Хладагенты, хладоносители и холодильные масла ностальгия о будущем icon

Хладагенты, хладоносители и холодильные масла ностальгия о будущем


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине сд...
Основные сведения о трении и смазке...
Тесты отработавшего масла 46 моторные масла petro-canada для бензиновых двигателей 48...
Холодильные циклы обратные тепловые циклы и процессы. Холодильные установки...
Оценка качества растительных масел...
Лекция Обратные термодинамические циклы и холодильные установки. Термодинамика получения холода...
Отчет “Перспективные альтернативные биоуглеводородные смесевые топлива на основе производных...
Теплоносители и хладагенты...
Пальмовое масло съедобное растительное масло...
Пояснительная записка по итогам работы за 2008 год по ОАО хангаласскому маслодельному заводу...
Ароматерапия это улучшение психического и физического здоровья с помощью эфирных масел...
Реферат



страницы: 1   2   3   4   5
вернуться в начало
– хмас.= 0,05; – хмас.= 0,10; о – хмас.= 0,10; х – массовая доля этанола в растворе).


Жидкая фаза разделяет кристаллы льда, что позволяет избежать образования снежных комков. Перекачке поддаются даже суспензии, содержащие до 60% льда по объему и реализующие низкотемпературные уровни, требуемые для техники умеренного охлаждения. При наличии 20–25% льда по объему двухфазная система раствор-лед ведет себя как ньютоновская жидкость. Если концентрация выше 25% система проявляет свойства псевдоэластичного неньютоновского флюида. Фазовый переход лед-вода обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи. Исследования показывали, что интенсивность теплоотдачи возрастает с увеличением доли льда, причем иногда даже в большей степени, чем от увеличения скорости движения хладоносителя [6].

Коэффициент теплопроводности двухфазной системы, естественно, выше аналогичных значений для гомогенного раствора, но и вязкость гетерогенного раствора тоже возрастает. Грамотный учет этих, в целом, альтернативных тенденций позволяет получать энергоэффективные технологические решения. В литературе двухфазные системы Чижикова В.А. теперь называют «айс-сларри», «жидкий лед» и т. д. Айс-сларри применяют для аккумуляции холода и транспортировки растворов с температурами до –35С в системах фризеров, охлаждаемых прилавков, для охлаждения рыбы и мяса, пива и молочных продуктов, для хранения пищевых продуктов, для получения искусственного снега, пожаротушения, в системах холодильного транспорта, в супермаркетах и системах комфортного кондиционирования воздуха. В спортивном комплексе университета в Ричмонде (США) площадью 17600 м2, к примеру, установлено 6 генераторов айс-сларри по 225 кВт каждый. В небоскребе «Хербис-Осака», построенном в 1997 году, площадью 136 823 м2 смонтирован 31 генератор айс-сларри по 260 кВт каждый и 16 аккумуляторов холода, использующих айс-сларри емкостью от 70 до 140 м3 каждый и аккумулирующие более 80 000 кВтч «холода» [6].

Эра озонобезопасных HFC-хладагентов в холодильной технике - эра новых холодильных масел. Минеральные масла – нафтеновые, парафиновые и нафтенопарафиновые, работают с CFC- и HСFC-хладагентами. HFC-хладагенты требуют синтетических масел: алкилбензольные (АВ), полиалкиленгликолевые (PAG), полиольэфирные (РОЕ), полиальфаолефиновые (РАО), поливинилэфирные (PVE) и др. Применяют и полусинтетические масла – смесь алкилбензольных и минеральных масел. При выборе смазочных масел холодильных машин [1, 2, 4, 7] должны быть известны:

- температуры застывания и хлопьеобразования;

- температура критической точки;

- температура вспышки, зольность;

- анилиновая точка;

- вязкость масла, вспениваемость;

- кислотное число, гигроскопичность;

- стабильность против окисления;

- цвет;

- показатель преломления;

- растворимость в холодильных агентах, стабильность масла в смеси с хладагентами;

- коэффициент поверхностного натяжения;

- химическая и термическая стабильность;

- смазывающие качества, обобщенный показатель износа, механическая стабильность;

- электрическое сопротивление, теплопроводность, теплоемкость, плотность;

- токсичность, агрессивность к конструкционным материалам, уплотнительным и электроизоляционным материалам;

- стоимость.

Некоторые из показателей масел приведены в табл. 11 и 12.

Таблица 11

Обобщенные показатели холодильных масел


Показатель

Тип масла

Н

П

С

Вязкость при 40 С, мм2

52

70

69

Вязкость при 100 С, мм2

6

8

10

V I

20

90

138

Температура вспышки tвсп., С

200

220

248

Температура застывания tзастыв., С

–40

–32

–51


Примечание: Н – нафтеновые масла, П – парафиновые масла,

С – синтетические масла.


Таблица 12

Температурные показатели холодильных масел


Масло

tвсп., С

tзастыв., С

ХА30

185

–38

ХФ12-16

160

–40

ХФ22-24

125

–55

ХФ22с-16

225

–58

ХС40

240

–48

ПФГОС-4

210

–128

ХФС134



–51

Icematic SW22

240

–60

Shell Clavus 46

195

–39

Shell oil 22–12

180

–36

Icematic SW32

258

–54

EAL Arctic 22

245

–54

EAL Arctic 32

245

–54

Zerice S68

200

–33


На первом месте – кинематическая вязкость и индекс вязкости масла (VI). Используемые масла охватывают диапазон значений вязкости от 10 до 170 мм2/с. Особенно интересует диапазон вязкости при 40С от 30 до 70 мм2/с. Маловязкие масла с вязкостью ниже 30 мм2/с применимы в герметичных компрессорах небольшой производительности. Вязкость масел снижается при нагреве, в контакте с хладагентом, возможен даже разрыв масляной пленки между трущимися деталями компрессора и их интенсивный износ. Высокая вязкость затрудняет циркуляцию масла в системе и его возврат в компрессор. Высоковязкие масла необходимы для компрессоров большой производительности, для винтовых машин, когда смазка препятствует утечкам хладагента через зазоры.

Температурную зависимость кинематической вязкости масла относительно вязкости стандартного масла характеризует индекс вязкости – VI. Высокий VI-индекс имеют масла плавно изменяющие вязкость с температурой. Синтетические масла обладают более высоким индексом вязкости в сравнении с минеральными. Температура застывания синтетических масел – ниже –50С, причем эти масла имеют и более высокую температуру вспышки (более 240С).

С понижением температуры в масле могут появляться частички парафина, причем парафин осаждается на холодных поверхностях, в коммуникациях системы, в капиллярных трубках, в дроссельных вентилях.

Даже в герметичном компрессоре бытового холодильника температура в аварийных условиях достигает 250С. Происходит разрушение масла, и появляются метан, этилен, отложения кокса на деталях компрессора, происходит обугливание силикагеля, изменяется цвет масла. При неблагоприятной эксплуатации масло темнеет.

Присутствие воды в масле должно быть, строго говоря, исключено. Вода – катализатор химических реакций, происходящих в маслах, хладагентах, катализатор коррозии. Даже следовые концентрации воды в масле, повышают скорость коррозии более чем в 20 раз. Начинается разложение хладагента, наблюдается появление соляной, фтористой и бромистой кислот, органических кислот. Лучшей способностью растворять воду обладают непредельные и ароматические углеводороды, наихудшей – парафиновые масла. Синтетические масла очень гигроскопичны. Предельное содержание влаги в синтетическом масле ХФ22с-16 достигает 1200 ррм при 25С, хотя в минеральном масле ХФ12-16 только 110 ррм, т.е. в 10 раз меньше. В синтетическом полиольэфирном масле Isematic SW22 Castrol предельное содержание воды еще больше – 4000 ррм при 20С. Поглощение влаги из воздуха синтетическими маслами впечатляет. За первый час концентрация воды в открытой емкости с маслом PAG может возрасти с 50 ррм (1 ррм = 110-4 мас. %) до 700 ррм. Синтетическое масло из вскрытой емкости должно быть использовано немедленно. Масла PAG, POE и др. целесообразно хранить под избыточным давлением, а свободное пространство емкости рекомендуют заполнить сухим инертным газом.

В циклах паровых холодильных машин непосредственно контактируют смазочное масло и рабочее вещество. Циркулирует раствор, часто называемый в литературе по-старому – маслофреоновый, который, собственно говоря, и является рабочим веществом парокомпрессионной холодильной машины. Масло является и смазкой и охлаждающей детали компрессора субстанцией. Свойства раствора, разумеется, отличаются от свойств чистого хладагента, а само масло вместе с раствором из картера компрессора попадает в трубопроводы, в ресиверы, в испаритель и конденсатор. Максимальная концентрация масла – в картере компрессора. Значительно меньше масла в теплообменных аппаратах.

Состояние термодинамического равновесия маслофреонового раствора, по Гиббсу, определяется двумя произвольно выбранными параметрами. Главный параметр раствора – массовая концентрация смазочного масла м. Компоненты раствора могут смешиваться неограниченно, либо иметь зону несмесимости или не смешиваться полностью. Аммиак и диоксид углерода практически не растворяются в минеральных маслах. Фреон R12 с маслом ХФ12-16 и фреон R22 с минеральным маслом ХФ22-24 смешиваются неограниченно, соответственно, до температур минус 42С и минус 12С. С синтетическим маслом ХФ22с-16 фреон R22 смешивается неограниченно до минус 60С [2, 7]. Существуют критические температуры растворения, выше или ниже которых раствор разделяется на слои. Некоторые системы имеют две критические температуры. Фазовые линии, соответствующие различным концентрациям компонентов, образуют кривые растворимости, показанные в качестве примеров на рис. 4а, рис. 4б, рис. 4в.





Рис.4а. Фазовая диаграмма системы R744-масло POE ( 1 – область двух фаз).





Рис.4б. Фазовая диаграмма системы R744-масло PAG ( 1 – область двух фаз).





Рис.4в. Фазовая диаграмма системы R22-минеральное масло ХМ35.


Между пограничными кривыми состояние неустойчиво, система стремится к разделению на слои «богатые» и «бедные» (малое значение м) маслом. Компоненты с меньшей плотностью всплывают, с большей – располагаются внизу. Так, осаждается масло в виде пленки на низкотемпературной теплопередающей поверхности аммиачных холодильных установок. Выше критической температуры (рис. 4в) растворимость масла и хладагента неограниченна. В системе на рис. 4а две критические температуры растворения (нижняя и верхняя). Вне зон несмесимости раствор гомогенен и его поведение соответствует системам с неограниченной растворимостью (рис. 4а, 4в) [2, 7, 8].

Практически не растворяются в минеральных маслах хладагенты R13, R14 и R115, частично – R142b и R114. Незначительно растворимы в минеральных маслах перфторуглероды – RC318, R846 и др. Азеотроп R502 растворяется в минеральных маслах хуже, чем R22. Хорошая растворимость в минеральных маслах фреонов R11, R12, R21 и R113.

Синтетические масла совместимы с фторхлорбромпроизводными углеводородов, в том числе с HFC-хладагентами. Синтетические масла смешиваются также с аммиаком и диоксидом углерода, стабильны по вязкости, обеспечивают хорошую текучесть в области отрицательных температур и надежный возврат масла в компрессор. Масла класса PAG применимы для углеводородных холодильных машин, в аммиачных системах и в системах с диоксидом углерода. Кривые на рис. 4б представляют фазовое равновесие диоксида углерода с маслом PAG.

Смазочные масла могут быть антагонистами. Не смешивается минеральное масло ХФ22-24 с высококачественными синтетическими маслами. Полиэфирные масла (РОЕ) и минеральные масла не совместимы: при замене CFC-хладагентов (например, R12) на HFC-хладагенты необходимо удалить прежнее минеральное масло.

От растворимости хладагента в масле зависит вспенивание раствора. Пена разрушает масляную пленку между деталями компрессора, приводит к выбросам масла из картера компрессора. Вспенивание может произойти и в дроссельном устройстве. Применяют пеногасящие присадки, силиконовые жидкости, подогревают масло в картере компрессора.

С целью повышения растворимости в минеральные масла добавляют алкилбензол пониженной вязкости, синтетические кремнийорганические масла (ПФГОС4, ФМ5, 6АП и др.). Изготовители улучшают антиокислительные, противокоррозионные, противозадирные, пеногасящие и другие характеристики смазочных масел. В качестве примера можно назвать противоизносные синтетические присадки Fuchs КМН (до 10–20% к массе базового масла), группу присадок типа PROA, содержащих поляризованные молекулы, имеющие сильное химическое сродство с молекулами металла.

Низкотемпературную установку заправляют маслами, к сожалению, с практически известными только фирме-изготовителю видами присадок. Не исключено, что масла одного типа, но от разных фирм, могут стать несовместимыми, и, оказавшись вместе в холодильной машине, образовывать желеподобные структуры, выводящие систему из строя.

Выбор масла, особенно его замена в действующей установке, требуют крайне неформального отношения. Синтетические масла дороги. В цене заправки современного бытового холодильника, использующего озонобезопасный хладагент R134а, доля синтетического масла достигает 70%.

Хладагенты, хладоносители и масла – интереснейшие объекты теплофизических исследований. Еще в конце ХХ века все было просто и ясно, и теплофизика ограничивалась исследованием свойств небольшого, форматированного холодильного пространства, изучив его, действительно, в совершенстве. Это были хладагенты R12, R22, R502, водные растворы солей кальция и натрия, ряд минеральных масел и т.д. Сегодня изучаемая система перешла в разряд диффузной: число ее элементов возросло на порядок, причем появились будоражащие общество все более жесткие ограничители в лице международных обязательств.

За фреоны, исследованные в ХХ веке, и сегодня не стыдно. Не стыдно за тот вызывающий сегодня белую зависть и ностальгию огромный вклад в их изучение, который внесло нынешнее поколение теплофизиков и холодильщиков России и мира. Сегодня уже новое летоисчисление на календаре этой крайне непредсказуемо эволюционизирующей области теплофизики. В этом, кажущемся вечным, непостоянстве еще не известно, к чему мы вернемся в очередном цикле эволюции через какие-нибудь 25, тем более, 50 грядущих лет. Впрочем, очень рад ошибиться!


^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Цветков О.Б. Холодильные агенты. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2004. – 216 с.

  2. Бабакин Б.С. Хладагенты, масла, сервис холодильных систем. – Рязань: Узорочье, 2003. – 470 с.

  3. Железный В.П., Жидков В.В. Эколого-энергетические аспекты внедрения альтернативных хладагентов в холодильной технике. – Донецк: Донбасс, 1996. – 144 с.

  4. Холодильные машины/А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев и др./Под ред. Л.С. Тимофеевского. – СПб: Политехника, 1997. – 992 с.

  5. Промышленные фторорганические продукты: Справочное издание/ Б.Н. Максимов, В.Г. Барабанов, И.С. Серушкин и др. – СПб.: Химия, 1996. – 544 с.

  6. Ice Slurries// Proceed. of an Intern. Meeting in Horw/Lucerne, Switzerland, 16 – 18 May, 2001. – 170 p.

  7. Холодильные компрессоры/А.В. Быков, Э.М. Бежанишвили, И.М. Калнинь и др./ Под ред. А.В. Быкова. – М.: Колос, 1992. – 304 с.

  8. Heide R., Fahl S. Mischbarkeit von Schmierölen mit Kohlendioxid// Luft und Kältetechik. – 2001. – N 10. – S. 466–470.

  9. IPCC/TEAP Special Report, ISR N 92 – 9169 – 118 – 6.




оставить комментарий
страница5/5
Дата22.09.2011
Размер0.53 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх