Холодильное оборудование
библиотека материалов для внутреннего пользования

Хладоносители.

В холодильной технике хладоносители используют в тех случаях, когда по различным причинам применять систему непосредственного охлаждения камер нецелесообразно. Такими причинами, как правило, являются: значительная удаленность холодильных камер от машинного отделения, низкая температура кипения хладона в испарителе (воздухоохладителе), охлаждение одним холодильным агрегатом нескольких камер с большим различием температур в камерах, воздействие на систему охлаждения внешних сил (рефрижераторные суда).

Хладоносителем называют вещество, которое отбирает теплоту из одной части холодильной установки и отдает его другой, не меняя при этом своего агрегатного состояния. Вещество, выбранное в качестве хладоносителя, должно иметь низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, быть безопасным и безвредным, химически стойким, инертным по отношению к металлам, а также недефицитным и недорогим. Почти всем этим требованиям отвечает вода. Однако сравнительно высокая температура замерзания воды ограничивает область ее применения.

В качестве хладоносителей применяют растворы хлористого натрия, хлористого магния или хлористого кальция, которые называют рассолами, а также растворы этиленгликоля, (антифриз), R30, дихлорметан (СН₂С1₂) и др.

Недостатком рассолов является их коррозионное воздействие на металлы, которое резко усиливается в открытых системах из-за контакта воздуха (кислорода) с рассолом. Для уменьшения коррозии к рассолам добавляют вещества, которые называют пассиваторами. Это хромат натрия с едким натром.

Преимущества рассольных систем по сравнению с системой непосредственного охлаждения заключаются в следующем:

• * регулирование температуры воздуха в камерах не представляет практических трудностей даже при значительном количестве холодильных камер и их большой протяженности;
• * компактная конструкция хладоновой системы охлаждения и минимальная потребность в самом хладоне;
• * большая аккумулирующая способность рассола и возможность длительного выключения компрессора холодильной установки;
• * безвредность и безопасность рассола при воздействии на охлаждаемые продукты.

Недостатки рассольных систем охлаждения следующие:

• * для достижения одинаковых температур в камере температура кипения в испарителе с использованием рассольной системы охлаждения должна быть на 5—8°С ниже температуры кипения хладагента при непосредственном охлаждении;
• * эксплуатационные расходы на обслуживание рассольной системы охлаждения примерно на 25% выше, чем при непосредственном охлаждении;
• * продолжительность эксплуатации рассольных систем существенно ниже в результате коррозии труб (3—5 лет);
• * большой расход стальных оцинкованных труб.

Растворы солей. В качестве рассолов в системах охлаждения используют водные растворы солей: NaCl, MgCl₂ и СаСl₂, которые остаются жидкими при температурах значительно ниже 0°С.

Температура замерзания растворов зависит от концентрации солей в воде.

Наинизшая температура замерзания данного раствора соли называется криогидратной температурой (точкой). Так, криогидратными температурами и соответствующими им концентрациями растворов солей являются для NaCl — 21,2°C и 23,1%; СаСl₂ — 55°С и 29,9%. Раствор соли MgCl₂ занимает промежуточное положение по температуре замерзания между рассолом NaCl и СаСl₂, Стремление увеличить концентрацию соли, например NaCl, свыше 23,1% приведет не к снижению температуры замерзания, а к ее повышению, причем из раствора будут выпадать кристаллы соли, концентрация будет уменьшаться до состояния соответствующей криогидратной точки. В криогидратной точке рассол замерзает в виде однородной смеси воды и соли (эвтектический лед).

Наибольшее применение в холодильной технике получил рассол соли СаСl₂ как имеющий наинизшую температуру замерзания. Такая низкая температура замерзания СаСl₂ (-55°С) гарантирует высокую надежность системы и исключает возможность замерзания рассола в испарителе.

Этиленгликоль. Для получения температур ниже -55°С использовать рассолы нельзя. В этом случае в качестве промежуточных хладоносителей используют водный раствор этиленгликоля (антифриз). Чистый этиленгликоль С₂Н₄(ОН)₂ имеет температуру замерзания всего -17,5°С. Поэтому применяют водные растворы этиленгликоля, температуры замерзания которых зависят от массовой доли этиленгликоля. Растворы этиленгликоля применяют в диапазоне температур кипения от -40 до -60°С. Этиленгликоль оказывает значительное коррозионное воздействие на металлы, поэтому для уменьшения такого отрицательного воздействия в раствор добавляют вещества, называемые пассиваторами.

R30 и спирты. Благодаря низкой температуре замерзания (-96°С) и малой вязкости широкое применение в качестве хладоносителя получил хладон-30. Его применяют в диапазоне температур от -40 до -90°С. Спирты имеют более низкие температуры замерзания: этиловый спирт (t_зам = -117°С), пропиловый спирт (t_зам= -127°С). Метиловый спирт (t_зам = -97,8°С) ядовит и применять его в качестве хладоносителя не рекомендуется. Учитывая некоторые отрицательные качества рассолов, ученые постоянно ведут поиски новых видов теплоносителей. Одним из таких теплоносителей является дихлорметан, имеющий малую вязкость по сравнению с вязкостью рассола СаСl₂. Дихлорметан (СН₂Сl₂) при высоких температурах (20—30°С) очень летуч. Однако его широкое применение в холодильной технике сдерживается высокой стоимостью. В нем, как и в спиртах, содержатся летучие примеси, вредные для человека. Поэтому R30 и спирты применяют в закрытых герметичных системах, а помещения интенсивно проветривают.