45◦С.
Проведем анализ хладагентов R22, R502, R134a, R717, R407c, на данном температурном режиме:



1)


R22

 




1

2

3

4

5

6

7

8

t, ºC

15

72

45

45

40

5

5

10

p, бар

6

18

18

18

18

6

6


6

i, кДж/кг

415

444

417

258

248

248

405

411


Параметры цикла:
q0 = 163 кДж/кг;

l = 29 кДж/кг;

Холодильный коэффициент: e = q/l = 5,6;

Холодильный коэффициент цикла Карно: ek = Tx/(Toc- Tx)

ek=10.526

Эффективность цикла: h=e/ek=0.54

Степень повышения давления в компрессоре: pk=p2/p1=3


2)




R502

 




1

2

3

4

5

6

7

8

t, ºC

15


58

45

45

40

5

5

10

p, бар

6,9

19

19

19

19

6,9

6,9

6,9

i, кДж/кг

356

375

362

255

248

248

348

352


Параметры цикла:
q0 = 104 кДж/кг;

l = 19 кДж/кг;
Холодильный коэффициент: e = q/l = 5,47;

Холодильный коэффициент цикла Карно: ek = Tx/(Toc- Tx)

ek=10.526

Эффективность цикла: h=e/ek=0.51

Степень повышения давления в компрессоре: pk=
p2/p1=2,75
3)

Аммиак


 




1

2

3

4

5

6

7

8

t, ºC

15

106

45

45

40

5

5

10

p, бар

5,4

18

18

18

18

5,4

5,4

5,4

i, кДж/кг

1493

1679

1493

414

386

386

1456

1471


Параметры цикла:
q0 = 1085 кДж/кг;

l = 186 кДж/кг;
Холодильный коэффициент: e = q/l = 5.8;

Холодильный коэффициент цикла Карно: ek = Tx/(Toc- Tx)


ek=10.526

Эффективность цикла: h=e/ek=0.56

Степень повышения давления в компрессоре: pk=
p2/p1=3.3

4)




R407c

 




1

2

3

4

5

6

7

8

t, ºC

15

64

45

45

40

5

5

10

p, бар

5,1

16

16

19

19

6

5,1

5,1

i, кДж/кг


425

455

432

273

265

265

416

420


Параметры цикла:
q0 = 155 кДж/кг;

l = 30 кДж/кг;
Холодильный коэффициент: e = q/l = 5.16;

Холодильный коэффициент цикла Карно: ek = Tx/(Toc- Tx)

ek=10.526

Эффективность цикла: h=e/ek=0.5

Степень повышения давления в компрессоре: pk=
p2/p1=3.72
5)



R134a

 




1

2

3

4

5

6

7

8

t, ºC

15

57

45

45


40

5

5

10

p, бар

3,5

13

13

13

13

3,5

3,5

3,5

i, кДж/кг

409

437

420

263

257

257

400

405


Параметры цикла:
q0 = 148 кДж/кг;

l = 28 кДж/кг;
Холодильный коэффициент: e = q/l = 5.28;

Холодильный коэффициент цикла Карно: ek = Tx/(Toc- Tx)

ek=10.526

Эффективность цикла: h=e/ek=0.51

Степень повышения давления в компрессоре: pk=p2/p1=3.71





R22

R502

R717

R407c

R134a

e

5,6

5.47


5.8

5.16

5.28

pk

3

2.75

3.3

3.72

3.71


Сделаем выводы:
Для данного температурного режима наиболее выгодно использовать фреон R22 и аммиак, так как они имеют наиболее высокие холодильные коэффициенты.

Для наиболее безопасной и эффективной работы компрессора лучше всего использовать фреоны R22 и К502, так как они имеют самые низкие степени повышения давления.

Применение новых озонобезопасных хладагентов требует:


  1. употребления специальных эфирных масел, несовместимых с известными маслами для R22 и требующих большой аккуратности и осторожности при обращении.

  2. тщательности при герметизации стыков, так как молекулы HFC имеют гораздо меньшие размеры, чем молекулы традиционных хладагентов.

  3. установки фильтров-осушителей с гораздо более мелким фильтром.

  4. применения теплообменников увеличенного размера, в связи с более низкими тепловыми характеристиками.

  5. более тщательного проведения операции вакуумирования, потому что при соприкосновении хладагента и воды может образовываться фторводородная кислота.


Использование аммиака сопряжено с большим риском и усиленными мерами по безопасности.

Следовательно, хладагентом для нашей холодильной установки выбираем R22.