Файл: Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций.pdf

236

температуры охладителя. В связи с этим холодильные агенты при нормальных (атмосферных) условиях должны иметь низкую темпера­ туру кипения. Важную роль, определяющую возможность применения данного вещества в качестве холодильного агента, играют также критическая температура и температура замерзания. Положение критической точки должно быть как можно выше, а температура замерзания должна быть как можно более низкой.

3. Невысокое давление конденсации и не очень низкое дав­ ление испарения. Высокое давление конденсации приводит к утя­ желению конструкции агрегатов холодильной установки и повышает требования к плотности соединений. Давление испарения должно быть равно или немного превышать атмосферное. Это исключает необходимость поддержания вакуума в испарителе, снижает требо­ вания к его плотности, упрощает пополнение хладагента в машине в случае утечек. При давлениях ниже атмосферного неплотности приводят к проникновению внутрь системы воздуха, удаление ко­ торого связано с определенными трудностями.

Важной характеристикой холодильного агента является и от­ ношение давлений конденсации и испарения, от величины которого зависит затрачиваемая работа, объемные и энергетические коэф­ фициенты компрессора.

С разностью давлений конденсации и испарения связана вели­ чина усилий на механизм движения, и в целях уменьшения веса и потерь на трение она должна быть возможно меньшей.

4.Небольшое отношение теплоемкости к скрытой теплоте паро­ образования. Уменьшение этого отношения приводит к уменьшению влияния процесса дросселирования на холодильный цикл, так как меньшая доля скрытой теплоты расходуется на испарение хлад­ агента в процессе дросселирования.

5.Высокий коэффициент теплоотдачи, что необходимо для уменьшения габаритов теплообменных аппаратов.

Ф и з и к о - х и м и ч е с к и е т р е б о в а н и я . I. Минимальность удельного веса и вязкости холодильного аген­

та. Удельный вес пара и жидкости оказывает влияние на величину потерь в компрессоре холодильной машины, а также на сопротив­ ления в трубопроводах. Если сопротивление велико, то приходит­ ся или затрачивать дополнительную мощность, или увеличивать диаметры трубопроводов.

Уменьшение значения вязкости жидкости и пара способствует понижению гидравлических сопротивлений. Вместе с тем с пони-

237

хениѳм вязкости растет теплопроводность и коэффициент тепло­ передачи в аппаратах холодильной машины, что уменьшает расход металла.

2. Инертность по отношению к металлам, органическим веще­ ствам и минеральным маслам. В процессе работы хладагенты не должны реагировать с металлами, из которых изготовлена холо­ дильная машина.

Химические свойства холодильных агентов должны обеспечи­ вать их стойкость, они не должны равлагаться при температурах сжатия в компрессоре и не должны быть горючими и взрывоопас­ ными.

Холодильный агент должен обладать малой способностью про­ никать череэ неплотности в машине, а в случае проникновения - легко обнаруживаться.

3. Растворимость. Способность холодильного агента раство­ ряться в масле имеет положительные и отрицательные стороны.

Преимуществами растворимых холодильных агентов являются более благоприятные условия смазки компрессора, так как масло циркулирует вместе с рабочим телом и проникает в самые трудно­ доступные места. Кроме того, слой масла с теплопередающих по­ верхностей теплообнѳвных аппаратов почти полностью смывается, что приводит к более интенсивному теплообмену в этих аппаратах. Растворимость рабочего вещества в масле приводит также к пони­ жению температуры замерзания.

К недостаткам растворимых агентов относится большой унос масла из компрессора и повышение температуры кипения.

Преимуществами слаборастворимых агентов является меныпий унос масла из компрессора, постоянство температуры кипения в испарителе и отсутствие в нем пѳнообразования. К недостаткам таких агентов следует отнести трудность удаления масла с внут­ ренних поверхностей теплообменных аппаратов.

Способность хладагента растворяться в воде, попадающей в машину, является его положительным свойством, так как в этом случае исключается возможность образования в системе ледяных пробок.

ф и з и о л о г и ч е с к и е т р е б о в а н и я . Холо­ дильные машины на войсковых объектах устанавливаются в обита­ емых помещениях. Поэтому холодильный агент должен быть безвре­ ден для человеческого организма и, кроме того, в случае утечки

из машины он не должен образовывать токсичных соединений с ма­ териалами, находящимися в помещении.

238

Э к о н о м и ч е с к и е т р е б о в а н и я . Кроме перечисленных требований холодильный агент должен отличаться доступностью и невысокой стоимостью.

§ 13.2. СВОЙСТВА ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ

Одним из первых рабочих тел холодильных машин была вода, область применения которой в наше время ограничена пароэжек­ торными агрегатами. Затем стали применять аммиак, углекислоту, сернистый ангидрид, хлористый метил и, наконец, фреоны. В на­ стоящее время основным рабочим веществом холодильных машин яв­ ляются фреоны. Применение аммиака вследствие его токсичности и коррозионной активности ограничено, а сернистый ангидрид и хлористый метил совсем не используются.

Углекислота применяется лишь в качестве исходного продукта для получения сухого льда.

Основные свойства наиболее распространенных холодильных

239

кипения аммиака при атмосферном давлении -33,4°. Давление в ис­ парителе при температурах кипения в пределах до -30° в ш е атмо­

чем других агентов. Однако с понижением температуры кипения объемная холодопроизводитѳльность аммиака резко падает.

Аммиак почти не растворяется в масле, но интенсивно погло­ щается водой. В одном объеме воды при температуре +15° раство­ ряется 700 объемов аммиака. Последнее свойство аммиака исклю­ чает возможность образования в системе ледяных пробок. В при­ сутствии воды аммиак образует с маслом эмульсии. Технический аммиак должен содержать воды не более 0,2%.

С черными металлами и алюминиевыми сплавами аммиак не реа­ гирует, но при воздействии на медь и ее сплавы в присутствии влаги вызывает сильное их окисление. Это не позволяет для ам­ миачной машины применять детали из меди и ее сплавов.

При утечках аммиака через неплотности его легко можно об­ наружить по характерному запаху. Для определения места утечки аммиака применяются лакмусовые или фенолфталеиновые бумажки, которые в присутствии аммиака приобретают красно-малиновую окраску.

Аммиак оказывает вредное влияние на организм человека. До­ пустимая концентрация аммиака в воздухе 0,02 мг/литр. При больших концентрациях он вызывает раздражение глаз и дыхатель­ ных органов, а пребывание человека в течение 30 мин в помеще­ нии с концентрацией аммиака 0,5 - 0,6% вызывает отравление, иногда со смертельным исходом. Аммиак горюч, и при содержании его в воздухе от 16 до 27% (по объему) возможен взрыв при на­ личии открытого пламени. Газообразный аммиак легче воздуха, что следует учитывать при устройстве вентиляционных систем.

Хранится аммиак в специальных баллонах желтого цвета. За­ полнение баллона аммиаком не должно превышать 0,57 кгс на I л емкости.

Обслуживание аммиачной холодильной машины требует строжай­ шего соблюдения правил техники безопасности. Аммиак является дешевым и доступным холодильным агентом. Он применяется преиму­ щественно в холодильных установках промышленного назначения.

щенных углеводородов характеризуется химической формулой Cm Hn.

240

Этот ряд может образовывать хлорофторозамѳщенныѳ соединения вида Cm Ha FyClzl где х + у + ъ = п . Таких соединений может быть очень много. Принятые сокращенные названия фреонов уста­ новлены в следующем порядке: при замещении всех атомов водо­ рода записывают вначале цифру I для метанового ряда, цифру П - для этанового и цифру 21 - для пропанового, затем справа при­ писывают цифру, выражающую число атомов фтора, а при наличии

CHFjjCl -tpp.- 22

Наиболее распространены фреон-12, фреон-22 и фреон-114. Температура кипения различных фреонов при атмосферном дав­

лении зависит от порядкового числа z .

Порядковое число получается путем суммирования порядковых номеров элементов, входящих в состав химической формулы фреона и взятых в соответствии с количеством составляющих формулу атомов. Например,для фрѳона-12 - число г равно 58 (порядковые номера элементов С= 6, F = 9, СІ = 17).

Фреон-12 - бесцветный газ, при концентрации в воздухе ме­ нее 20?ь по объему не имеет запаха, при более высоких концен­ трациях начинает ощущаться слабый специфический запах, при этом появляются признаки отравления организма из-за недо­ статка кислорода. При температурах свыше 400° (при соприкос­ новении с горячими поверхностями или действии открытого пла­ мени) происходит разложение фреона с образованием некоторого количества отравляющего вещества - фосгена. По этой причине курение и работа с открытым пламенем в помещении, где имеются фреоновые установки, категорически запрещается.

Пары фреона-12 имеют большой удельный вес (удельный вес сухого насыщенного пара в 5 - 6 раз больше удельного веса па­ ров аммиака и в 4 - 5 раз больше удельного веса воздуха). Это вызывает значительные сопротивления при циркуляции фреона в

холодильной машине. Для снижения этих сопротивлений уменьшают скорость движения агента в системе.