![]() |
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]()
|
  Хладагент R401A. Это зеотропная смесь среднего давления с температурным глайдом Dtgl= 4...5К. Физические свойства этой смеси приведены в таблицах ниже, а характеристики хладагента R124 на линии насыщения - в приложении 11. Давление насыщенного пара R401A несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,27 и 1,08 МПа при 45 oС).
В зависимости от условий эксплуатации холодопроизводительность холодильной системы, в которой ранее был R12, увеличивается на 5...8 %. Хладагент R401A несовместим с минеральными маслами, поэтому во время ретрофита необходимо заправлять холодильный агрегат алкилбензольным маслом. Требуется также замена фильтра-осушителя. Хладагент рекомендуется применять для ретрофита в высоко- (выше О oС) и среднетемпературных торговых холодильных установках (герметичные, бессальниковые компрессоры и компрессоры с открытым приводом), бытовых холодильниках и стационарных кондиционерах воздуха для замены R12. Холодопроизводительность холодильной системы, работающей на R401A, сопоставима с холодопроизводительностью систем на R12 при температурах кипения выше -25 oС. Зависимость давления насыщения от температуры представлена на рисунке. В таблице приведены результаты сравнения теоретических холодильных циклов при работе на R12 и R401A.
Примечание. Температура кипения -23 oС, температура конденсации 54 oС. При эксплуатации холодильной системы любая утечка хладагента должна быть быстро устранена, чтобы поддержать рабочие характеристики холодильного агрегата. Теоретические исследования позволили смоделировать реальный процесс, при котором в холодильной системе при неработающем компрессоре происходит ряд утечек пара (пять) с последующей дозаправкой хладагентом R401A. Каждая утечка составляла 20 % первоначальной заправки, а каждую заправку проводили хладагентом в жидкой фазе. В таблице представлены характеристики холодильной системы после каждой заправки, и хотя состав хладагента изменялся, холодильная система по характеристикам оставалась сопоставимой с системой, работающей на R12. Испытание проводили на непрерывно работающем среднетемпературном торговом холодильном оборудовании, что позволяло осуществлять хорошее смешивание смеси.
Примечание. Режим работы холодильной системы: температура кипения -6,7 oС; температура конденсации 37,8 oС; температура всасываемого пара 18,3 oС; температура переохлаждения 5,6 oС. Хладагент R401B. Это зеотропная смесь среднего давления с температурным глайдом Dtgl ~ 5 К. Физические свойства этой смеси приведены в таблице ниже. Давление насыщенного пара R401B (рис.) несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,36 и 1,08 МПа при 45 oС). Хладагент разработан для ретрофита низкотемпературного оборудования холодильных транспортных систем (например, охлаждаемых контейнеров), работающего на R12 (температура кипения -20...-30 oС), а также среднетемпературного торгового оборудования и бытовых холодильников. При ретрофите действующего холодильного оборудования следует заменить фильтр-осушитель, а холодильную систему охлаждения заправить алкилбензольным маслом. Холодопроизводи-тельность систем, работающих на хладагенте R401B, сопоставима с холодопроизводительностью на R12 при температурах кипения ниже -23 oС. Хладагент R401B можно также использовать для замены R500 в действующем оборудовании.
В таблице приведены сравнительные теоретические характеристики холодильных систем, работающих на хладагентах R401B и R12. Как видно, холодопроиз-водительность холодильных систем, работающих на R401B, выше, чем на R12. Хладагент R401C. Это зеотропная смесь среднего давления с температурным глайдом Dtgl = 4,5...5 К. Физические свойства этой смеси приведены в таблице. Зависимость давления насыщения от температуры представлена на рисунке. Хладагент предназначен для ретрофита действующих холодильных авторефрижераторов, работающих на R12. Термодинамические и физические свойства хладагента позволяют осуществлять эффективную и безопасную замену R12. При ретрофите установок, работающих на R12, перед переходом к хладагенту R401C заменяют фильтр-осушитель и минеральное масло на алкилбензольное. Сравнение теоретического цикла для холодильных систем, работающих на R401C и R12, дано в таблице.
 
Примечание. Температура кипения -2 oС; температура конденсации 60 oС, перегрев на всасывании и переохлаждение 2,8 oС. Хладагент R409A. Представляет собой смесь на основе ГХФУ: R22, R124 и R142. Массовые доли компонентов составляют соответственно 60; 25 и 15. Температура кипения при атмосферных условиях -34 oС. Характеристики хладагента R409A на линии насыщения приведены в приложении 10. Молекулярная масса 97,4 г/моль. Потенциал разрушения озона ODP = 0,05. Хладагент негорюч и неядовит, совместим с минеральными, а также с алкилбензольными маслами. Предназначен для ретрофита холодильных систем мобильного торгового транспортного оборудования, бытовых холодильников, промышленных холодильных установок с поршневыми и винтовыми компрессорами. Хладагент С10М1. Хладагент С10М1 (ТУ 2412-003-32837395-98), разработанный компанией "АСТОР" и производимый под зарегистрированной маркой АСТРОНТМ 12, - это трехкомпонентная смесь на основе гидрохлорфторуглеродов R22/R21/R142b, имеющих ограниченный срок применения. Предназначена смесь С10М1 для ретрофита холодильных систем, работающих на R12. Выпускают смеси двух марок (А и Б), различающихся массовыми долями компонентов: в смеси С10М1 марки A - R22, R21 и R142b массовые доли компонентов соответственно 65; 5 и 30%; в смеси С10М1 марки Б - 65; 15 и 20%. Состав смеси подобран таким образом, чтобы эксплуатационные характеристики оборудования с этими хладагентами минимально отличались от показателей, достигаемых при работе с заменяемым хладагентом R12. Хладагенты С10М1 нетоксичны, негорючи и по основным физико-химическим, термодинамическим и эксплуатационным свойствам сходны с хладагентом R12. В качестве заменителя R12 хладагенты прошли трехлетние испытания в отечественном торговом холодильном оборудовании, в том числе в бытовых холодильниках производства заводов "Атлант", ЗИЛ и др.:
Хладагенты группы С10М1 по теплофизическим свойствам близки к R401A (таблица).
  Преимущества хладагента С10М1 (АСТРОНТМ 12) по отношению к зарубежным аналогам следующие:
Технология перевода действующей холодильной техники с хладагента R12 на смеси С10М1 отработана и оптимизирована в процессе опытной эксплуатации соответствующего оборудования. Обязательное условие применения смесей - заправка оборудования хладагентом в жидкой фазе. В случае утечки до 30...35 % хладагента С10М1 из системы в процессе эксплуатации проводят дозаправку смесью того же состава. Основные этапы перевода холодильной техники на С10М1 по технологии простой замены выполняют в такой последовательности: Смесь R22/R142b. Хладагент представляет собой негорючую зеотропную смесь, компоненты которой имеют ограниченный Монреальским протоколом срок применения. Характеристики R142b на линии насыщения приведены в приложении 12. Результаты испытаний бытовых холодильников, заправленных смесью R22 и R142b с массовыми долями соответственно 0,6 и 0,4, проведенные в Астраханском государственном технологическом университете и Московском энергетическом институте, показали, что энергопотребление осталось практически на том же уровне, что и при использовании R12. Применение этой смеси целесообразно при ретрофите действующего холодильного оборудования; при этом не требуется замены масел, фильтров-осушителей, а также внесения изменений в конструкцию холодильного агрегата. Смесь R22 и R142b может служить переходным хладагентом не только в бытовой технике, но и в другом холодильном оборудовании. Взаимодействие хладагентов среднего давления с металлами. Тепловые испытания на устойчивость хладагентов при контакте с металлами выполняют, как правило, в присутствии холодильных масел. Результаты тепловых испытаний хладагентов на устойчивость в контакте с материалом труб, используемых для R12, в присутствии минеральных масел свидетельствуют о стабильности смесей хладагентов SUVA® MP с маслами в контакте с медью и алюминием в действующих холодильных системах (таблица).
* Оценка стабильности: 0 - хорошее; 3 - частично разлагается (потеря рабочих качеств); 5 - окисленное (окисленный осадок); Р - осадок; СР - медное напыление (отложение); Т - помутнение; D - темная жидкость.   Отмечено, что во всех случаях лучше использовать алкилбензольные и полиэфирные масла с хладагентами SUVA® MP, чем минеральные масла с R12. Температурный диапазон, в котором хладагент и масло смешиваются, образуя единую жидкую фазу, это -50...+93 oС. Свойства смесей хладагентов и масел в контакте с металлами, изученные при определенной комбинации хладагентов SUVA® MP + масло (например, R401A с ZEROL 150DL), относятся ко всем хладагентам SUVA® среднего давления, так как они представляют собой различные сочетания тех же самых трех компонентов (R22, R152A и R124).
Результаты испытаний (по данным фирмы "Du Pont") на совместимость хладагентов с полимерными материалами-эластомерами, применяемыми в новом и действующем холодильном оборудовании, представлены в таблице (испытания проводили в течение четырех недель, помещая хладагент с эластомером в запаянную трубку при температуре +80 oС). На фактическую совместимость хладагента с полимерным материалом могут повлиять рабочие условия конкретного режима, поэтому применяемый материал в каждом конкретном случае необходимо проверять. По совместимости с эластомерами хладагенты R401A, R401B и R401C аналогичны смеси, рассмотренной в качестве примера в таблице ниже, так как в эту смесь входят те же составные компоненты.
* Алкилбензольное масло ZEROL 500T.
|
|
 
Область применения хладагентов для ретрофита и заправки нового оборудования представлена в таблице.
|
Хладагент R402A. Это близкозеотропная смесь с температурным глайдом менее 1,6 К. Основные физические свойства приведены в таблице ниже. Хладагент разработан для ретрофита оборудования, заправленного R502 и работающего при низкой температуре кипения (-40 oС), где необходимо достичь температуры нагнетания, свойственной R502. В зависимости от условий эксплуатации холодопроизводительность оборудования, работающего на этом хладагенте, как правило, выше, чем у оборудования на R502, примерно на 11 %. Энергопотребление также несколько больше. Хладагент R402A по сравнению с R502 при одних и тех же условиях имеет повышенное давление на 13...15 %.
R402A совместим с минеральными маслами, со смесями минерального и алкилбензольного масел, а также с алкилбензольными и полиэфирными маслами. Рекомендуется применение R402A в сочетании с алкилбензольным маслом. Во время ретрофита фильтр необходимо заменять.
Неазеотропность смеси может привести к изменению ее состава и соответственно к ухудшению характеристики холодильной системы в процессе длительной работы.
Хладагент R402B. Это близкозеотропная смесь с температурным глайдом менее 1 К. Основные физические свойства хладагента R402B приведены в таблице.
|
 
Хладагент разработан как заменитель R502 для ретрофита холодильного оборудования, в котором необходимо оптимизировать холодильный коэффициент. В тех случаях, когда соображения энергетической эффективности являются определяющими, предпочтение отдается хладагенту R402B, который превосходит R502 по энергетическим характеристикам (таблица ниже). Хладагент перспективен для применения в торговом холодильном оборудовании, в охлаждаемом объеме которого температура кипения не опускается ниже -30 oС. Важно, что если температура кипения достигает -40 oС, то температура нагнетания может быть на 15 oС выше, чем у R502. Такое повышение температуры может отрицательно повлиять на систему смазки и сократить срок службы компрессора.
Хладагент совместим с минеральными маслами, со смесями минерального и алкилбензольного масел, а также с алкилбензольными и полиэфирными маслами. Во время ретрофита фильтр-осушитель необходимо заменять.
Вследствие того что состав хладагента многокомпонентный, могут произойти селективная потеря какого-либо компонента из-за утечки, вызванной негерметичностью холодильной системы, или изменение массы в отдельных ее элементах, что вызовет ухудшение энергетических характеристик оборудования.
Сравнительные теоретические и эксплуатационные характеристики хладагентов R402A, R402B и R404A представлены в таблице.
|
Примечание. Температура кипения t0 = -34,4 oС, температура конденсации tK = -40,0 oС температура всасывания tВС = -18,3 oС, переохлаждения DtПО = 2 К.
Теплофизические характеристики хладагентов SUVA® HP выше, чем у R502, поэтому любая незначительная потеря КПД на сжатие может быть возмещена за счет более интенсивного теплообмена.
Совместимость хладагентов высокого давления и R502. Хладагенты R502 и SUVA® HP химически совместимы, т. е. они не реагируют один с другим и не образуют других соединений. Однако если различные хладагенты смешать случайно или намеренно, то такая смесь может быть труднорастворимой и ее можно будет разделить только при сжатии. К тому же эксплуатационные свойства смеси R502 и хладагентов SUVA® HP отличаются от тех, которые характерны для каждого отдельно взятого хладагента. Поэтому не рекомендуется смешивать R502 и хладагенты SUVA® HP в любых системах. Сначала нужно в соответствии с установленной- технологией удалить R502, а затем заправить систему новым хладагентом.
Растворимость хладагентов высокого давления с холодильными маслами. В большинстве компрессоров надлежащая работа движущихся частей обеспечивается с помощью смазки. В рекомендациях завода-изготовителя компрессора обычно содержатся тип масла и его вязкость. Рекомендации основаны на совокупности таких необходимых свойств масла, как растворимость в смеси с хладагентом, совместимость с материалами конструкций, термоустойчивость и устойчивость по отношению к другим видам масел.
Важно иметь в виду следующие рекомендации фирм - производителей холодильных масел. Такие хладагенты, как R402A и R402B, содержат в себе немного хлора и могут в меньшей степени растворять обычные масла, используемые в сочетании с R502.
Хотя растворимость и минерального, и алкилбензольного масел в хладагентах R402A и 402В понижена, рекомендуется все же использовать алкилбензольные масла, когда действующее оборудование переведено с R502 на R402A или R402B. При низких температурах вязкость алкилбензольного масла, насыщенного R402A или R402B, значительно ниже, чем минерального в смеси с R402A или R402B, что будет способствовать возврату масла в компрессор.
В новом оборудовании, рассчитанном на применение хладагента R402A, требуется использование полиэфирного масла.
На рисунке представлены суммарные данные тестов на растворимость хладагентов с холодильными маслами, проведенных в широком диапазоне температур при соотношении объемов жидкого хладагента и масла 50:50.
Горючесть хладагентов высокого давления. Все рассмотренные выше хладагенты высокого давления определены как невоспламеняющиеся при атмосферном давлении и температуре выше 80 oС. Однако тесты показывают, что хладагент R22 может стать горючим при давлении 5,15 o 105 Па и окружающей температуре, когда он находится в смеси с воздухом при объемной доле воздуха 65 % или более. Поэтому нельзя допускать, чтобы хладагенты R402B и R402A при определении утечек смешивались с воздухом, особенно в высоких концентрациях при давлении выше атмосферного.
Хладагент R408A. Торговая марка FORANE FX10. Разработан концерном "Elf. Atochem" в качестве альтернативы R502 при ретрофите в действующих холодильных системах. Близкоазеотропная смесь, состоит из компонентов R22, R143a и R125. Состав по массе (%) соответственно 44; 4 и 52. Предназначен для применения в мобильных транспортных холодильных системах, а также в промышленных холодильных установках с поршневыми и винтовыми компрессорами. Характеристики R408A на линии насыщения приведены в приложении 14.
У R408A и R502 при одной и той же температуре давления близки, температура конденсации выше на 10 К. Холодопроизводительность цикла примерно на 1...10 % выше, чем при работе на R502.
Плотность жидкости R408A ниже, чем у хладагента R502 (см. таблицу), а, следовательно, требуемая масса заправки, т. е. имеющиеся в установке ресиверы, трубопроводы и насосы, предназначенные для R502, можно использовать для R408A.
Кроме того, уменьшение массы заправки важно учитывать в малых установках, чтобы не допустить перезаправки во избежание превышения давления и потребляемой мощности. В малых установках снижение заправки может достигать 25 %, а в больших - 15 %.
|
 
Как видно из таблицы, R408A более гигроскопичен, чем R502, что связано с необходимостью тщательного соблюдения правил перекачки этого хладагента, заправки систем и т. п. Теплоемкость жидкости при постоянном давлении больше у R408A, что привозит к значительным потерям при дросселировании. Этого можно избежать, увеличив переохлаждение жидкости в конденсаторе. Теплопроводность насыщенной жидкости также больше у R408A. Это повышает эффективность теплообмена, а следовательно, улучшает термодинамические характеристики установки, что и подтвердили испытания.
Потребляемая мощность при отрицательных температурах ниже на 7 %, что важно при ретрофите, так как уменьшает опасность замыкания или сгорания электродвигателя. Поэтому для применения R408A даже в малых герметичных компрессорах нет ограничений.
Из-за высокой полярности молекул одного из компонентов (R143a) хладагент R408A взаимно растворим и с алкилбензольными, и с минеральными маслами. В компактных холодильных системах при стандартных условиях этого достаточно, чтобы обеспечить возврат масла в компрессор. Хладагент R408A можно использовать также в сочетании с полиэфирными маслами.
По отношению к уплотнительным материалам R408A менее агрессивен, чем R502.
В качестве фильтров-осушителей используют молекулярные сита, применяемые для R502 и R22.
![]() | ![]() | ![]() |