разное

Химические свойства

К химическим свойствам рабочих веществ относят:

• чистоту;

• взаимодействие с водой;

• взаимодействие с маслом;

• реакционную способность к конструкционным материалам;

• термическую стойкость;

• воспламеняемость и взрывоопасность.

Степень чистоты рабочего вещества определяется отсутствием в нем различных растворимых и нерастворимых компонентов, кото­рые могут попасть в рабочее вещество в процессе его производства (синтеза), а также при заправке в баллоны на заводе-изготовителе. В настоящее время применяется строгая система сертификации рабо - чего вещества, которая регламентирует присутствие любого рода примесей. Эта информация содержится в соответствующих докумен­тах по стандартизации.

Взаимодействие рабочего вещества с конструктивными мате­риалами происходит в двух направлениях: химическая коррозия; термическая коррозия.

В диапазоне температур, применяемых в холодильных маши­нах и тепловых насосах, все рабочие вещества HFC - и CHFC-типа в обезвоженном состоянии инертны к металлам (исключение составляют сплавы, содержащие более 2% Mg).

При температурах ниже -40... -30°С, конструкционные свойства применяемых углеродистых сталей ухудшаются, поэтому до температуры -70°С применяют низколегированные стали, а при еще более низких температурах (до ~200°С) требуется применение легированных сталей аустенитного класса.

Известно, что R-717 (NH3) вступает в окислительно-восста­новительные реакции с цветными металлами, что исключает их применение в аммиачных холодильных машинах. При температурах выше 200°С коррозионная активность NH3 резко возрастает, особенно при использовании смеси NH3-H20.

Пары некоторых рабочих веществ с минеральным маслом могут образовывать кислоты, способные разрушать обмотки электро­двигателя (при использовании бессальниковых или герметичных компрессоров) или образовывать клей, закупоривающий капиллярные трубки (эквивалент дроссельного вентиля в малых холодильных машинах и тепловых насоса), что нарушает нормальный режим функционирования машины.

Важную роль играет взаимодействие рабочих веществ с неметаллами, используемыми в качестве материалов для изготовления прокладок, гибких соединений и т. д.

Термическая стойкость рабочих веществ также является огра­ничивающим фактором, который необходимо учитывать при анализе каждого рабочего вещества в конкретных условиях эксплуатации. Так, например, известно, что R-290 разлагается при 470°С, R-600 при 370°С, R-600a при 460°С, a R-717 при 260°С. Понятно, что столь высокие температуры практически никогда не достигаются даже в тепловых насосах, однако большинство веществ HFC - и HCFC-типа имеют значительно более низкие температуры разложения. Температура термического разложения понижается в присутствии

Различных металлов, которые могут играть роль катализаторов процесса разложения. Термическая нестойкость приводит к тому, что рабочее вещество разлагается на самостоятельные химические соединения, которые не могут быть обратно превращены в первоначальное рабочее вещество. Таким образом смесь этих веществ должна быть удалена из холодильной машины (теплового насоса) и заправлена новая порция рабочего вещества. Химическая инертность одновременно с достаточно высокой термической стойкостью вплоть до температуры 1500°С наблюдается только у R-744 (С02).

Воспламеняемость и взрывоопасность рабочих веществ прояв­ляются при их соединении в различных концентрациях со смазоч­ными материалами и воздухом (компонентами воздуха). Давление, температура рабочего вещества, а также время контакта оказывают различное влияние на эти процессы как ускоряя, так и замедляя их. Описание требований безопасности при использовании различных рабочих веществ с точки зрения воспламеняемости и взрывоопасное™ приведено в специальной литературе и в основном относится к анализу аварийных ситуаций при утечках рабочего вещества.

Международный классификатор рабочих веществ по степени воспламенения и токсичности приведен в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Степень воспламенения

Токсичность

Низкая

Высокая

Высокая

A3

ВЗ

Низкая

А2

В2

Отсутствует

А1

В1

Так, например, свойства R-ll, R-12, R-13, R-13B1, R-22, R-23, R-113, R-114, R-124, R-125, R-134a, R-744 относятся к группе рабочих веществ с показателем А1; свойства R-32, R-152a соответствуют показателю А2, свойства R-170, R-290, R-600a, R-1150, R-1270 соот­ветствуют A3, R-123 попадает под категорию В1, a R-717 - В2.

Наиболее значимыми с точки зрения функционирования холодильной машины (теплового насоса) является взаимодействие рабочего вещества с водой и смазочным маслом, поэтому рассмотрим это подробно.

Проникновение воды в герметично закрытую систему холо­дильной машины (теплового насоса) возможно со смазочным маслом,

В виде конденсата из воздуха, растворенного в масле или оставшегося внутри машины после процесса вакуумирования (при сборке и монтаже машины), а также выделившаяся из конструкционных мате­риалов, где вода в виде молекул находилась в связанном состоянии.

Все рабочие вещества делятся на два класса:

• растворимые с водой;

• нерастворимые с водой (частично или полностью).

Основным негативным последствием присутствия воды в

Рабочих веществах второго класса является ее замерзание в дроссельном вентиле (капиллярной трубке), что вызывает остановку машины. Подробно это проанализировано в п.7.1.4, где описан метод удаления воды из рабочих веществ.

Для рабочих веществ, растворимых с водой, защитные мероприятия не проводятся, так как присутствие воды не вносит изменений в работу холодильной машины (теплового насоса).

Парадоксальная ситуация имела место в прошлом, когда сер­тификация R-717(NH3) как рабочего вещества холодильных машин не была столь строгой. Концентрация воды в R-717, который предназна­чался для заправки в холодильные машины, могла достигать десятков процентов, что приводило к изменению свойств рабочего вещества, т. е. рабочим веществом уже выступал не R-717, а смесь NH3-H20.

По взаимодействию со смазочным маслом (минеральным или синтетическим) все рабочие вещества также делятся на два класса:

• растворимые с маслом;

• нерастворимые с маслом (частично или полностью).

Смазка присутствует в компрессоре для уплотнения, уменьше­ния трения и отвода тепла трения от трущихся пар. Таким образом в компрессорной холодильной машине (тепловом насосе) присутствует масло. Конструкции современных компрессоров предусматривают свободный контакт рабочего вещества с маслом внутри компрессора (в полости всасывания). Таким образом, рабочее вещество при про­хождении через компрессор насыщается маслом, которое далее циркулирует вместе с ним через все элементы холодильной машины (теплового насоса).

Для рабочих веществ, нерастворимых (частично растворимых) с маслом, имеет место ситуация, изображенная на рис. б.ба. Классичес­кий пример - холодильная машина, использующая R-717 в качестве рабочего вещества. В каждом последующем после компрессора эле­менте часть масла оседает на внутренней поверхности элементов. Таким образом в компрессор возвращается рабочее вещество с незна-

Химические свойства

Рис.6.6. Схема движения масла с рабочим веществом: а) нерастворимое масло; б) растворимое масло

Чительным количеством масла. Естественно, что для нормального функционирования компрессора постоянный процесс «уноса» масла должен быть компенсирован. Удаление масла из теплообменных аппаратов и возврат его в компрессор представляет достаточно сложный процесс, который осуществляется периодически. Особенно сложно удалить масло из испарителя, где при низких температурах оно застывает, иногда образуя «масляные пробки» и препятствует свободному проходу рабочего вещества. Накопление масла на теплообменной поверхности теплообменных аппаратов в период между его удалениями приводит к значительным изменениям условий теплопередачи, так как слой масла является дополнительным терми­ческим сопротивлением с низкими теплопередающими свойствами. Метод удаления масла описан в п.7.1.5.

Абсолютное большинство рабочих веществ HFC - и HCFC-типа обладает полной растворимостью с маслом. В этом случае масло в растворенном состоянии вместе с рабочим веществом циркулирует через все элементы холодильной машины (теплового насоса), не оседая в них - рис.6.66.

Взаимодействие рабочего вещества с маслом оказывает существенное влияние на работу холодильной машины (теплового насоса), так как при растворении масла в рабочем веществе образуется смесь, которая одновременно является рабочим веществом и смазывающей жидкостью. Свойства смеси «рабочее вещество-масло» отличаются от свойств чистого рабочего вещества, естественно, концентрация масла влияет на изменение свойств.

Исследования, проведенные в ОГАХ, дали возможность проследить влияние концентрации масла на термодинамическую эффективность цикла холодильной машины - рис.6.7. Увеличение концентрации масла приводит к снижению холодопроизводитель - ности машины, понижению коэффициентов теплопередачи тепло - обменных аппаратов и повышению гидравлического сопротивления в них. Для оценочных расчетов можно принять, что 30% концентрация масла в смеси «рабочее вещество-масло» способствует уменьшению коэффициента теплоотдачи в два раза.

Для более подробного анализа свойств смеси «рабочее веще­ство-масло» иногда создаются диаграммы, например, рис.6.8.

В состоянии насыщения концентрации любой смеси «рабочее вещество-масло» определяется давлением и температурой. При этом, чем выше давление и ниже температура, тем ниже может быть концентрация масла в рабочем веществе. При постоянном давлении снижение температуры вызывает повышение концентрации рабочего вещества, при повышение температуры - имеет место возгонка рабочего вещества из смеси, т. е. наблюдается повышение концент­рации масла. Эти особенности должны быть приняты во внимание особенно при анализе низкотемпературных холодильных машин и высокотемпературных тепловых насосов.

Одним из направлений в поиске новых рабочих веществ для холодильных машин является проблема синтеза масла, которое было бы растворимо с ними. Для рабочих веществ, находящихся в приме­нении, также пытаются синтезировать альтернативное масло - раство­римое с этими рабочими веществами. Чаще такие разработки прово­дятся для рабочих веществ ранее относившихся к классу нераство­римых с маслом (минеральным). Так, например, многие годы усилия ученых были направлены на создание масла, растворимого с R-717. Эта работа увенчалась успехом, однако стоимость синтеза такого масла оказалась невероятно высокой. Кроме значительного повыше­ния стоимости самого масла, перед инженерами-практиками встал вопрос оптимизации: стоит ли применять растворимое масло, если стоимость обслуживания холодильной машины понизится (удаление масла из теплообменных аппаратов, его очистка и возврат в компрессор отсутствуют), однако повысятся эксплуатационные затраты машины, так как присутствие масла способствует понижению величины СОР, что связано с увеличением расхода первичной энергии (электроэнергии) на привод компрессора. Эта проблема все еще находится в стадии дискуссии.

Рис.6.8. Диаграмма lgp-h смеси «рабочее вещество R-134a - масло SW22»

Химические свойства

0,9

0,8

0,6

Рис.6.7. Зависимость СОР холодильной машины от концентрации масла (X) в рабочем веществе (исследования проведены для R-134a)

разное

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Лодки надувные

Наш магазин лодки надувные разных размеров, которые мы можем выслать в Хабаровск. Мы на данный момент ищем российских партнёров. Возлагаем надежды, чтоб мы с вами по вебу обсудим о методе сотрудничества.Мы готовы в мае этого года выслать в Хабаровск лодки надувные

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.