Теплофизические свойства аммиака

Как видно из табл. 10.2, растворимость газообразного R717 в масле с повышением температуры снижается и возрастает с увеличением давления. Растворимость R717 с минеральным маслом представлена на рис.10.1 [52].

Плотность жидкого аммиака ниже плотности мине­рального масла, вследствие чего в аппарате (например, ли­нейном ресивере) хладагент располагается над слоем мас­ла.

На черные металлы, алюминий и фосфористую бронзу R717 не действует (трубопроводы, теплообменники и арматуру вы­полняют из стали), однако в присутствии влаги разрушает цвет­ные металлы (цинк, медь и ее сплавы). Массовая доля влаги в R717 не должна превышать 0,2 %.

Высокая активность по отношению к меди и медным спла­вам создает дополнительные сложности при создании холодиль­ного оборудования.

R717 проводит электрический ток, что затрудняет создание полугерметичных и герметичных компрессоров, плохо горит в воздухе (желтое пламя), в кислороде горит хорошо (зеленова­тое пламя).

При высоких концентрациях в воздухе R717 отрицательно влияет на вкусовые качества ряда пищевых продуктов, в част­ности, порча яблок, груш, персиков и лука происходит при кон­центрации 0,1 %.

По термодинамическим свойствам R717 - один из лучших хладагентов: по объемной холодопроизводительности он зна­чительно превышает R12, Rll, R22 и R502, имеет более высо­кий коэффициент теплоотдачи и требует меньшего диаметра труб при заданной холодопроизводительности.

R717 имеет высокое значение теплоты испарения. При тем­пературе кипения хладагента она составляет 1369,7 кДж/кг, что позволяет значительно уменьшить содержание хладагента в холодильной системе при заданной холодопроизводительнос­ти, например, при переходе системы с R717 на R22 требуется на 10-15 % больше хладагента R22.

Для крупных холодильных установок это благоприятное качество используется в полной мере, в то же время в малых холодильных установках затрудняется подача хладагента в при­боры охлаждения.

К недостаткам R717, кроме перечисленных, относится так­же более высокое значение показателя адиабаты (для R717 -1,31) по сравнению с R22 - 1,18, R12 - 1,14, что приводит к значи­тельному увеличению температуры сжатого пара на выходе из компрессора, предъявляя тем самым жесткие требования к тер­мической стабильности используемых холодильных масел. Для эффективного снижения температуры конденсации конденсато­ры должны соответственно обладать развитой поверхностью теплообмена, что увеличивает их металлоемкость.

Как отмечалось ранее, аммиак не растворяет минеральные масла. Образующаяся на внутренней поверхности теплообменных аппаратов масляная пленка значительно снижает коэффи­циент теплопередачи, увеличивая тем самым за счет термичес­кого сопротивления масляной пленки потребление электроэнергии на 12-5-20%. Кроме того, установка маслоотделителя увели­чивает стоимость холодильной системы.

В последние годы в результате интенсивных научных иссле­дований разработан ряд растворимых в аммиаке масел, что спо­собствует созданию холодильного оборудования с «сухим ис­парителем». Отсутствие пленки масла на теплообменных повер­хностях позволит повысить коэффициент теплоотдачи с 2700 до 9100 Вт/(м²-К), уменьшить габаритные размеры аппаратов и сни­зить аммиакоемкость системы [8].

Аммиачные холодильные установки работают во многих европейских супермаркетах. Их потребная холодопроизводи-тельность для среднетемпературного оборудования находится в диапазоне 80+400 кВт, низкотемпературного - 20-5-80 кВт. Хо­лодильные машины практически везде скомпонованы на базе поршневых компрессоров, в ряде случаев применяют винтовые компрессоры. Для низкотемпературного диапазона использу­ют двухступенчатые установки.

Практически решена проблема безопасной эксплуатации аммиачных холодильных систем (они работают в супермарке­тах, расположенных в центре городов).

Аммиачные холодильные системы в супермаркетах приме­няют с промежуточными контурами охлаждения для отвода теп­лоты от конденсатора и подвода холода посредством хладоно-сителя от испарителя к потребителям, вследствие чего первона­чальные затраты на монтаж оборудования на 20+30 % выше зат­рат на оборудование аналогичного супермаркета, работающе­го на R404A с непосредственной системой охлаждения. Возрас­тает также и энергопотребление на 10+20 % при эксплуатации холодильной системы, работающей на R717 по сравнению с аналогичной холодопроизводительностью установки, заправ­ленной R404A [24, 79].

Применяют аммиак в системах охлаждения супермаркетов Дании, Германии, Норвегии, Швейцарии, Великобритании. В качестве хладоносителя распространены растворы солей, син­тетические жидкости, жидкий лед, жидкий диоксид углерода. Использование жидкого СО₂ в системах охлаждения супермар­кетов Шотландии (Кильмарнок) и Швеции (Лунд) позволило снизить общий коэффициент эквивалентного потепления (TEWI) в сравнении с другими решениями почти на 50 %. Ам миачные тепловые насосы имеются в Норвегии с тепловой про­изводительностью от 200 до 2000 кВт. Несколько тепловых на­сосов на аммиаке работают в Германии, Швейцарии и Швеции.

Аммиачные водяные охладители-чиллеры с пластинчаты­ми аппаратами фирмы "Alfa-Laval", разработанные фирмой "'York Refrigeration", характеризуются минимальным количе­ством заправленного хладагента. Так, в высокотемпературных охладителях HTLS заправка хладагента составляет 3,7+8,5 кг при холодопроизводительности соответственно 60+140 кВт и потребляемой мощности 14+35 кВт, в среднетемпературных MTLS - 3,1+бкг при холодопроизводительности 32+63 кВт и потребляемой мощности 12-5-24 кВт.

В тепловых насосах типа HPLS заправка хладагента равна 3+6,7 кг при холодопроизводительности соответственно 37-47 кВт и потребляемой мощности 12+31 кВт.

Рассмотренные охладители и тепловые насосы имеют не­большие габаритные размеры (длина 1170 мм, ширина 800 мм, высота 1550 мм) [8].

Обеспечение безопасности работы аммиачных холодильных систем в настоящее время проходит по следующим направлениям:

• возврат к системе работы с хладоносителем (для крупных
аммиакоемких холодильных установок) с использованием но­
вого оборудования, приборов автоматики, арматуры, средств
контроля загазованности рабочих объектов;

• использование блочных малоаммиакоемких холодильных
агрегатов-чиллеров с дозированной заправкой аммиаком, с при­
менением в качестве испарителей и конденсаторов современ­
ных пластинчатых аппаратов. Общее количество аммиака в
холодильных установках с чиллерами не превышает 80-И 50 г
на 1 кВт холодопроизводительности;

• применение некорродирующих, экологически безопасных
хладо носителей (пропиленгликоль, этиленгликоль, экосол, «ле­
дяная вода» и др.);

• комплектация холодильных систем устройствами для пол­
ного поглощения или нейтрализации аммиака в случае разгер­
метизации установки;

• применение агрегатированных блочных аммиачных сис­
тем непосредственного кипения аммиака (сплит-системы) с не­
большим количеством хладагента, размещенным в герметичных

контейнерных блоках. При разгерметизации установки амми­ак полностью поглощается нейтрализаторами. Установки дан­ного типа в настоящее время широко применяются в Японии США;

• разбивка схемы холодильной установки на технологичес­
кие блоки, отсекаемые друг от друга арматурой и обеспечение
минимально возможного расчетного значения относительного
энергетического потенциала каждого блока;

• разработка системы контроля уровня загазованности и
оповещения об аварийных утечках аммиака в помещениях, где
расположена холодильная установка и на территории объекта;

• замена в холодильных камерах приборов естественного
охлаждения на воздушное с использованием пластинчатых и
испарительных конденсаторов [62].

По данным Минсельхоза РФ в пищевой и перерабатываю­щей промышленности насчитывается около 30 отраслей, явля­ющихся потребителями холода. Из них более 540 мясокомби­натов, хладокомбинатов, 1550 предприятий молочной промыш­ленности и 500 распределительных холодильников используют в качестве рабочего хладагента в холодильных системах R717

Хладагент R744.Химическая формула СО₂ (диоксид угле­рода). Дешевое нетоксичное негорючее и экологически чистое (ODP=0, GWP=1) вещество. Стоимость диоксида углерода в 100-120 раз ниже, чем R134a.

Диоксид углерода имеет большую объемную холодопроиз-водительность, низкую критическую температуру (31 °С), срав­нительно высокую температуру тройной точки, большие дав­ления в тройной точке и критическое давление (табл. 10.3). Может служить альтернативным хладагентом. Содержится в атмосфере и биосфере Земли, имеет следующие преимущества: низкая цена, простое обслуживание, совместимость с минераль­ными маслами, электроизоляционными и конструкционными материалами. Вместе с тем при использовании диоксида угле­рода требуется водяное охлаждение конденсатора холодильной машины, увеличивается металлоемкость холодильной установ­ки и потребляемая мощность (по сравнению с металлоемкос­тью установок, работающих на галоидопроизводных хладаген­тах). Высокое критическое давление имеет и положительный аспект, связанный с низкой степенью сжатия, вследствие чего эффективность компрессора становится значительной.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: