CC BY
0УДК 621.564
Е.А. Степанова, С.А. Хорохорин
Камчатский государственный технический университет,
Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: len_sta@rambler.ru
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ХЛАДАГЕНТОВ, КОТОРЫЕ ПРИДУТ НА ЗАМЕНУ ОЗОНОРАЗРУШАЮЩИМ ФРЕОНАМ
Выполнен сравнительный анализ хладагентов. Приведены преимущества и недостатки каждого.
Ключевые слова: хладагент, температура.
E.A. Stepanova, S.A. Khorokhorin
Kamchatsky State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: len_sta@rambler.ru
COMPARATIVE ANALYSIS OF ALTERNATIVE REFRIGERANTS THAT WILL REPLACE OZONE-DEPLETING FREONS
A comparative analysis of refrigerants was performed. The advantages and disadvantages of each are given.
Key words: refrigerant, temperature.
Хладагент обеспечивает возможность понизить температуру в камере ниже температуры окружающей среды, что дает возможность хранить более длительный срок те продукты, которые при обычных условиях потеряли бы свои свойства, и их невозможно было бы использовать по назначению. Эксперты различного профиля в один голос утверждают о важности правильного подбора хладагента. Усугубляется это и тем, что в 2020 г. Россия ратифицировала поправку к Монреальскому протоколу, согласно которой потребление гидрофторуглеродов (R134a, R404a, R407a, R410a и др.) с 2020 г. должно сократиться на 5%, с 2025 г. - на 35%, с 2036 г. - на 85%. Поэтому проблема выбора и перехода на альтернативные хладагенты актуальна как никогда. В этой статье рассматриваются и сравниваются некоторые альтернативные хладагенты.
Углекислый газ (R744)
Углекислый газ или диоксид углерода - это бесцветный негорючий газ, который обладает слегка кисловатым запахом. Тем не менее при повышенной концентрации диоксида углерода его по воздействию на человека относят к удушающим газам. При утечке в замкнутом помещении этот газ способен скапливаться на уровне пола, причина этого кроется в том, что он тяжелее воздуха.
Преимущества углекислого газа:
- экологическая безопасность. Это значит, что диоксид углерода не способствует разрушению озонового слоя;
- экономичность. Стоимость данного хладагента значительно меньше по сравнению с синтетическими фреонами. Также его использование позволяет снизить эксплуатационные расходы;
- холодильные системы, использующие в качестве хладагента углекислый газ значительно компактнее. Это возможно благодаря тому, что данный хладагент обладает отличными теплофи-зическими свойствами;
- инертен к материалам. Это означает, что при производстве холодильной техники могут использоваться фактически любые материалы.
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование
Главные недостатки:
- низкая критическая температура 31°С. Углекислый газ будет невозможно сжать до жидкого состояния, если его температура будет выше 31°С и, следовательно, приведет к снижению эффективности работы холодильной установки;
- высокие рабочие давления, практически до 10 МПа.
Чтобы исправить эти недостатки, рекомендуется использовать углекислый газ как компонент в примеси с другими хладагентами. Например, с пропаном и бутаном.
Аммиак (Я717)
Аммиак - это бесцветный газ с острым раздражающим запахом, едкий, легче воздуха.
Преимущества и особенности использования аммиака как хладагента:
- высокая критическая температура, а также высокая удельная теплота парообразования, низкие температуры кипения и замерзания при атмосферном давлении. Все это делает И717 подходящим хладагентом для использования в холодильных установках большой мощности;
- высокая удельная массовая производительность. Это значит, что данный хладагент хорошо отводит тепло от охлаждаемой среды;
- экологическая безопасность - озоноразрушающая способность (ОРС) и потенциал глобального потепления (ПГП) аммиака равны нулю. Это значит, что этот газ не способствует развитию глобального потепления и разрушению озонового слоя;
- высокая доступность на российском рынке - Россия производит и экспортирует аммиак в больших количествах, являясь при этом одним из ведущих мировых экспортеров аммиака, общий объем производства которого исчисляется миллионами тонн в год. Но даже несмотря на это, аммиак применяется в качестве хладагента относительно редко;
- аммиак, цена которого напрямую связана со стоимостью природного газа, даже при пиковых ценах последнего, остается в несколько раз более дешевым, чем ГФУ;
- ГОСТ 12.1.007-76 относит аммиак к 4-й группе опасности (малоопасные вещества), по классификации Л8НКЛЕ для хладагентов аммиаку присвоена группа Б2Ь - токсичный, трудно горючий, поэтому обращение с ним требует подготовки и соответствующих мер безопасности, при этом:
- имеет обширную историю применения, в связи с чем человечество изучило все риски и определило правила его безопасной эксплуатации и методы его эффективной эксплуатации;
- аммиак токсичен, однако его можно обнаружить в воздухе до того, как концентрация станет опасной, благодаря характерному для него резкому и неприятному запаху;
- с точки зрения пожароопасности аммиак так же горюч, как и популярный ГФУ-хладагент И-32, а также многие гидрофторолефины (ГФО);
- если утечка происходит на открытом воздухе, то аммиак не достигает пожароопасной концентрации, так как улетучивается;
- в холодильных машинах, которые используют аммиак в качестве хладагента, не применяться такие материалы, как медь, цинк, олово и многие их сплавы, а также некоторые виды резины и пластмасс, несмотря на то, что они используются в холодильных системах повсеместно;
- возможность применения стали, более дешевого, по сравнению с цветными металлами, материала. Причиной этому служит меньшая, чем у фреонов, текучесть и неспособность проникать в кристаллическую решетку.
Недостатки:
- обладает характерным для него резким и неприятным запахом, который может быть значительным недостатком для многих объектов и промышленных процессов. Из-за этого запаха могут возникать проблемы с комфортом работы персонала;
- является токсичным веществом, которое может вызывать проблемы со здоровьем человека при попадании в организм. Это означает, что при его использовании требуется строго соблюдать безопасность и соответствующе обучить персонал;
- является раздражителем для глаз и слизистых оболочек, что может вызывать дискомфорт и приводить к возникновению различных заболеваний;
- является горючим веществом и может стать причиной пожара или взрыва, если не соблюдаются необходимые меры безопасности при его хранении и использовании.
Пропан (R290)
Пропан - это бесцветный газ, не имеющий запаха. Он очень пожароопасен, поэтому в него добавляют одорант. Газ слаботоксичен, однако при вдыхании паров наносится вред центральной нервной системе человека.
Преимущества пропана как хладагента:
- низкое воздействие на окружающую среду. Пропан при утечке на открытый воздух не окажет существенного влияния на окружающую среду;
- экономическая эффективность. Пропан широко распространен на рынке и стоит, относительно некоторых синтетических хладагентов, недорого;
- совместимость. Пропан схож по характеристикам с популярным ГХФУ хладагентом R22 (хлордифторметан), от которого, по условиям Монреальского договора, постепенно отказываются. Поэтому после небольших модификаций пропан можно использовать вместо R22;
- энергоэффективность. Термодинамические свойства пропана делают его эффективным хладагентом. К примеру, у пропана превосходные теплопередающие способности и высокая эффективность охлаждения, следовательно, используется меньше энергии на охлаждение, что в итоге способствует экономии энергии в холодильных системах.
Один из главных недостатков пропана - это его пожароопасность. Но если четко следовать технике безопасности при обращении с этим газом, то он становится неопасным. Но только до того момента, пока соблюдается техника безопасности.
Исходя из вышеизложенного, авторы считают, что если необходимо строить новое предприятие, то хладагентом желательно выбирать аммиак, а если требуется переводить старое предприятие на новый хладогент, например, с R22, то целесообразно выбирать пропан.
Литература
1. Холодильные системы на углекислом газе [Электронный ресурс] / Refhelp refrigeration engineering company. - URL: https://refhelp.ru/co2 (дата обращения: 01.02.2024).
2. Гафуров Ш.Д., Карабаев А.С. Перспективы применения углекислого газа в холодильных машинах // Молодой ученый. - 2017. - № 7(141). - С. 46-48. - URL: https://moluch.ru/ archive/141/39627/ (дата обращения: 01.02.24).
3. Что такое газ пропан простыми словами [Электронный ресурс] // ТАНТАЛ-Д. - URL: https://tantal-d.ru/spravochnaya-informaciya/chto-takoe-gaz-propan/_(дата обращения: 1.02.24).
4. Пропан как холодильный агент [Электронный ресурс]: Ксирон холод. - URL: https://www.xiron.ru/content/view/31495/28/ (дата обращения: 02.02.2024).
