Холодильные агенты. Газы и жидкости, используемые в холодильных системах. Жидкий хладагент

  

Вся электронная библиотека >>>

 Холодильники и кондиционеры  >>>

 

 

 

 Холодильная техника и кондиционирование воздуха


Раздел: Бытовая техника

 

Глава 8. Холодильные агенты

  

Газы и жидкости, используемые в холодильных системах, называются холодильными агентами. Жидкий хладагент, находящийся в испарителе, поглощает тепло от окружающих объектов и, кипит. Для повторного использования хладагента необходимо, чтобы образовавшийся в испарителе пар был сжат и превращен в жидкость (сконденсирован), что и осуществляется в холодильном агрегате. Существует множество хладагентов, но здесь будут рассматриваться только наиболее распространенные фторированные хладагенты.

Для практических целей сформулируем определение хладагента следующим образом: хладагент—вещество, которое поглощает тепло во время процесса кипения при низких температуре и давлении и отдает это тепло во время конденсации при более высоких температуре и давлении.

 

Характеристика хладагентов

 

Большинство хладагентов при атмосферном давлении и температуре окружающей среды находятся в парообразном состоянии. Для сжижения пара необходимо подвергнуть его сжатию и охлаждению в компрессорно-конденсаторном агрегате холодильной системы. В холодильной машине агент находится в виде жидкости: или пара (газа). Слова «газ» и «пар» обычно взаимозаменяемы, но, если быть технически точным, необходимо пояснить, что газ, имеющий температуру, близкую к температуре конДенсации, называется паром. Все вещества имеют жидкую и паровую фазы. Некоторые вещества характеризуются высокой температурой кипения. Это означает, что они существуют в виде пара только при нагревании до высокой температуры или при вакууме. Вещества^ которые имеют низкую температуру кипения, находятся в парообразном состоянии при комнатной температуре и атмосферном давлении. Многие распространенные хладагенты, например группа фреонов, относятся к этой категории.

Вода — вещество, которое при атмосферном давлении и температуре окружающей среды существует в виде жидкости. Температура кипения воды равна 100 °С при атмосферном давлении на уровне моря. Если воду оставить в открытом сосуде, она медленно испаряется. Если ее нагреть и повысить температуру до точки кипения, она будет очень быстро испаряться. Вода переходит в этом случае в паровую фазу. Если вода кипит в открытом сосуде, ее температура не поднимается выше 100 °С. Все подводимое тепло используется для процесса кипения или превращения воды в пар.

При нахождении жидкого хладагента в открытом сосуде он немедленно начнет бурно кипеть и превращаться в пар, но при очень низкой температуре. Жидкий R12 при атмосферном давлении кипит при температуре —29,8 °С. Для процесса кипения он поглощает достаточное количество тепла из сосуда и окружающего воздуха. Нет необходимости в подогреве, как в случае с водой.

Испаряющийся хладагент поглощает такое количество тепла, которое равно количеству энергии, необходимому для его превращения из жидкости в пар. Каждый килограмм хладагента поглощает такое количество тепла, которое равно его скрытой теплоте парообразования.

 

Влияние давления на температуру кипения

 

Температура кипения любой жидкости может быть повышена или понижена в зависимости от величины давления в сосуде, где она находится. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и, наоборот, чем ниже давление, тем температура кипения ниже. Таким образом, жидкость может кипеть при низкой температуре, если она находится в вакууме.

В холодильном агрегате некоторые хладагенты () находятся под высоким давлением.

Энергия, потребляемая холодильным агрегатом, работающим на R112, расходуется в основном для сжатия парообразного хладагента. R14 и R502 являются хладагентами, которые не имеют таких высоких давлений. R12, R22, R500 и R502 используют в большинстве бытовых и малых торговых холодильных агрегатов.

 

Критическая температура

 

Критическая температура пара — это температура, выше которой пар не может быть превращен в жидкость независимо от величины давления. Если нагревать пар до температуры выше критической, движение молекул становится настолько интенсивным, что давление не может обеспечить между ними достаточного контакта для образования капель жидкости.

Хладагенты, используемые в холодильных агрегатах, переходят из жидкой фазы в паровую и опять в жидкую фазу во время холодильного цикла. Поэтому для обеспечения фазы сжижения в холодильном цикле хладагент следует использовать при температуре ниже критической. Критические температуры фторированных хладагентов приведены ниже.

Когда температура пара понижена, величина давления, требуемая для осуществления процесса сжижения, уменьшается. Из этого можно сделать вывод, что для каждого значения температуры ниже критической существует соответствующее давление, при котором происходит сжижение хладагента.

Существуют графики, показывающие соотношение между температурой и давлением, при которых пар хладагента сжижается ( 175).

Например, если мы работаем на R12 при 26 °С, то чему равно давление насыщения? Найдите 26 °С на графике, следуйте этой линии по вертикали до пересечения с кривой для R12. Слева прочитайте величину абсолютного давления. Вы обнаружите, что для R12 при этой температуре абсолютное давление равно 0,67 МПа. Это давление, которое требуется для сжижения хладагента при 26 °С.

 

Стандартные условия

 

Производительность любого холодильного агрегата зависит от температуры хладагента на сторонах высокого и низкого давлений системы. Скрытая теплота парообразования хладагента, его давления конденсации и кипения также зависят от температуры хладагента. Имеются определенные стандарты для сравнения различных хладагентов и холодильных агрегатов. В холодильной промышленности разработаны условия, известные под названием стандартных условий в различных точках холодильного цикла: температура кипения —15 °С; температура жидкости перед регулятором потока 25 °С; температура всасывания пара —10 °С. Используя эти стандартные условия, можно сделать правильные выводы при сравнении любых двух хладагентов.

 

Давление конденсации

 

Давление конденсации зависит от температуры сжижения пара. В практических условиях, если это возможно, желательно избегать высоких давлений конденсации. Обычно водяной конденсатор работает при более низких температуре и давлении конденсации, чем воздушный. В связи с этим имеется некоторая разница в рабочем давлении этих двух типов конденсаторов. Можно принять, что температура конденсации в агрегате с воздушным охлаждением примерно на 14—19 °С выше температуры окружающей среды. Действительные температура и давление, однако, зависят от эффективности конденсатора, его расположения и чистоты поверхности, обдува воздухом. При использовании водяных конденсаторов температура конденсации обычно ниже температуры окружающего воздуха. Поэтому давление конденсации в водяном конденсаторе ниже давления конденсации в воздушном конденсаторе.

Давления насыщения, не должны рассматриваться в качестве рабочих давлений нагнетания в холодильном агрегате. Если в конденсаторе должен осуществляться процесс конденсации, то температура конденсации (и соответствующее ей давление) хладагента будет выше температуры среды, которая используется для охлаждения конденсатора, так как добавляется теплота сжатия.

 

Давление кипения

 

Давление и температура кипения хладагента являются важными факторами. В большинстве домашних холодильников температура кипения составляет примерно —15 °С. Это та же температура, которая установлена для стандартных условий, используемых для сравнения различных хладагентов и холодильных агрегатов. В общем случае требуется такой хладагент, у которого давление кипения примерно равно атмосферному. Хладагент, который кипит при вакууме, непрактичен из-за возможности проникновения воздуха в систему. Воздух не конденсируется и создает очень высокое давление конденсации, которое снижает эффективность холодильного агрегата. При использовании в установке хладагента с давлением кипения выше атмосферного воздух не попадает в систему через неплотность.

Необходимо отметить, что в большинстве случаев давления в испарителе и на стороне всасывания системы одинаковы. Кроме того, температура кипящего хладагента будет соответствовать давлению в испарителе, или на стороне всасывания системы (табл. 9).

 

Скрытая теплота парообразования

 

Количество тепла, требуемое для превращения 1 кг жидкости в пар при постоянной температуре, называется скрытой теплотой парообразования. Для превращения 1 кг воды в пар при 100 °С

и атмосферном давлении она должна поглотить 2260 кДж тепла. Это количество тепла является скрытой теплотой парообразования 1 кг воды при атмосферном давлении.

Любой хладагент при кипении в испарителе должен поглотить тепло из охлаждаемого пространства в таком количестве, которое равно его скрытой теплоте парообразования. Скрытая теплота парообразования некоторых хладагентов при —15 °С приведена ниже. Когда хладагент имеет высокую скрытую теплоту, он поглощает больше тепла, чем хладагент с более низкой скрытой теплотой парообразования. Таким образом, при использовании хладагента с высокой скрытой теплотой парообразования можно применять меньшие компрессор, конденсатор и испаритель.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Холодильная техника и кондиционирование воздуха

 

Смотрите также:

 

ХОЛОДИЛЬНЫЙ АГЕНТ, хлад-агент аммиак и хладоны фреоны

Используемые в качестве холодильного агента в-ва должны обладать невысокой токсичностью, взрьюоопасностыо, инертностью по отношению к металлам, иметь благоприятные физ. свойства...

 

Холодильники. Холодильники абсорбционного типа. Устройство и ремонт...

Холод получается за счет кипения холодильного агента. Компонентами раствора в холодильном агрегате абсорбционного холодильника являются: хладагент — аммиак...

 

ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ - холодильные агенты для выработки...

— комплекс холодильных машин, в к-рых используют разл. холодильные агенты для выработки искусственного холода для установок кондиционирования воздуха.

 

Холодильники компрессионного типа. Устройство и ремонт холодильника...

Компрессор обеспечивает циркуляцию холодильного агента в системе агрегата.
Хладагент — хладон-12. Температура, создаваемая в испарителе, от—10 до—30 °С.

 

ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА. Холодильные машины абсорбционные...

Первое, обладающее низкой темп-рой кипения, является холодильным агентом; второе, обладающее способностью поглощать пары первого, — абсорбентом.

 

Холодильные машины и криогенная техника

Сжиженный газ — его называют еще холодильным агентом — циркулирует в герметичной замкнутой системе, состоящей из четырех основных узлов: испарителя, компрессора...