Хладагенты в холодильном оборудовании

К хладагентам, использованным в холодильном оборудовании, предъявляются следующие основные требования:

1. Достаточно высокое давление в испарителе при эксплуатационных температурах кипения, обеспечивающих заданные температуры охлаждения объекта; желательно, чтобы оно было не ниже атмосферного во избежание подсоса воздуха в систему.
2. Умеренное (до 1,2—1,5 МПа) давление конденсации при температуре окружающей среды — охлаждающих конденсатор воды, воздуха, равной 20—30 °С, что уменьшает массу и упрощает конструкцию чиллера
3. Небольшая величина отношения давлений конденсации и кипения, что обеспечивает меньшие затраты мощности на привод компрессора, т. е. большую экономичность машины.
4. Большая удельная объемная холодопроизводительность всасываемых компрессором паров, что обусловливает малые размеры и компактность поршневых и больших турбокомпрессорных машин (для небольших турбомашин с малым сечением проточной части, наоборот, хладагент должен иметь малую удельную объемную холодопроизводительность, чтобы для заданной машины получились относительно большие объемные расходы и достаточное сечение проточной части компрессора, что обеспечит меньшие внутренние потери).
5. Малая теплоемкость жидкости (большая крутизна нижней пограничной кривой на диаграмме sT), небольшая вязкость, хорошая теплопроводность и теплоотдача, обеспечивающие наибольшую эффективность цикла, меньшие затраты энергии на осуществление циркуляции агента по системе, лучший теплообмен и, следовательно, позволяющие уменьшить поверхности конденсатора и испарителя.
6. Низкая температура затвердевания, необходимая для получения низкой температуры охлаждения.
7. Высокая критическая температура. Работа холодильной машины в околокритической и надкритической областях (при низкой критической температуре хладагента и повышенной температуре охлаждающей конденсатор воды) малоэкономична и сопровождается резким падением холодопроизводительности, неустойчивостью процесса конденсации и перегревом машины.
8. Нетоксичность (безвредность) для обслуживающего персонала.
9. Негорючесть и взрывобезопасность.
10. Инертность (неагрессивность) по отношению к металлам, органическим веществам (резине, парониту и другим прокладочным и уплотнительным материалам).
11. Способность хорошо растворять влагу (воду) и плохо растворяться в масле. При малой растворимости воды в хладагенте она, скопившись в системе, замерзает, образуя пробки на стороне низкого давления (особенно в регулирующем клапане, имеющем очень малое проходное сечение, где происходит дросселирование агента и снижение температуры до минусовых значений). Это нарушает нормальную работу установки и как следствие - изменение температурного режима в холодильной камере. При хорошей взаимной растворимости хладагента и масла создается возможность уноса масла из картера компрессора, скопления его в конденсаторе, испарителе, повышается температура кипения при этом же давлении и требуется принятие эффективных мер для возврата масла из системы в компрессор.
12. Невысокая стоимость и недифицитность.
13. Химическая стабильность в течение многих лет; малая текучесть, т. е. слабая способность проникать через неплотности; легкость обнаружения утечек и т. п.
14. Ни один из существующих хладагентов не удовлетворяет в полной мере всем перечисленным требованиям. Хладагенты для судовых установок в первую очередь должны удовлетворять требованиям безопасности (взрывобезопасность, негорючесть, нетоксичность), компактности машин и надежности их работы (большая удельная объемная холодопроизводительность, умеренные давления в системе, высокая критическая температура, неагрессивность по отношению к материалам машины).