Бытовая техника
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Хладагент R600a и особенности работы с ним часть 1Распечатать: Хладагент R600a и особенности работы с ним часть 1

Хладагент R600a и особенности работы с ним часть 1



Общие сведения

Долгое время в хладагенте R600a (изобутан) не было особой необходимости, и его производили в крайне ограниченных количествах. Сегодня это химическое соединение становится одним из самых популярных холодильных агентов. В первую очередь играет роль то, что с момента первоначального использования этого хладагента серьезно изменились технологии его использования, которые помогли снизить как заправочную дозу (а значит, и предел безопасной концентрации), так и улучшить технические характеристики бытовых холодильных приборов (БХП), в частности - энергопотребление. Для сравнения: в современном 130-литровом холодильнике используется не более 25 г хладагента R600a, а в начале прошлого века в холодильник такого же объема заправляли 250 г изобутана. В этом отношении R600a имеет большие перспективы по сравнению со всеми известными ныне хладагентами (в основном, по экономическим соображениям).

Производить изобутан в необходимых количествах по силам любому нефтеперерабатывающему заводу. Но помимо важных достоинств, R600a имеет существенный недостаток - взрывоопасность, что накладывает определенные ограничения при работе с ним. Кроме того, применению изобутана в холодильной технике способствуют принятые еще в июле 2002 года новые нормативные документы, регламентирующие применение этого вещества, например, ГОСТ Р МЭК 66035-2-24-2001.

По итогам 2005 года около 10% БХП в мире и более 35% в Европе работали на R600a.

Цель настоящей статьи - рассказать об особенностях работы с изобутаном при проведении профилактических и ремонтных работ по БХП. Во всех Руководствах по работе с изобутаном наложены ограничения по допуску к ремонту холодильников лиц, не прошедших обучение правилам работы с хладагентом R600a (вследствие его пожароопасности).

Особенности применения изобутана в качестве хладагента

За рубежом изобутан массово стал использоваться в качестве хладагента в бытовых холодильниках уже в 90-х годах прошлого века. Одними из первых БХП на территории стран СНГ, в которых в качестве хладагента стал использоваться изобутан, были холодильники НОРД.

Особенностью систем, использующих в качестве рабочего тела хладагент R600a, является то, что ввиду исключительно выгодных свойств природного хладагента нет оглядки на уже существующие модели, а разрабатываются принципиально новые изделия. Это вынужденный, но взвешенный шаг - характеристики и свойства ранее применявшихся фреонов сильно отличаются от параметров их современной альтернативы - изобу-тана.

Давайте посмотрим, какие преимущества и недостатки присущи новому хладагенту, по сравнению с традиционными фреонами.

Основные достоинства хладагента R600a

Экологические преимущества R600a

- В нем отсутствуют синтетические компоненты;

- уменьшенный уровень шума БХП;

- не имеет свойств разрушения озонового слоя (коэффициент (ODP = 0);

- низкий потенциал влияния на парниковый эффект (GWP = 0,001). Термодинамические преимущества R600a

- Имеет более высокий (например, чем у R12) холодильный коэффициент, что уменьшает энергопотребление БХП;

- углеводороды (изобутановые и пропан-бутановые смеси) могут быть применены в существующих конструкциях компрессоров. Эксплуатационные преимущества R600a

- Относительно устойчивый газ (расчетный срок службы в составе БХП - более 20 лет);

- является чистым (простым) веществом;

- хорошо растворяется в минеральном масле;

- имеется возможность использования в смесевых хладагентах (С1=R152+R600a; R290/R600a; M1LE=R22/R142b/R600; R218/R600a). Это позволяет добиться параметров смесевого хладагента близких, например, к ранее применявшемуся R12. В свою очередь, такая замена позволяет упростить процесс ретрофита* систем;

- природные углеводороды, как хладагенты, не находили широкого применения в БХП из-за повышенной пожарной опасности.

В современных конструкциях эту проблему решили благодаря уменьшению дозы заправки до таких объемов, которые практически не могут привести к пожару. Доза заправки бытовых холодильников и морозильников столь мала, что даже при внезапной и полной утечке хладагента из агрегата, его концентрация на кухне объемом 20 м3 будет ниже порога горючести в десятки раз. Экономические преимущества R600a

- Масса хладагента, циркулирующего в холодильном агрегате при использовании изобутана, значительно меньше;

- имеются заводы по выпуску изобутана товарного количества (применительно к России, фракции изобутана производят Туйма-зинское и Шкаповское производства);

- самые экономичные холодильники с классами энергопотребления А+ и А++ работают на R600a.

* Ретрофит - перевод существующего оборудования для работы с озонобезопасными хладагентами.

Таблица 1. Физические свойства изобутана

Параметр

Значения

Молекулярная масса

58,12

Точка кипения при 0,1 МПа, °C

-11,70

Плотность вещества при 25°C, г/см3

0,551

Давление испарения при 25°C, МПа

0,498

Критическая температура, °С

135

Критическое давление, МПа

3,65

Критическая плотность, г/см3

0,221

Скрытая теплота парообразования, кДж/кг

366,5

Пределы взрывоопасности, % (объемные доли в смеси с воздухом)

1,8...8,5

Эффективность охлаждения, Дж/г (смеси с воздухом)

150,7

Растворимость в масле

не ограничена

Объем насыщенной жидкости при, л/кг

0,844

Таблица 2. Требования к изобутану, применяемому в БХП

Параметр

Значение (норма)

Испытание

Содержание изобутана

>99,5 объемн. %

Остаточные чистые углеводороды

<0,5 объемн. %

DIN 51 619

n-гексан

<50 ppm

Олефины

<100 ppm

-

Доля соединений, содержащих кислород

J50 ppm

Газовая хроматография

Доля соединений серы

<1,0 ppm

-

Высококипящие остатки

50 ppm

Метод весового анализа

Щелочное число

0,02 мгКОН/г

DIN 51 558

Загрязнения паровой фазы в заполненных сосудах, воздух или другие неконденсируемые газы

<1,5 объемн. %

Газовая хроматография или эквивалентный метод

Загрязнение жидкой фазы, вода

<10 ppm

DIN 51 777-1 (по методу Карла Фишера) или эквивалентному методу

Остаток после испарения

<50 мг/кг

DIN 51 613 DIN 26 246

Таблица 3

Значение температуры, °С

Давление, при котором происходит испарение (конденсация), бар

Типы хладагентов

R600a

R134a

R12

+70

10,91

21,18

18,82

+60

8,72

16,84

15,24

+50

6,86

13,19

12,18

+40

5,32

10,17

9,60

+30

4,05

7,70

7,44

+20

3,02

5,71

5,67

+10

2,21

4,14

4,23

0

1,57

2,92

3,09

-10

1,09

2,01

2,18

-20

0,73

1,33

1,51

-30

0,47

0,85

1,00

-40

0,29

0,52

0,64

Экологические недостатки R600a

Нет.

Термодинамические недостатки R600a

- Низкая растворимость в воде (0,03 г/л при 20°С);

- не вступает с водой в химические реакции;

- низкая удельная объемная хо-лодопроизводительность (в 2 раза ниже, чем у R12). Эксплуатационные недостатки R600a

- Практически не позволяет произвести ретрофит существующего оборудования без значительных изменений в конструкции холодильного агрегата и электрооборудования БХП;

- газ без цвета и запаха, что затрудняет его обнаружение;

- ввиду того что изобутан тяжелее воздуха, при скоплении внутри помещения он способен вызвать асфикцию (удушающие свойства);

- взрывоопасен,заправку этим хладагентом могут производить только специалисты сервисных центров, прошедших специальную подготовку по работе с R600a. Это свойство накладывает ограничения на ремонт подобных приборов за пределами специализированных мастерских. Экономические недостатки R600а

- Необходимость применения принципиально нового парка дорогостоящего эксплуатационного и ремонтного оборудования;

- необходимость вести разработки с учетом пожароопасности хладагента.

Свойства и характеристики изобутана

Изобутан (R600a) - газ без цвета и запаха, химическая формула CH(CH3) 3 или С4Н10.

Физические свойства изобутана приведены в табл.1.

Требования к изобутану, применяемому в холодильной промышленности приведены в табл. 2.

При сравнении с хладагентами R12 и R134a, изобутан испаряется и конденсируется при более низких давлениях (при тех же значениях температуры) - см. табл. 3.

Как отмечалось выше, хладагент R600a пожароопасен, поэтому при проведении профилактических и ремонтных работ на БХП используется другое оборудование и материалы, чем при работе с обычными хладагентами.

Рассмотрим особенности заправки хладагентом R600a в систему БХП,способе "холодного" соединения трубок по методике LOKRING, перечислим необходимые приборы и инструменты при работе с изобутаном.

Технология соединения трубок БХП по методике LOKRING

Чтобы обеспечить пожаробезо-пасность при работе с хладагентом R600a в последнее время широкое распространение получила технология "холодного" соединения трубок в составе БХП - LOKRING.

Lokring-соединение (см. рис. 1) гарантирует качественную связь между трубками - с различными диаметрами, из различных материалов (позволяет соединять, медные и алюминиевые трубки), что очень сложно при обычных методах пайки).

Рис. 1. Вид готового локрингового соединения "AL-CU" (алюминий-медь)

Чтобы выполнять Lokring-соеди-нения (локринговые соединения), нужно иметь комплект из соединителей, жидкого герметика-уплотнителя LOKPREP и специализированного приспособления - клещей со сменными губками нескольких типоразмеров(см. рис. 2).

Муфта LOKRING

Сама муфта в сборе LOKRING выполнена из 2-х колец и, собственно, самой муфты.

Рис. 2. Внешний вид специализированных клещей

Две трубки, которые нужно соединить между собой должны быть вставлены в противоположные отверстия муфты. Соединение заранее смонтировано, то есть эти два кольца уже установлены на концах муфты.

Соединение двух трубок происходит за счет сближения этих двух колец, при скольжении по рукаву-муфте (навстречу), пока они не упрутся в центральное неподвижное кольцо ограничителя в середине муфты (рис. 3). Особая внутренняя конфигурация колец плотно сжимает муфту и, следовательно - трубки, находящиеся в том же самом рукаве-муфте. Адгезия между трубками и рукавом-муфтой является полной. Малые зазоры вдоль периметра стенок трубок являются визуальным подтверждением, что Lokring-соединение выполнено правильно. Теперь газонепроницаемое соединение создано между трубками, а изменение диаметра трубок является очень малым и не мешает проходу хладагента в системе.

Рис. 3. Внешний вид муфты LOKRING

Номенклатура размеров этих ло-кринговых соединений широка, она позволяет подобрать детали для любых сочетаний диаметров трубок и материалов. Это: переход на капиллярную трубку, различные заглушки (см. рис. 10) и разветвители.

Рис. 4. Пример локрингового переходника для трубок различных диаметров

Жидкий герметизирующий состав LOKPREP

Для более плотного соединения между трубками (внутри соединения LOKRING), используют еще и специальный герметик LOKPREP (рис. 5).

Рис. 5. Варианты упаковки герметика LOKPREP

Жидкий уплотнитель LOKPREP - анаэробная жидкость, имеющая в своем составе эластичное вещество. Он гарантирует качественное уплотнение между трубками из различных материалов.

Надежность локрингового соединения иллюстрирует рис. 6 - даже при разрыве трубки муфта остается целой.

Рис. 6. Пример прочности локрингового соединения

Выбор соединений LOKRING

В зависимости от материалов трубок, которые надо соединять, возможен выбор между двумя различными вариантами соединений LOKRING:

1. Из алюминия (маркировка AL), позволяет выполнить соединения из следующих материалов: алюминий - алюминий, алюминий - медь, алюминий - сталь.

2. Из латуни (маркировка MS), позволяет выполнить соединения из следующих материалов: медь - медь, сталь - медь, сталь - сталь.

Автор: Александр Чуб (станица Павловская, Краснодарский край)


Дата публикации: 16.05.2013

Мнения читателей
  • Сергей / 18.12.2014 - 11:04
    Сжиженный изобутан находиться в подземном резервуаре. При снижении температуры, давление в нём соответственно уменьшилось до 0,1 мПа. Насос, в другие времена года нормально выкачивающий газ из резервуара, сейчас "хватает" газовую фазу -завоздушивается. Соответственно не может создать необходимое давление. Установка насоса большей производительности ничего не дала.Подобные насосы, выкачивающие газ из надземных резервуаров, в тех же условиях работают без проблем. Есть решение данной проблемы без принудительного повышения в резервуаре давления паровой фазы?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics