Влияние воды на хладагент

Одним из основных источников влаги в системе холодильной установки является влажный воздух, который или остается в ней при недостаточно тщательном его удалении после вскрытия, или проникает через неплотности. Вода может также оставаться при недостаточно тщательной ее эвакуации после гидравлического испытания системы. Возможно попадание влаги при сварке или пайке соединений, причем источниками влаги являются не только продукты сгорания газа, но и флюс, применяемый при сварке. В герметичных компрессорах имеет значение выделение водяного пара из электроизоляционных материалов обмоток электродвигателя. Влага может оказаться в системе, если заполнение произведено хладагентом и маслом, содержащими повышенное количество влаги. Что касается масел, то они, как правило, гигроскопичны и при длительном хранении в открытом сосуде сорбируют водяной пар из воздуха. Наконец, возможно попадание воды вследствие появления течей в соединениях аппаратов, охлаждаемых водой.

Влияние, оказываемое влагой на работу установки, в значительной степени зависит от степени взаимной растворимости хладагентов и воды. Вещества, обладающие большим химическим сродством с водой, имеют неограниченную взаимную растворимость, например аммиак. Жидкий диоксид углерода ограниченно растворяет воду. Очень ограниченно растворяют воду все хладоны и особенно озонобезопасные. В табл. 7.1 приведены данные по растворимости воды в некоторых хладагентах при различных температурах. Для более наглядного представления о растворимости можно сказать, например, что растворимости воды в R12 при — 10°С в количестве 0,0014% соответствует содержание 14 мг воды в 1 кг жидкого хладагента.

Растворимость воды значительно уменьшается при понижении температуры. Характерно также, что хладоны, содержащие в своей молекуле атомы водорода (R21 и R22), способны растворять значительно больше воды, причем разница становится особенно резкой при низких температурах.

В системе холодильной установки вода может находиться не только в жидком, но и в парообразном состоянии, причем предельное содержание влаги в паровой фазе хладонов, не имеющих в своем составе атомов водорода, значительно больше, чем в жидкой. Так, в паре R12 может находиться в состоянии насыщения водяного пара больше по массе, чем растворяется воды в жидком хладагенте при той же температуре. У водородосодержащих хладонов содержание влаги (в единице массы) в паровой фазе меньше, чем в жидкой. Если количество воды в хладоне превышает предельное содержание ее в жидкой и паровой фазах, т. е. когда и в жидкой фазе растворено предельное количество воды и паровая фаза насыщена водяным паром, то избыточная свободная вода находится в жидком хладоне в виде мелких капель.

Одной из причин неполадок, связанных с наличием в системе влаги, является замерзание нерастворенной воды при дросселировании хладагента. Особенно большое значение имеет это явление в малых автоматизированных установках, в которых образовавшиеся частицы льда при малых диаметрах отверстий вентилей, сопел, капиллярных трубок забивают проходное сечение дроссельных устройств и нарушают режим работы установки.

Присутствие воды в хладагентах способствует коррозии металлов. Даже небольшие примеси воды способствуют образованию слабых кислот или щелочей, обладающих определенной химической активностью. Так, при наличии воды аммиак вызывает коррозию цинка, алюминия, меди и ее сплавов (за исключением фосфористой бронзы), R12 — коррозию латуни и сплавов магния (при его содержании более 2%), R22 — коррозию сплавов магния и алюминия. В герметичных агрегатах происходит постепенное разрушение электрической изоляции обмоток электродвигателя. Кроме уменьшения долговечности машин явление коррозии вызывает и другие последствия. Продукты коррозии смываются хладагентом и забивают отверстия дроссельных устройств, забивают фильтры. На теплопередающих поверхностях продукты коррозии образуют слой, представляющий собой дополнительное термическое сопротивление, и тем самым ухудшают теплопередачу. Присутствие воды в системе способствует образованию и выделению густых маслянистых осадков, желеобразных и твердых, засоряющих фильтры дроссельных устройств.

В хладоновых установках в присутствии нерастворенной воды может возникнуть специфическое явление, называемое омеднением стальных поверхностей. При наличии в системе медных частей, соприкасающихся с хладоном, растворенном в масле, медь вступает в химическую реакцию с раствором и выпадает в виде слоя на стальных неоКисленных поверхностях. В частности, слой меди образуется на шейках вала, уменьшая зазор в подшипниках, на клапанных пластинах, вызывая нарушение герметичности. По этим причинам предъявляются высокие требования к содержанию влаги в хладагентах с ограниченной растворимостью воды, причем эти требования повышаются для установок, работающих при низких температурах. Согласно техническим условиям на поставку количество воды в хладагенте не должно превышать допустимого значения.

Гранулированный сорбент засыпают в сетчатый цилиндр, препятствующий уносу гранул и задерживающий механические загрязнения. Это устройство называют фильтром-осушителем при небольшой вместимости (до 2 дм3) и осушителем (осушительным патроном) при большей вместимости.

Осушитель устанавливают на жидкостном трубопроводе до регулирующего вентиля. В малых автоматизированных установках осушитель 1 может быть постоянно включен в работу (рис. 7.13, а), а в средних и крупных установках (рис. 7.13, б) осушитель 1 включают в работу периодически, главным образом, в первые 10-15 дней после первоначального пуска установки, а затем по мере надобности при появлении признаков наличия влаги в системе. Поэтому осушитель 1 включают в обводной мост с запорными вентилями. Силикагель и синтетические цеолиты являются довольно хрупким материалом, разрушающимся в процессе работы. Твердые частицы адсорбента вызывают абразивный износ деталей компрессора. Поэтому после осушителя ставят фильтр тонкой очистки 2. Формованные цилиндры из цеолита БФ-60, БФ-120 разрушаются значительно меньше, чем насыпная масса из гранул.

Поливинилформаль является твердым пористым материалом, поглощающим воду, размягчаясь и набухая при этом, и задерживающим частицы размером свыше 15 мкм. Содержание воды в хладоне или уменьшение поглотительной емкости адсорбента можно контролировать индикатором влажности 3 (рис. 7.13, б). Применяют индикаторы, в которых изменяется окраска некоторых солей металлов в зависимости от числа молекул воды, присоединенных молекулой соли. В индикаторе влажности применяют полоску фильтровальной бумаги, пропитанной влагочувствительным веществом, которая контактирует с хладагентом. Через смотровое стекло можно видеть цвет бумаги; при использовании бромида кобальта розовый цвет означает, что осушитель следует заменить.