Трудности, обусловленные исчезновением хладагентов CFC

Использование хладагентов категории НFC (R134а, R404А, R407С…) требует соблюдения большого количества правил и требований, а также создает определенные трудности. Переход с CFC на НFC в имеющейся установке кажется трудоемкой операцией. Но на практике бывает достаточно избавится от следов минерального масла (для этого необходимо выполнить несколько промывок контура) и установить необходимые комплектующие, предназначенные для работы на НFC (смотровое окно, фильтр-осушитель…).

Избежать трудностей с заменой холодильного агента поможет применение переходных хладагентов. Каждый, из них обладает собственными свойствами и предназначен для замены существующих CFC. Но следует помнить, что каждый из них основан на R22 категории HCFC. Из этого следует, что их продолжительность «жизни» небольшая (снижение производства с 2000 года и полное прекращение к 2015 году).

Для продления жизни установок работающих на CFC, было предложено заменить их смесями на HCFC. Они обеспечивают те же параметры, что и CFC, при этом требуя минимум доработок установок. Другим преимуществом смесей HCFC является то, что они совместимы с маслами, которые обычно используются в CFC. Это упрощает процедуру замены, поскольку можно использовать одно и то же масло. Для этого достаточно слить старое масло и заменить его алкилбензольным или смесью минерального и алкилбензольного, без промывки контура.

К недостаткам смесей HCFC следует отнести температурный гистерезис (температуру скольжения) во время изменения агрегатного состояния. Для HCFC он не является пренебрежительно малым, так для некоторых переходных смесей он может составлять 8 К. По этой причине заправку или дозаправку установок хладагентами HCFC необходимо проводить только в жидкой фазе (рис.58.7).

Работая с данными смесями, невозможно будет определить температуру в испарителе или конденсаторе по показаниям манометра из-за температурного гистерзиса. Для этого понадобится таблица производителя, показывающая различные зависимости между давлением и температурой для используемой смеси. Но из-за температурного гистерезиса, таблица дает две различных температуры: точку росы θр и температуру вскипания θв.

Точка росы определяет температуру паров в конце кипения или вначале конденсации, а точка вскипания предоставляет температуру жидкости в начале кипения и конце конденсации. Чтобы лучше разобраться со специфичной терминологией, рассмотрим работу установки на R12 (гитерезис равен 0 К) и сравним ее с работой на смеси HCFC «Х» (гитерезис равен 7 К). Данные по хладагентам приведены в табл.58.1.

Когда давление на выходе из испарителя составляет 1,5 бар, температура кипения R12 составит −6 С. Из этого следует, что парожидкостная смесь в испарителе на протяжении всего процесса кипения жидкости находилась при температуре – 6 С.

Что касается HCFC «Х», то при том же давлении на выходе из испарителя, температура жидкости на входе составит −11 С (θвскипания). По мере выкипания и продвижения в испарителе она увеличивается и в конце достигает температуры −4 С (θросы).

Можно сделать вывод, что в обоих случаях температура паров на выходе из испарителя увеличится из-за одного и того же перегрева (6 К), который достигается в месте крепления термобаллона ТРВ.

На конденсаторе будет происходить следующее (см. рис.58.9 и табл.58.2). манометр Вд показывает давление на входе в конденсатор 10 бар (11 бар абс.), температура конденсации R 12 составляет 45 С. Из этого следует, что парожидкостная смесь R12 будет иметь температуру 45 С на протяжении всего процесса конденсации. Но при том же давлении смесь HCFC «Х» будет иметь температуру в начале конденсатора 50 С (θросы), которая по мере продвижения по конденсатору снизится до 43 С (θвскип). В том и другом случае сконденсировавшаяся жидкость переохлаждается на одинаковую величину (5 К), пока не дойдет до выхода из конденсатора.

На приведенном ниже примере (рис.58.10) можно увидеть, как необходимо пользоваться линейкой с нанесенными на нее номограммами, каждое деление которой равное единице избыточного давления.

Если речь идет о хладагенте с большим гистерезисом, то перегрев паров необходимо оценивать по отношению к точке росы (пар), а переохлаждение жидкости – относительно точки вскипания (жидкость). Работая с хладагентом «Х» можно вначале посчитать, что перегрев увеличен, поскольку оставляет 2-(-11)=13 К вместо 6 К, или переохлаждение высокое 50-38=12 К вместо 5 К и на этих данных строить ошибочное мнение.

Также можно заметить слишком высокий перегрев, в то время когда компрессор всасывает жидкость или, что переохлаждение нормальное, когда оно равно нулю. Необходимо быть внимательными, работая с жидкостями и приобретать опыт во время их эксплуатации.

Отметим, что на выходе из ТРВ будет уже парожидкостная смесь (жидкость80% и пар 20%). Из этого следует, что температура вскипания образовывается внутри ТРВ. Поэтому температура на входе в испаритель тем выше, чем будет выше температура вскипания, что является причиной снижения действительного гистерезиса (рис.58.11).

Кроме того, потери давления в испарителе снижают давление хладагента на выходе из него, соответственно, и его температура становится меньше, что также становится причиной уменьшению действительного гистерезиса.