Природные хладагенты R717 и R723 как альтернатива ГХФУ и ХФУ

Аммиак и холодильные масла. Аммиак имеет приемлемую стоимость и не причиняет вреда окружающей среде. Однако из-за его токсичности и воспламеняемости необходимо иметь как можно более низкий уровень заправки аммиака. Для всевозможных вариантов холодильных систем предписывается максимально допустимый объем заправки (например, допускается заправка 2,5 кг аммиака без предъявления каких-либо специальных требований к установке). Это позволяет конструировать компактные системы, которые будут иметь сходные параметры с фторуглеродными холодильными системами холодопроизводительностью до 25 кВт.

Однако есть одно важное условие - надежный возврат масла в компрессор. Это выполнимо, если масло, по крайней мере, частично растворяется в аммиаке (в противном случае вязкость масла будет слишком высокой при низких температурах кипения). Остатки масла и его пленка на стенках значительно снижают теплопередачу в испарителе.

Поэтому первым шагом был поиск масел, растворимых в аммиаке. Было выявлено, что полиалкиленгликолевые (PAG) масла наиболее подходят для этой цели, и большинство производителей могут предложить PAG-масла с полной и частичной растворимостью.

Однако при применении PAG-масел возникают проблемы, когда в закрытом холодильном контуре содержание воды превышает 1000 ррт. Такая концентрация достигается очень быстро из-за высокой гигроскопичности PAG-масел, и аммиачная холодильная система становится похожей на фторуглеродную, где необходимым условием является отсутствие воды в холодильном контуре.

Удовлетворительным считается содержание воды в контуре, равное 400 ррт для аммиака и 350 ррт для масел PAG.

Хладагент - смесь с аммиаком. Другим способом улучшения возврата масла в компрессор является создание смеси хладагентов, которая будет хорошо растворять масло.

Первым шагом изучения было использование в смеси аминов, сходных с аммиаком (2 или 3 атома водорода в аммиаке замещаются на группу СН3). Таким способом достигался требуемый эффект улучшения смешиваемости, но огромная разница в температуре кипения по сравнению с аммиаком негативно сказалась на термодинамических свойствах смеси. Кроме того, токсические свойства смеси были хуже (заметно более низкий уровень допустимой концентрации на рабочем месте и при этом неприятный запах).

Диметилэфир - замечательный растворитель, который часто используется как пропелент в аэрозолях. Температура его кипения при нормальных условиях равна -26 оС. Предел воспламеняемости для диметилэфира в воздухе составляет 3,4% по объему, что значительно выше, чем у углеводородов. Во многих случаях диметилэфир применяется как альтернатива изобутану в качестве хладагента.

Исследования привели к удивительному результату - аммиак и диметилэфир формируют азеотропную смесь. Ее состав зависит от температуры. В соответствии с этим была найдена оптимальная концентрация аммиака 60 %, при которой азеотропная смесь максимально «азеотропна», т.е. давление пара смеси больше, чем давление компонентов. По молекулярной массе смеси в соответствии с номенклатурой неорганических хладагентов ей было дано обозначение R723. Необходимо подчеркнуть, что азеотропные смеси ведут себя как однокомпонентные вещества, и разделение компонентов исключено. Это очень важно с точки зрения пожарной безопасности: минимальная взрывоопасная концентрация смеси в воздухе составляет 6 %, что оказывается ниже, чем у чистого аммиака, но при этом смесь еще остается в классе безопасности 2 в соответствии с правилами VBG20.

Еще статьи по экологии

Экологическая обстановка, эколого-природные условия социальной и индивидуальной жизни людей в Алтайском крае
Обеспечение охраны окружающей среды, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов является одним из ключевых общественных благ, которые формируют основу долгосрочного соц ...

Последствия возникновения экологических проблем
Сегодня, практически каждый житель всей нашей зеленой планеты жалуется на различные проблемы. Кто-то сталкивается с финансовыми трудностями, у кого-то проблемы со здоровьем, но лишь редкий человек зад ...

Система очистки сточных вод на ОАО Завод Универсал
Экологическая обстановка в Новокузнецке является одной из самых сложных. Город стабильно входит в двадцатку экологически неблагополучных городов России. Здесь среднегодовые концентрации вре ...