Ciekawa sprężarka Systematyka czynników chłodniczych

Najogólniej płyny stosowane w technice chłodniczej można podzielić na substancje jednorodne oraz roztwory (często potocznie nazywane mieszaninami). Roztwory dzieli się zaś pod względem podstawowych własności termodynamicznych na dwie grupy: zeotropowe oraz azeotropowe. Roztwór azeotropowy jest szczególnym przypadkiem roztworu, bowiem jego skład jest tak dobrany, że w procesach wrzenia oraz skraplania roztwór ten zachowuje się jak płyn jednorodny. Oznacza to, że w procesach tych nie ulega zmianie skład fazy parowej oraz ciekłej. W roztworach zeotropowych natomiast w trakcie procesów wrzenia oraz skraplania ulega zmianie skład obydwu faz, w rezultacie czego w warunkach stałego ciśnienia w parowniku lub skraplaczu ulega zmianie temperatura wrzącego lub skraplającego się czynnika.

Czynniki chłodnicze mają znormalizowany system oznaczeń. Identyfikacyjny numer kodowy czynnika chłodniczego jest poprzedzony literą R (od słowa refrigerant). System kodów czynników chłodniczych jest oparty na normie ISO 817 — Organie Refrigerants — Number Designations oraz PN/M-04611 — Chłodnictwo. Oznaczenia czynników chłodniczych.
Zasady kodowania są następujące:

  • Dla jednorodnych czynników będących węglowodorami lub pochodnymi węglowodorów oznaczenie kodowe buduje się w sposób następujący:
    • pierwsza cyfra oznacza ilość atomów węgla pomniejszoną o jeden, przy czym w przypadku metanu i jego pochodnych liczbę zero pomija się,
    • druga cyfra oznacza ilość atomów wodoru powiększoną o jeden,
    • trzecia cyfra oznacza ilość atomów fluoru,
    • jeżeli w cząsteczce znajdują się atomy bromu, to na końcu oznaczenia kodowego dodaje się literę B oraz liczbę atomów bromu,
    • w przypadku istnienia izomerów danego związku, rozróżnia się je za pomocą dodatkowego oznaczenia małą literą na końcu oznaczenia kodowego.
  • Dla pozostałych czynników jednorodnych wprowadza się oznaczenie kodowe tworzone następująco:
    • pierwszą cyfrą jest 7,
    • następne cyfry stanowią liczbę równą masie molowej związku zaokrąglonej do całości.
  • Dla niektórych jednorodnych czynników naturalnych, dla których przyjęcie oznaczenia zgodnie z powyższymi regułami mogłoby prowadzić do nieporozumień, wprowadzono oznaczenia liczbowe z przedziału 60CH-699. Przykładem jest izobutan (C4H10), gdyż jego kod w myśl opisanych powyżej reguł powinien być zapisany: R3110a, natomiast arbitralnie przyjmuje się oznaczenie kodowe R600a.
  • Dla roztworów czynników przyjmuje się oznaczenia następująco:
    • kod roztworów zeotropowych jest liczbą całkowitą z przedziału 400-499,
    • kod roztworów azeotropowych jest liczbą całkowitą z przedziału 500-599,
    • przyjmuje się zasadę, że roztworom składającym się z tych samych związków chemicznych, lecz różniących się tylko udziałem poszczególnych składników, nadaje się to samo cyfrowe oznaczenie kodowe — różnym udziałom masowym czynników odpowiada duża litera umieszczana na końcu oznaczenia.

Poniżej podano przykłady czynników chłodniczych oraz ich oznaczeń kodowych:

  • W skład cząsteczki czynnika R22 wchodzą: jeden atom węgla (pierwsza cyfra oznaczenia kodowego wynosi zero), jeden atom wodoru oraz dwa atomy fluoru. Ponieważ całkowita liczba atomów w cząsteczce wynosi 5 (czynnik ten jest pochodną metanu), więc pozostaje jeszcze jeden atom: jest to atom chloru. Wzór chemiczny sumaryczny tego czynnika ma zatem postać: CHF2C1.
  • W skład cząsteczki czynnika R134a wchodzą: dwa atomy węgla, cztery atomy wodoru, cztery atomy fluoru. Całkowita liczba atomów w cząsteczce wynosi 10 (jest to pochodna etanu), zatem wzór chemiczny sumaryczny tego czynnika ma postać: C2H4F4. Symbol „a” umieszczony na końcu kodu oznacza, że dostępne są różne izomery tego związku.
  • Propan C3H8 ma oznaczenie kodowe R290.
  • Amoniak ma oznaczenie kodowe R717, gdyż masa molowa tego związku wynosi 17 kg/kmol.
  • Woda ma oznaczenie kodowe R718, gdyż jej masa molowa wynosi 18kg/kmol.

Nowym problemem techniki chłodniczej i klimatyzacyjnej stała się kwestia oddziaływania czynników chłodniczych na środowisko. Szczególne znaczenie ma zagadnienie niszczenia warstwy ozonowej przez niektóre z czynników, zwłaszcza zawierających w swoim składzie chlor lub brom. Dlatego właśnie opracowano dodatkową systematykę czynników chłodniczych, na podstawie której można wnioskować o ich potencjalnym wpływie na warstwę ozonową. Systematyka ta jest następująca:

CFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej chloro-fluoro--carbons, określa te pochodne węglowodorów, które są w pełni halogenowane. Oznacza to, że wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione innymi pierwiastkami, w tym chlorem, fluorem, bromem. Uważa się, że związki te są najbardziej odpowiedzialne za tworzenie tzw. dziury ozonowej i z tej racji całkowicie zakazano ich stosowania w nowych instalacjach chłodniczych. Typowymi przykładami są następujące czynniki: CFC-11, CFC-12.

HCFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej hydro-chloro--fluoro-carbons, określa nie w pełni halogenowane pochodne węglowodorów. Oznacza to, że w cząsteczkach tych związków znajdują się atomy wodoru. Związki te są również odpowiedzialne za niszczenie warstwy ozonowej, lecz w znacznie mniejszym stopniu niż czynniki należące do grupy CFC. Z tej racji okres ich całkowitego wycofywania jest dłuższy, a nawet przejściowo traktowano je jako ekologiczne substytuty czynników należących do grupy CFC. Obecnie w większości państw całkowicie zakazano ich stosowania w nowych instalacjach chłodniczych. Typowymi przykładami są następujące czynniki: HCFC-22, HCFC-123.

HFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej hydro-fluoro--carbons, określa te pochodne węglowodorów, które nie są w pełni halogenowane, a zarazem nie zawierają w swoim składzie atomów chloru lub bromu. Uznaje się te czynniki za w pełni bezpieczne dla warstwy ozonowej i bardzo stabilne chemicznie. Typowe przykłady takich płynów to: HFC-134a, HFC-227ea.

FC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej fluoro-carbons, oznacza pochodne węglowodorów, w których wszystkie atomy wodoru zastąpiono atomami fluoru. Przykładem jest związek FC-218.

HC — skrót oznaczający węglowodory. Są to płyny naturalne i dlatego uważa się je za najbardziej ekologiczne czynniki chłodnicze. Przykładami są: butan HC-290, izobutan HC-600a.

Pozostałe sposoby systematyki czynników chłodniczych uwzględniają bezpieczeństwo ich użytkowania oraz wskaźniki ujmujące ich wpływ na środowisko naturalne.

Linki:

81f78 12126 8ecdd 7d8da 81893 więcej

Czynnik chłodniczy

Czynnikiem chłodniczym nazywa się substancję stosowaną w urządzeniach chłodniczych, której zadaniem jest odbieranie ciepła z ośrodka chłodzonego przez odparowanie w parowniku przy odpowiednio niskim ciśnieniu, a następnie oddanie tego ciepła do otoczenia w procesie skraplania. Drugą grupą płynów stosowanych w technice chłodniczej i klimatyzacji są płyny pośredniczące, zwane chłodziwami. Zadaniem chłodziwa jest pośredniczenie w przekazywaniu ciepła od ochładzanego ośrodka do wrzącego w parowniku czynnika chłodniczego.