Види і характеристики фреонів - група компаній - ТеплоХолод
Кожен з нас знає, що таке холодильне обладнання та напевно навіть не знаючи пристрої холодильних систем чули таке поняття як холодоагент. Холодоагент - речовина, що циркулює в холодильній машині, яка при кипінні, а потім і при випаровуванні забирають тепло у охолоджуваного предмета, а після процесу конденсації передає навколишньому середовищу.
У різні періоди часу використовувалися різноманітні види холодоагентів, але всі вони були або небезпечні для людини, або не забезпечували безперебійну роботу холодильних систем. В кінцевому підсумку була знайдена золота середина, був створений фреон.
Фреон - група фтор і хлоросодержащих вуглеводнів на основі етану СH3-CH3 і метану СН4. які використовуються як холодоагенти в холодильному обладнанні.
Історія назви
У 1928 році американському хіміку корпорації «Дженерал Моторс» ( «General Motors Research») Томасу Мідглей молодшому (Thomas Midgley, Jr. 1889-1944 рр.) Вдалося виділити і синтезувати в своїй лабораторії хімічна сполука, яка отримала згодом назву «Фреон». Через деякий час «Хімічна Кінетична Компанія» ( «Kinetic Chemical Company»), яка займалася промисловим виробництвом нового газу - Фреон-12, ввела позначення холодоагенту буквою R (Refrigerant - охолоджувач, холодоагент).
Таке найменування отримало широке поширення і з часом повна назва хладагентов стало записуватися в складеному варіанті - торгова марка виробника і загальноприйняте позначення холодоагенту. Наприклад: торгова марка GENETRON®AZ-20 відповідає холодоагенту R-410a, який складається з хладагентов R-32 (50%) і R-125 (50%).
Існує так само торгова марка з такою ж назвою, як і у хімічної сполуки - FREON® (Фреон), основним правовласником якої є американська компанія «Дюпон» ( «DuPont»). Це збіг в назві досі викликає плутанину і суперечки - чи можна словом фреон називати довільні холодоагенти.
Фреони: види, властивості
Фізичні властивості фреону: безбарвні гази або рідини, без запаху. Добре розчинні в неполярних органічних розчинниках, дуже погано - у воді і полярних розчинниках.
Хімічні властивості фреону:
- Фреони інертні завдяки чому вони не горять на повітрі і при контакті з відкритим вогнем. Однак при нагріванні фреонів понад 250 ° C утворюються дуже отруйні продукти, наприклад фосген COCl2, який в роки першої світової війни використовувався як бойова отруйна речовина.
- Стійкі до дії кислот і лугів.
Види фреонів:
- трихлорфторметан (t кип - 23,8 ° C) - Фреон R11, Фреон-11, Хладон-11
Холодоагент R11 -фтортріхлорметан, важкий газ, відноситься до групи хлорфторвуглеців.
Для організму людини холодоагент R11 нешкідливий, він невзривоопасен, необмежено розчиняється у мінеральному маслі. У воді не розчиняється. Зневоднений холодоагент нейтральний до всіх металів, за винятком сплавів, що містять більше 20% магнію.
Перший широко використовуваний хладон. З причини щодо високої температури кипіння може використовуватися в холодильних агрегатах з меншим тиском, що спрощує їх конструкцію.
- діфтордіхлорметан (t кип - 29,8 ° C) - Фреон R12, Фреон-12, Хладон-12
Безбарвний газ із специфічним запахом. Один з найбільш поширених і безпечних в експлуатації хладагентов. Невзривоопасен, при t> 330 ° С розкладається з утворенням хлориду водню, фтористого водню та слідів отруйного газу - фосгену. Характеризується плинністю, що сприяє проникненню його через найдрібніші нещільності. У той же час завдяки підвищеній плинності R12 холодильні масла проникають в усі деталі, що труться, знижуючи їх знос. При об'ємній частці в повітрі більше 30% настає задуха через нестачу кисню. Розчиняється в маслі, слабо розчиняється у воді. Застосовують в одноступінчатих холодильних машинах з температурою конденсації не більше 75 ° С і температурою кипіння не нижче -30 ° С, в побутових холодильниках, кондиціонерах.
- Трифторхлорметан (t кип - 81,5 ° C) - Фреон R13, Фреон-13, Хладон-13
Фреон R-13 - безбарвний газ із слабким запахом тетрахлорметана. Застосовується як холодоагент в техніці середніх і низьких температур. При зіткненні з відкритим вогнем холодоагент розкладається з утворенням високотоксичних хімічних сполук.
В останні роки R13 починає витіснятися R23, у якого в порівнянні з R13 при температурах від -50 до -100 ° С менше в'язкість і значно вище коефіцієнти тепловіддачі, що дозволяє зменшити розміри теплообмінних апаратів.
- тетрафторметан (t кип - 128 ° C) - Фреон R14, Фреон-14, Хладон-14
Холодоагент R14 - безбарвний газ із слабким запахом тетрахлорметана. Тетрафторметан є найпростішим з фторуглеродов. Володіють високою хімічною стійкістю. При зіткненні з полум'ям розкладається з утворенням високотоксичних продуктів. Негорючий газ. При кімнатній температурі являє собою хімічно інертний, безбарвний газ без запаху.
Холодоагент R14 використовують для отримання температур від -120 до -150 ° С.
- тетрафторетан (t кип - 26,3 ° C) - Фреон R134а, Фреон-134а, Хладон-134а
Холодоагент R134A має хімічна назва - «тетрафторетан». Його хімічна формула виглядає наступним чином: CF3CFH2. Холодоагент R134A є газ без кольору і характерного запаху. Перший з хладагентов при виробництві якого не використовується хлор.
Холодоагент R134A нетоксичний і не піддається займання в повному температурному діапазоні при експлуатації, проте якщо потрапляє повітря в систему охолодження, внаслідок його стиснення утворюються горючі суміші.
Холодоагент R134A є основною заміною холодоагенту R12 в холодильних установках, які працюють при середньому температурному діапазоні. Даний холодоагент використовують в побутових і промислових холодильних системах, а також заправляють автомобільні кондиціонери.
Холодоагент R134A також застосовують і для ретрофіта обладнання, яке працює при більш низьких температур. Однак якщо при цьому не буде проведена заміна компресора, холопроізводітельності системи буде кілька зниженою.
- хлордифторметану (t кип - 40,8 ° C) - Фреон R22, Фреон-22, Хладон-22
Холодоагент R22 має хімічну формулу CF2ClH і являє собою по суті безбарвний газ з незначним запахом хлороформу, він не має кольору і може при високому тиску переходити в рідкий стан.
На даний момент холодоагент R22 є найбільш затребуваним і популярним холодоагентом. У порівнянні з холодоагентами R12 і R502 є більш безпечним за показниками негативного впливу на навколишнє середовище.
Популярність холодоагенту R22 обумовлена низкою його переваг:
- не володіє токсичними властивостями, не вибухонебезпечний;
- при роботі холодильної установки має знижену температуру повітря, що нагнітається газу;
- володіє хорошими термодинамическими і теплофізичними характеристиками;
- хімічно нейтральний до різних матеріалів.
Даний тип холодоагенту, як правило, використовують при роботі на гвинтових і поршневих компресорах зі зниженими температурами, а також в контурах різного кліматичного обладнання і в побутових холодильних установках.
Холодоагент R22 взаимозаменяем з холодоагентами R407c, R507, R410a і R404a, однак при цьому необхідно повністю міняти масло і фільтри, а також здійснювати промивку системи спеціальним промивним холодоагентом, оскільки масла цих холодоагентів не сумісні, що при змішуванні може спровокувати згортання ефірної субстанції. При технічному обслуговуванні і практичної експлуатації обладнання, в якому застосовується хладон R22, рекомендується використовувати мінеральні або алкілбензольні масла.
Показник тиску конденсації у холодоагенту R22 вищий, ніж у R12, тому останній не може бути замінений R22.
-хлорофторокарбонат (t кип - 51,4 ° C) - Фреон R407С, Фреон-R410A, Хладон-R410A
Холодоагент R410А є близькою до азеотропной сумішшю хладонів R125 і R32, завдяки чому, в разі витоку, їм можна без проблем дозаправляти систему. Жоден з його компонентів не містить хлору, тому він безпечний для озонового шару. Цей холодоагент приходить на зміну R-22, який руйнує озоновий шар, і виробництво якого обмежено Монреальським протоколом.
Основна перевага фреону R410A - це висока питома хладопроізводітельность. Показники його хладопроизводительности вище, ніж у R407С і R22, на 50%, і вище, ніж у R134А, на 100% (для температури конденсації 54 ° С). Висока хладопроізводітельность дає можливість встановлювати меншу кількість компресорів в чиллере для виходу на задану потужність.
Додатковим позитивним чинником при виборі R410A служить його здатність до високоефективної теплопередачі. Теплопровідність R410A (і в стані насиченої пари, і в стані рідини) вище, ніж у більшості хладагентов, а це, в свою чергу, позитивно позначається на ефективності роботи всього холодильного контуру.
Показник холодопроизводительности у холодоагенту R410A при температурних значеннях конденсації в 54 ° C практично на 50% вище ніж у холодоагенту R22. При цьому робочий тиск у нього вище приблизно на 35% -45%. У зв'язку з цим при розрахунку конструкції компресорів і теплообмінників необхідно проводити коректування. Тому холодоагент R410A не можна використовувати як заміну R22 в даному типі агрегатів. Однак не дивлячись на це зауваження, в повсякденній практиці подібну заміну виробляють досить часто в кліматичному побутовому обладнанні, яке при цьому все ж працює. Правда фахівцям важко відповісти на питання, як довго може прослужити обладнання на даному холодоагенті і наскільки при використанні R410A в холодильному контурі системи підвищується ймовірність виникнення витоку.
При здійсненні розрахунків, в зв'язку з більшою щільністю холодоагенту R410A, в порівнянні з холодоагентом R22, для трубопроводів, компресорів та теплообмінників закладаються більш компактні розміри конструкції.
Холодоагент R410A не сумісний з мінеральними маслами, а розчиняється тільки в спеціальному поліефірному маслі, яке стоїть на порядок дорожче. Однак R410A має високу питому хладопроізодітельностью (в півтора рази вище ніж R407C і R22, в два рази вище ніж R134A, що дозволяє використовувати компресор з меншою об'ємною продуктивністю.