4.3.3 Хладагенты и холодоносители

Холодильные агенты

Холодильными агентами (хладагентами) называют жидкие охладители, способные кипеть при низких (отрицательных) температурах в обычных условиях (нормальное атмосферное давление). Их применяют в холодильной технике для совершения рабочего цикла по переносу тепловой энергии путём изменения своего агрегатного состояния.

В качестве хладагентов целесообразно использовать жидкости, отвечающие специальным требованиям:

– термодинамическим (низкая температура кипения и замерзания, большая объёмная холодопроизводительность, высокие значения теплоотдачи и теплопроводности);

– физико-химическим (хорошая растворимость в воде, химическая инертность по отношению к конструкционным материалам, малая проникающая способность, способность обнаружить утечку);

– физиологическим (негорючесть, неядовитость, невзрывоопасность);

– экономическим (дешевизна и др.).

Большое количество ограничений затрудняет выбор. К числу наиболее распространённых хладагентов относят аммиак и фреоны.

Аммиак (NH₃) – один из лучших хладагентов. Он кипит при температуре минус 33,4 °С, замерзает при минус 77,7 °С, хорошо растворяется в воде и др., но токсичен при концентрации свыше 1 % и взрывоопасен при 16...29 %.

Фреоны – хлорфторзамещённые углеводороды, получаемые на основе метана (СН₄) и этана (С₂Н₆). Свойства фреонов зависят от соотношения в них атомов углерода С, фтора F, хлора Cl и водорода H. По числу атомов С и F строится их нумерация.

Наибольшее распространение получил фреон-12, чаще называемый хладоном (CF₂Cl₂). Это – негорючий и бесцветный газ, безвредный до концентрации в воздухе 30 %. Кипит при температуре минус 29,8 °С (давление атмосферное), замерзает при температуре минус 155 °С. Нейтрален к металлам, текуч, при температуре выше 400 °C разлагается с выделением ядовитого газа нервнопаралитического действия – фосгена. Применяется в холодильных машинах малой и средней производительности: в бытовых холодильниках, рефрижераторных вагонах с индивидуальным охлаждением, в системах кондиционирования воздуха и др. Термодинамические свойства фреона-12 приведены в приложении Л.

В рабочих циклах открытых термодинамических систем в качестве хладагента используют атмосферный воздух.

Холодоносители

Холодоносители – вещества, предназначенные для отвода теплоты от охлаждаемых объектов и передачи её хладагенту в холодильной машине. Холодоносители должны иметь низкую температуру замерзания, большую теплоёмкость, малую вязкость, быть безвредными и нейтральными к конструкционным материалам. В качестве холодоносителей применяют воздух, рассол, воду, этиленгликоль и др.

Использование воздуха как холодоносителя характерно для большинства холодильных установок, а в системах дальнего транспорта холода (например, в снятых с эксплуатации рефрижераторных поездах и 12-вагонных секциях) дополнительно применяли промежуточный холодоноситель – рассол хлористого кальция в воде, что избавляло от необходимости использовать для этой цели дорогой и небезопасный хладагент (аммиак).