Гази і рідини, що використовуються в холодильних системах, називаються холодильними агентами. Рідкий холодоагент, що знаходиться в випарнику, поглинає тепло від навколишніх об'єктів і, кипить. Для повторного використання холодоагенту необхідно, щоб утворився в випарнику пар був стиснутий і перетворений в рідину (Сконденсована), що і здійснюється в холодильній агрегаті. Існує безліч хладагентов, але тут будуть розглядатися тільки найбільш поширені фторовані холодоагенти.
Для практичних цілей сформулюємо визначення холодоагенту наступним чином: холодоагент-речовина, що поглинає тепло під час процесу кипіння при низьких температурі і тиску і віддає це тепло під час конденсації при більш високій температурі і тиску.
Вода - речовина, яка при атмосферному тиску і температурі навколишнього середовища існує у вигляді рідини. Температура кипіння води дорівнює 100 ° С при атмосферному тиску на рівні моря. Якщо воду залишити у відкритому посуді, вона повільно випаровується. Якщо її нагріти і підвищити температуру до точки кипіння, вона буде дуже швидко випаровуватися. Вода переходить в цьому випадку в парову фазу. Якщо вода кипить у відкритому посуді, її температура не піднімається вище 100 ° С. Все підводиться тепло використовується для процесу кипіння або перетворення води в пару.
При знаходженні рідкого холодоагенту у відкритому посуді він негайно почне бурхливо кипіти і перетворюватися в пар, але при дуже низькій температурі. Рідкий R12 при атмосферному тиску кипить при температурі -29,8 ° С. Для процесу кипіння він поглинає достатню кількість тепла з посудини і навколишнього повітря. Немає необхідності в підігріві, як у випадку з водою.
Випаровується холодоагент поглинає таку кількість тепла, яке дорівнює кількості енергії, необхідного для його перетворення з рідини в пар. Кожен кілограм холодоагенту поглинає таку кількість тепла, яке дорівнює його прихованої теплоті пароутворення.
Вплив тиску на температуру кипіння
Температура кипіння будь-якої рідини може бути підвищена або знижена в залежності від величини тиску в посудині, де вона знаходиться. Чим вище тиск, тим вище температура кипіння, і, навпаки, чим нижче тиск, тим температура кипіння нижче. Таким чином, рідина може кипіти при низькій температурі, якщо вона знаходиться у вакуумі.
В холодильному агрегаті деякі холодоагенти () знаходяться під високим тиском.
Енергія, споживана холодильним агрегатом, що працює на R112, витрачається в основному для стиснення пароподібного холодоагенту. R14 і R502 є холодоагентами, які не мають таких високих тисків. R12, R22, R500 і R502 використовують в більшості побутових і малих торгових холодильних агрегатів.
Критична температура пара - це температура, вище якої пара не може бути перетворений в рідину незалежно від величини тиску. Якщо нагрівати пар до температури вище критичної, рух молекул стає настільки інтенсивним, що тиск не може забезпечити між ними достатнього контакту для утворення крапель рідини.
Холодоагенти, використовувані в холодильних агрегатах, переходять з рідкої фази в парову і знову в рідку фазу під час холодильного циклу. Тому для забезпечення фази скраплення в холодильному циклі холодоагент слід використовувати при температурі нижче критичної. Критичні температури фторованих холодоагентів наведені нижче.
Коли температура пара знижена, величина тиску, необхідна для здійснення процесу зрідження, зменшується. З цього можна зробити висновок, що для кожного значення температури нижче критичної існує відповідний тиск, при якому відбувається скраплення холодоагенту.
Існують графіки, що показують співвідношення між температурою і тиском, при яких пар холодоагенту скраплюється (175).
Наприклад, якщо ми працюємо на R12 при 26 ° С, то чому дорівнює тиск насичення? Знайдіть 26 ° С на графіку, дотримуйтесь цієї лінії по вертикалі до перетину з кривою для R12. Зліва прочитайте величину абсолютного тиску. Ви виявите, що для R12 при цій температурі абсолютний тиск одно 0,67 МПа. Це тиск, який потрібен для скраплення холодоагенту при 26 ° С.
Продуктивність будь-якого холодильного агрегату залежить від температури холодоагенту на сторонах високого і низького тисків системи. Прихована теплота пароутворення хладагента, його тиску конденсації і кипіння також залежать від температури холодоагенту. Є певні стандарти для порівняння різних холодоагентів і холодильних агрегатів. У холодильній промисловості розроблені умови, відомі під назвою стандартних умов в різних точках холодильного циклу: температура кипіння -15 ° С; температура рідини перед регулятором потоку 25 ° С; температура всмоктування пара -10 ° С. Використовуючи ці стандартні умови, можна зробити правильні висновки при порівнянні будь-яких двох холодоагентів.
Тиск конденсації залежить від температури зрідження пара. У практичних умовах, якщо це можливо, бажано уникати високих тисків конденсації. Зазвичай водяний конденсатор працює при більш низьких температурі і тиску конденсації, ніж повітряний. У зв'язку з цим є певна різниця в робочому тиску цих двох типів конденсаторів. Можна прийняти, що температура конденсації в агрегаті з повітряним охолодженням приблизно на 14-19 ° С вище температури навколишнього середовища. Дійсні температура і тиск, однак, залежать від ефективності конденсатора, його розташування і чистоти поверхні, обдування повітрям. При використанні водяних конденсаторів температура конденсації зазвичай нижча за температуру навколишнього повітря. Тому тиск конденсації в водяному конденсаторі нижче тиску конденсації в повітряному конденсаторі.
Тиску насичення, не повинні розглядатися в якості робочих тисків нагнітання в холодильному агрегаті. Якщо в конденсаторі повинен здійснюватися процес конденсації, то температура конденсації (і відповідне їй тиск) холодоагенту буде вище температури середовища, яка використовується для охолодження конденсатора, так як додається теплота стиснення.
Тиск і температура кипіння холодоагенту є важливими факторами. У більшості домашніх холодильників температура кипіння становить приблизно -15 ° С. Це та ж температура, яка встановлена для стандартних умов, які використовуються для порівняння різних холодоагентів і холодильних агрегатів. У загальному випадку потрібно такий холодоагент, у якого тиск кипіння приблизно дорівнює атмосферному. Холодоагент, який кипить при вакуумі, непрактичний через можливість проникнення повітря в систему. Повітря не конденсується і створює дуже високий тиск конденсації, яке знижує ефективність холодильного агрегату. При використанні в установці холодоагенту з тиском кипіння вище атмосферного повітря не потрапляє в систему через нещільність.
Необхідно відзначити, що в більшості випадків тиску в випарнику і на стороні всмоктування системи однакові. Крім того, температура киплячого холодоагенту буде відповідати тиску в випарнику, або на стороні всмоктування системи (табл. 9).
Прихована теплота пароутворення
Кількість тепла, необхідну для перетворення 1 кг рідини в пару при постійній температурі, називається прихованою теплотою паротворення. Для перетворення 1 кг води в пар при 100 ° С
і атмосферному тиску вона повинна поглинути 2260 кДж тепла. Це кількість тепла є прихованою теплотою паротворення 1 кг води при атмосферному тиску.
Будь-холодоагент при кипінні в випарнику повинен поглинути тепло з охолоджуваного простору в такій кількості, що дорівнює його прихованої теплоті пароутворення. Прихована теплота пароутворення деяких хладагентов при -15 ° С наведена нижче. Коли холодоагент має високу приховану теплоту, він поглинає більше тепла, ніж холодоагент з більш низькою прихованої теплотою пароутворення. Таким чином, при використанні холодоагенту з високою прихованою теплотою паротворення можна застосовувати менші компресор, конденсатор і випарник.
Використовувані в якості холодільногоагента в-ва повинні мати невисокою токсичністю, взрьюоопасностио, інертністю по відношенню до металів, мати сприятливі фіз. властивості.
Холод виходить за рахунок кипіння холодільногоагента. Компонентами розчину в холодильному агрегаті абсорбційного холодильника є: холодоагент - аміак.
- комплекс холодильних машин, в яких брало використовують разл. холодільниеагенти для вироблення штучного холоду для установок кондиціонування повітря.
Компресор забезпечує циркуляцію холодільногоагента в системі агрегату.
Холодоагент - хладон-12. Температура, створювана в випарнику, від-10 до-30 ° С.
Перше, що володіє низькою температурою кипіння, є холодільнимагентом; Друге, що володіє здатністю поглинати пари першого, - абсорбентом.
Зріджений газ - його називають ще холодільнимагентом - циркулює в герметичній замкнутій системі, що складається з чотирьох основних вузлів: випарника, компресора.