Лекция №5,6. Тоңазытқыш машиналарда қолданылатын негізгі жұмысшы денелер (хладагеннтер)

1.Жұмысшы денелердің түрлері

2. Жұмысшы денелердің қолдану аймағы

1.Жұмысшы денелердің түрлері
Тоңазытқыш машиналарда ең алғашқы жұмыс денесі су (R718) болған, қазіргі кезде оның қолданылу ауданы бу сорғалап ағатын агрегаттармен шектелген. Одан кейін аммиакты (R717) (1874), күкірттің қос тотығын (R764) (1874) – SO2, көмір қышқылын (R744) (1881) – CO2, хлорлы метилді (1878) – CH3CL, 20- ғасырдың 30-жылдарынан – фреондарды – фторлы және хлорлы көмірсутек туындыларын қолдана бастады. Бастапқы көмірсутектер бұл ретте – метан СH4(R50) және этан C2H6(R170). Қазіргі таңда фреондарды R11 (CFCL3), R12 (CF2CL2), R13 (CF3CL), R22 (CHF2CL), R113 (C2F3CL3), R142 (C2H3F2CL), R134 (C2H2F4) қысқартылған мағынасы: метанның қатары үшін бірінші сан -1; этандікі үшін – 11; ал сосын фтор атомының санын көрсететін цифра, араласпаған сутегінің атомдары болса метанды қатардың бірінші цифрына, ал этанды қатардың екінші цифрына сутегі атомының санын қосады.

Экологиялық анализдердің мақсаттылығы үшін хладагенттерді қолдануда келесі параметрлерді пайдаланады: озонның бұзылу потенциалы ODP (Ozon Depletion Potential). Хладагент молекуласындағы хлор атомының санымен ерекшеленеді және R11, R12 үшін бірлік ретінде қабылдау керек.

Хлорфторлы көмірсутектер (ХФУ) тобындағы хладагенттер үшін ODP≥1, гидрохлорфтор көмірсутектер (ГХФУ) үшін ODP<1, ал гидрофтор көмірсутектер үшін (ГФУ) ODP=0.

Глобальды жылып кетудің потенциалы GWP. Көміртегінің қос тотығын СО2 100 жыл уақытша көкжиекпен бірлік ретінде қабылдау керек.

Хладагент R717 (аммиак). Өткір иісті түссіз газ, жақсы термодинамикалық қасиеттерге ие: t_қайнау = -33,4⁰C, t_кр=132,4⁰C, p_кр=11,29 МПа. Конденсатордың қысымы 0,8-1,3 МПа, температура 30⁰C, t_еріту=-77,7⁰C. Сәйкесінше үлкен көлемді суық өндіруші, сондықтан да компрессор шағын. Майда ерімейді, сумен жақсы әрекеттеседі, қара түсті (болат, шойын) металдармен реакцияға түспейді, бірақ ылғалдың барысында цинкті, қорғасынды және оның қорытпаларын (фосфорлы күмістен басқа) жұтады. NH3-ті жарылыс кезінде иісі арқылы тану оңай. Организмге зиянды, көздің және ауа жұту жолдарының кілегейлі қабатын тітіркендіреді. Ауаның көлемі бойынша 1% астам жоғары болса иістендіруге алып келеді. Өндірістік жайлардағы рұқсат етілетін нормасы 0,02мг/л. Аммиак жанғыш (ауада нашар, оттегіде жақсы). Ауа құрамында болса және ашық жалын кезінде - 13,1-26,8% (көлемді) –жарылыс болуы мүмкін. Газ тәрізді аммиак ауадан жеңіл, сұйығы электр - өткізгіш. Аммиак – қолжетімді, арзан хладагент, орташа және ірі поршенді машиналарда қолданылады. Қауіпсіздік техникасының қатаң сақталуын талап етеді. Ұсақ машиналарда уландырғыштығы мен жарылу қауіптілігі үшін қолданылмайды.

Хладагент R12 (CCL2F2). Дифторхлорметан көмірсутек хлорфтор көмірсутек (ХФУ) тобына жатады. Озонның бұзылуының жоғарғы потенциалдығымен және глобальды жылып кетудің потенциалымен мінезделеді. Өзіне тән иісті түссіз газ, ауадан 4,18 есе ауыр. Ауадағы көлемдік бөлігі 30% болған кезде оттегінің жетіспеуінен тұншығу басталады. Рұқсат етілетін концентрациясы R12, жекелікте әсердің ұзақтығы 2 сағат кезінде, оның көлемдік бөлігі 38,5…30,4% сәйкес келеді. Жарылу қаупі жоқ, t>330⁰C болғанда хлорсутектің, фторсутектің пайда болуынан және фосген – улаушы газдың қалдығынан бұзылады. Майда шектелмей ериді, электр тогын өткізбейді және суда аз ериді. R12 үшін тұрмыстық тоңазытқыштардың ылғал көлемінің үлесі 0,0004% -дан аспауы тиіс. Құрғатылған R12 барлық металға бейтарап. Жоғарғы аққыштығымен шойынның тесіктері арқылы және өте ұсақ тығыздықтардан да өтіп кете алатынымен мінезделеді. Сол уақытта R12-нің жоғарғы аққыштығының арқасында тоңазтқыш майлары оның барлық үйкелінетін детальдарының тозуын төмендете отырып енеді. R12 көптеген органикалық заттардың жақсы еріткіші болғандықтан, төсемелерді дайныдау барысында арнайы резиналарды –севанит және поранитті қолданады. Тоңазытқыш техникасында R12 орташа температура алу үшін кең қолданылады.

Хладагент R22 (CHCLF2). Дифторхлорметан гидрохлорфтор көмірсутек (ГХФУ) тобына жатады. Озонның бұзылуының төмен потенциалын иемденеді, булы эффекттің жоғары емес потенциалы (GWP=1700), яғни R22-нің экологиялық қасиеттері R12- ге қарағанда нәтижелі түрде дұрысырақ. Бұл хлорофромды әлсіз иісті түссіз газ, R12- ге қарағанда улырақ, жарылу қаупі бар және жанбайды. R12-мен салыстырғанда хладагент R22 майда нашар ериді, тығыздықтардан оңай өтеді және металдарға бейтарап. Тоңазытқыш өндірісінде R22 үшін сапасы жақсы тоңазытқыш майлары шығарылады. 330⁰C жоғары температурада металдардың қатысында R22 де R12 сиякты заттарды түзе отырып бұзылады. R22 хладагенті суда нашар ериді, ондағы ылғалдың көлемдік үлесі 0,0025%-дан аспауы тиіс. Қайнау және конденсация кезіндегі жылу беру коэффициенті R12-ге қарағанда 25…30% жоғары, бірақ R22 бастырмалату кезінде температура мен конденсацияның аса жоғары қысымын иемденеді. Бұл хладагент тоңазытқышты компрессорлы қондырғыларда, жылу насостары мен конденсациялау системаларында төменгі температураны алу үшін кең қолданылады. R22-ге жұмыс істейтін тоңазытқыш қондырғыларында минералды және алкилбензолды майларды қолдану шарт. R22-ні R12-мен араластыруға болмайды –азеотропты қоспа пайда болады.

Хладагент R134a (CF3CFH2). R134a тетрафторэтан молекулалары R12 молекулаларына қарағанда кіші өлшемді болады, ақаудың болу қаупін жоғарылатады. Гидрофтор комірсутек (ГФУ) тобына жатады. Озонның бұзылу потенциалы ODP=0, жылып кету потенциалы GWP=1300. R134a-ның физикалық қасиеттері 9 Кестеде, ал қанығу сызығында характеристикасы 8 Қосымшада келтірілген. R134a хладагенті токсикалық емес және эксплуатация кезіндетемператураның барлық диапазонында жанып кетпейді. Алайда системаға ауаның енуінен және сығылудан жанғыш қоспалар пайда болуы мүмкін. R134a мен R12-ні араластыруға болмайды, өйткені 50 де 50% компоненттердің жоғары қысымды массалық үлесті азеотропты қоспа түзіледі. R134a-ның қаныққан буының қысмы R12-ге қарағанда біршама жоғары. R134a буы фторсутексияқты уландырғыш және тітіркендіргіш қоспаларды тудыратын жалынның септігімен бұзылады. R12-ге жақын эксплуатациялық мінездемелерге ие. R134a үшін кішігірім температуралық бастырмалату және қаныққан бу қысымының жоғары емес көрсеткіштері мінезделеді. Хладагент R600a (C4H10). Изабутан өзімен озондық қабатты бұзбайтын жылулық эффекттің пайда болуына мүмкіндік туғызбайтын табиғи газды ұсынады. Изабутанды қолдану кезінде тоңазытқыш агрегаттарында циркуляцияланатын хладагенттің массасы ауаның меншікті қоспасынан 2 есе көп – газ тәрізді R600a жер бойымен төселеді. Изабутан минералды майда жақсы ериді, R12-ге қарағанда энергияны тұтынуды азайтатын аса жоғары тоңазытқыштық коэффициентке ие. Изабутан жанғыш, оңай жалынданады және жарылу қаупі бар, бірақ хладагенттің 1,3…8,5% көлемдік үлесінің ауамен әрекеттесуі кезінде ғана. Жарылғыштықтың төменгі шегі R600a-ның 31г ауаның 1м³- на ; төменгі шек R600a-ның 205г ауаның 1 м³- на сәйкес келеді. R600a-ға жұмыс істейтін тоңазытқыш агрегаттары аса өндірісті компрессорларды қажет ететін, жұмыс контурының төменгі қысымының арқасында шудың аз мөлшерімен мінезделеді (суық өндіргіштік көлемі R600a-ның R12-ге қарағанда 2 есе аз) [1-3, 9-13, 18,24,25].