Хладагенты. Основные определения, классификация, история.

Холодильный агент (хладагент) является рабочим телом холодильной машины, изменяющим в различных частях холодильного контура свое агрегатное состояние. При переходе из жидкого состояния в газообразное, который осуществляется в испарителе, хладагент отбирает тепло у окружающей среды в силу эндотермического характера процесса испарения, вырабатывая тем самым холод. Затем отобранное тепло удаляется из холодильной машины в результате последующей конденсации хладагента в конденсаторе и передается другой среде, причем процесс перехода хладагента из газообразного состояния в жидкое носит экзотермический характер.

Чтобы какое-то вещество могло выполнять функции хладагента, необходимо прежде всего, чтобы при атмосферном давлении его температура кипения как можно ниже, объемы паров, образующихся при испарении, были незначительными, а давление конденсации - не слишком высоким и легко достижимым. Кроме того, хладагент должен быть неагрессивным по отношению к конструкционным материалами маслам, как можно менее токсичным, невоспламеняемым и взрывобезопасным. Наконец, желательно, чтобы в тех условиях, в которых находится наиболее распространенные холодильные сети, его удельная энтальпия была значительной. Иными словами, найти вещество, которое одновременно удовлетворяло бы всем этим требованиям, невозможно.

В качестве первого хладагента использовалась вода, поскольку с 1755 г. она служила "для получения фригорий (отрицательных калорий)" в лабораторной установке, которую создал William Gullen. Позднее, в 1834 г., американский Jacob Perkins изготовил компрессионную машину, работавшую на диэтиловом эфире, а в 1844 г. тоже американец John Gorrie - машину со сжатием и расширением воздуха. Но французы не остались и в 1859 г. Ferdinand Carre соорудил абсорбционную холодильную машину на аммиаке, а четыре года спустя Charles Tellir запустил компрессор, работающий на метиловом эфире. До конца CIC в. использовались еще два новых хладагента: углекислый газ (СО2) и двуокись серы (SО2), кроме того, один из уже названных хладагентов - аммиак - применяется не только в адсорбционных холодильных машинах, но и в компрессионных.

Этих три последних хладагента, а именно аммиак (R717), углекислый газ (R744) и двуокись серы (R764) оставались наиболее распространенными вплоть до 1930 г. Однако ни одно из этих веществ не обладало всеми свойствами идеального хладагента.

В конце 1920-х годов Томас Мидглей открыл новое фторуглеводородное семейство хладагентов которое обладало оптимальными свойствами. В 1931 году фирма Дюпон представила на рынке новую торговую марку хладагентов - Фреон и начала коммерческое производство Фреона 11 и 12 . В 1936 году фирма Дюпон начала производство другого хладагента Фреона 22. С этими открытиями холодильная промышленность получила "зеленый цвет" массовому выпуску разнообразной холодильной техники и индустриальные страны приступили к широкомасштабному производству всех видов холодильников и установок для кондиционирования воздуха.Эти соединения стали применяться также в других областях, как например для производства аэрозолей и ленопластов.

После внедрения новой категории хладагентов, все ранее упоминавшиеся хладагенты, за исключением аммиака, почти полностью исчезли. Однако начиная с 1980 г. ученые стали подавать тревожные сигналы, привлекая внимание общественности к вредному воздействию CFC на окружающую среду. Поэтому производители начали разработку менее вредных хладагентов, некоторые из которых уже появились на рынке. Эти хладагенты, заменяющие группу CFC, принадлежат главным образом к двум категориям химических соединений; фторхлорсодержащим углеводородам, или HCFC, и фторуглеводородам, или HFC.

Существует три типа фторуглеводородных хладагентов:

  1. CFC (ХФУ) хлорфторуглероды:
    Обладают высоким потенциалом истощения озона (ПИО). Хладагенты этого типа включают : R11, R12, R13, R113, R500, R502 и R503.
  2. HCFC (ГХФУ) гидрохлорфторуглероды:
    Композиции этого типа содержат атомы водорода ; это приводит к более короткому времени существования этих хладагентов в атмосфере по сравнению с ХФУ. Как результат ГХФУ оказывают гораздо меньшее влияние на истощение озонового слоя. Многие продукты предлагаемые сейчас в качестве альтернативных для замены ХФУ, содержат в своем составе ГХФУ, как например R22.
  3. HFC (ГФУ) гидрофторуглероды:
    ГФУ не содержат хлора, а содержат только водород и фтор.Они не разрушают озоновый слой и имеют короткий период жизни в атмосфере. ГФУ считаются долгосрочными альтернативными заменителями ХФУи ГХФУ для большинства холодильных систем. Например R 134а или R404а.

Иногда гидрохлорфторуглероды и гидрофторуглероды собирательно называют гидрофторалканами - HFA.

наверх ^