Материал: Покровский Н.К. Холодильные установки пособие для машинистов, обслуживающих аммиачные машины и аппараты

бочих условиях протекало при давлении выше атмосферного во избежание засасывания в систему воздуха, способствующего понижению холодопроизводительности установки и вызываю­ щего излишний расход энергии.

Давление в конденсаторе во избежание повышенного расхода электроэнергии не должно быть высоким. Например, на аммиач­ ных холодильных установках северной и средней климатической полосы давление конденсации в летний период года поддержи­ вается в пределах 9—12 ата, а на холодильниках юга—12—

15 ата. И только на холодильниках жаркой полосы и при недо­

статке охлаждающей воды давление конденсации составляет

16—17 ата.

Холодильные агенты должны иметь низкую температуру за­ твердевания, а также высокие коэффициенты теплопроводно­ сти и теплоотдачи, так как от этого зависит интенсивная работа

теплообменных аппаратов и приборов охлаждения — испари­ телей, конденсаторов, охлаждающих батарей, переохладите-

лей и др.

Холодильные агенты должны обладать небольшой вязкостью,

чтобы не создавать больших сопротивлений при движении в тру­ бопроводах и большой депрессии (падение давления) в прохо­ дах через запорную арматуру.

Взаимодействие со смазочными маслами и водой относится к важным физико-химическим свойствам холодильных агентов.

Большая растворимость в смазочных маслах повышает тем­

пературу кипения рабочего вещества и способствует значитель­ ному уносу масел из компрессора в систему. Унос масел в си­ стему зависит также от конструкции компрессоров, их размеров,

износа цилиндров, скорости пара и т. д.

Температура кипения таких агентов непостоянна — она зави­ сит от концентрации масла в системе. Растворимость рабочего тела в масле в то же время имеет и положительное значение —

отпадает необходимость в устройстве специальных маслоотде­ лителей.

Холодильные агенты, не растворимые в масле, обладают сле­ дующими достоинствами: температура кипения их постоянна, не

наблюдается вспенивания, как при работе с растворимыми холо­ дильными агентами; смазочное масло легко отделяется от рабо­

чего вещества, поэтому его легко удалить из аппаратов через

маслоспускные устройства.

Недостатком, этих агентов является замасливание поверхно­ сти аппаратов, что ухудшает коэффициент теплоотдачи.

Растворимость рабочих тел в воде, попавшей тем или иным способом в машину, имеет очень важное значение для нормаль­ ной и непрерывной ее работы. При слабой растворимости вода может замерзнуть и образовать ледяные пробки (главным обра­

зом в регулирующем вентиле).

14

Холодильные агенты должны быть нейтральны к металлам, т. е. не вызывать коррозии и окисления металла деталей ма­

шины даже при наличии влаги.

Они не должны быть взрывоопасными и воспламеняющимися в смеси с воздухом.

Холодильные агенты не должны быть ядовиты, вызывать удушья и раздражать слизистые оболочки глаз, носа и дыха­

тельных путей.

При выборе холодильного агента необходимо учитывать его стоимость — рабочее вещество должно иметь невысокую стои­ мость.

Ни один из известных до сих пор холодильных агентов не

удовлетворяет всем указанным выше требованиям. При вы­ боре рабочего вещества исходят из условий работы, назначе­ ния холодильной установки и конструктивных особенностей

машины.

В настоящее время в холодильной технике широко исполь­ зуют аммиак и фреоны; значительно меньше — углекислоту;

хлорметил и сернистый ангидрид почти не применяют.

Аммиак (NH3)—бесцветный газ с удушливым сильным характерным запахом; его получают в основном путем соедине­

ния водорода с азотом. Известны три способа получения: при высоких давлениях от 500 до 1000 атм, при средних — от 250 до

300 и при низких — от 100 до 150 атм.

Аммиак обладает большой холодопроизводительностью. При

атмосферном давлении он кипит при температуре — 33, 35°. Дав­ ление в конденсаторе даже при высокой температуре охлаждаю­ щей воды (около 35°) достигает 8—11 ати (предельно 16— 17 ати), а в испарительной системе в условиях работы на холо­ дильниках давление обычно несколько выше атмосферного; этим предотвращается засасывание в систему воздуха. С примене­

нием современных более герметичных агрегатов аммиачные ус­ тановки могут с успехом работать при температурах кипения

—40-н 50°, т. е. при давлениях ниже атмосферного. Темпера­ тура затвердевания аммиака — 77,8°.

Коэффициенты теплоотдачи со стороны аммиака в аппаратах высокие, что обеспечивает интенсивную работу теплообменных аппаратов. Это положительное свойство аммиака обусловлено относительно большими величинами теплоты парообразования и коэффициента теплопроводности по сравнению, например, с фреонами и меньшей величиной вязкости.

Аммиак растворяется в минеральном масле и жадно погло­ щается водой, образуя щелочь (нашатырный спирт). На цинк,

медь, бронзу и другие сплавы меди (за исключением фосфори­

стой бронзы) аммиак оказывает разрушающее действие. Смесь аммиака с воздухом трудно воспламенима и почти не взрыво­ опасна. На организм человека аммиак оказывает вредное дей­ ствие при содержании в воздухе уже около 0,03%. Поэтому

15

необходимо следить, чтобы аммиак .не проникал наружу через сальники, фланцы и другие соединения. В воздухе аммиак горит плохо (желтое пламя), а в кислороде — хорошо (зеленоватое

пламя). Стоимость аммиака по сравнению с другими агентами невысокая. Аммиак имеет широкое распространение.

Углекислота (СО2) —бесцветный газ, без запаха. Полу­ чают ее преимущественно путем сжигания специальных марок

антрацита.

Кипение и конденсация углекислоты происходят при высоких давлениях, что является существенным недостатком углекислот­ ных установок. Так, давление в конденсаторе при обычной тем­ пературе охлаждающей воды составляет 50—70 ати; -давление в испарителе при температуре кипения — 25° около 17 ати. Вследствие высокого давления в конденсаторе и испарителе ци­ линдры углекислотных машин изготовляют из стали.

Температура затвердевания углекислоты —56,6°. На металлы она не действует и невзрывоопасна.

Углекислотные компрессоры в свое время применяли глав­ ным образом на судах, а в настоящее время их используют в ос­

новном на заводах сухого льда.

В небольших количествах углекислота не оказывает вредного действия на организм человека, но при концентрации в воздухе,

начиная с 4—5%, вызывает головные боли, раздражение слизи­ стых оболочек дыхательных путей и глаз, кашель, а при значи­

тельных концентрациях — удушье.

Сернистый ангидрид (SO2)—бесцветный газ с тяже­ лым удушливым запахом; он является наиболее вредным для человеческого организма холодильным агентом: при содержании

в воздухе около 0,01% он уже сильно раздражает слизистую оболочку дыхательных путей. Пары его, соединяясь с водяными парами, содержащимися в воздухе, образуют сернистую кислоту, которая разрушающе действует на детали машин из черного ме­ талла (железа и стали).

Хлористый метил (СН3С1) по рабочим давлениям в ис­ парителе и конденсаторе занимает промежуточное положение

между аммиаком и сернистым ангидридом. При атмосферном

давлении он кипит при температуре —23,7°. Температура затвер­ девания хлорметила —97,6°. Он интенсивно растворяется в сма­

зочном масле. Другим недостатком хлорметила является взры­ воопасность. Взрыв возможен при содержании СН3С1 в воздухе от 8,1 до 17,2%. Хлорметил оказывает вредное действие на ор^ ганизм обслуживающего персонала. По вредности он занимает третье место после сернистого ангидрида и аммиака.

При концентрации в воздухе до 2—2,5% хлорметил вызывает

тяжелое поражение организма человека или даже смерть. В на­ стоящее время этот агент иногда применяется только в малых автоматизированных холодильных установках.

16

iiiiix же концентрациях в воздухе (около 30% по объему) он вы­

зывает удушье. Поэтому в подвальных помещениях и других местах, где может скопиться фреон, перед посещением предва­ рительно включают вентилятор для проветривания. При откры­ том пламени фреон-12 разлагается на составные части. В про­ дуктах его разложения, кроме фтористого и хлористого водо­ рода, являющихся очень вредными для организма, образуется еще ядовитый газ — фосген. Согласно требованиям охраны тру­ да в помещениях с фреоновыми холодильными установками не­ допустимаработа с открытым пламенем; запрещено также и курение, так как при взаимодействии с горящим табаком обра­ зуется фосген. Фреон разлагается также в присутствии воды, причем продукты распада, активно действуя на металлы, вызы­ вают коррозию.

Плотность паров фреона при атмосферном давлении в 4,4 ра­ за выше плотности сухого воздуха. Вследствие большого удель­ ного веса его, вызывающего повышенные гидравлические сопро­ тивления в трубопроводах, во фреоновых холодильных машинах применяют несколько меньшие скорости. Поэтому трубопро­ воды для фреона по диаметру должны быть больше, чем для

аммиака.

Область применения фреона-12 разнообразна. Его исполь­ зуют в холодильных установках, применяющихся не только в промышленности, но и в торговой сети. Торговые холодильные установки, прилавки, а также домашние электрохолодильники в основном работают на фреоне-12. Широко применяется фре­ он-12 и в установках кондиционирования воздуха.

Стоимость фреона-12 во много раз выше стоимости аммиака. Фреон-22 также находит большое применение в холодильных установках. При атмосферном давлении фреон-22 кипит при тем­

пературе —40,8°; температура затвердевания —160°.

Физические свойства (теплопроводность и теплоемкость),

влияющие на теплопередачу, выше, чем у фреона-12.

Холодильные агенты вырабатывают химические заводы. Их разливают в стальные баллоны, которые после испытания ги­

дравлическим давлением окрашивают масляными или эмале­ выми красками в соответствующие цвета: аммиачные — в жел­

тый цвет, фреоновые — в алюминиевый, углекислотные — в чер­

холодильных агентов имеет углекислота. Для отнятия от окру­ жающей среды одного и того же количества тепла углекислоты потребуется в несколько раз меньше, чем других холодильных

18