Холодильные агенты - основные определения, краткий исторический обзор, обозначения

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 была 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 материалам и маслам, как можно менее токсичным, невоспламеняемым и взрывобезопасным. Наконец, желательно, чтобы в тех условиях, в которых находятся 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., американец 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 в долгу и в 1859 г. Ferdinand Carre соорудил абсорбционную холодильную машину на аммиаке, а четыре года спустя Charles запустил компрессор, работающий на метиловом эфире. До конца XIX в. использовались еще два новых хладагента: углекислый газ (С02) и двуокись серы (S02), кроме того, один из уже названных хладагентов - аммиак - применяется не только в адсорбционных холодильных машинах, но и в компрессионных (Linde).

Эти три последних хладагента, а именно аммиак (R717), углекислый газ (R744) и двуокись серы (R764) оставались наиболее распространенными вплоть до 1930 г. Но после внедрения в 1930 г. в США новой категории хладагентов: хлорфторуглеродов, хорошо известных под аббревиатурой CFC, 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 для будущего планеты 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.

Хотя число широкомасштабно используемых хладагентов было значительно сокращено, тем не менее их номенклатура остается еще достаточно многочисленной. Чтобы облегчить их обозначение, была введена система буквенно-цифровых индексов. Эта система установлена для всех химических соединений, состав которых не всегда в точности совпадает с описанными нами выше категориями CFC, HCFC или HFC. Они обозначаются буквой R с тремя цифрами после нее, т. е. Rcdu, где:

• с (сотни) равно числу атомов углерода, уменьшенному на единицу;
• d (десятки) равно числу атомов водорода, увеличенному на единицу;
• и (единицы) равно числу атомов фтора.

Для определения химической формулы соединения ее состав дополняют хлором таким образом, чтобы полное число одновалентных атомов, т. е. атомов водорода, фтора и хлора вместе взятых было равно 4 для производных метана, 6 для производных этана, 8 для производных пропана и т.д. По данным «Учебник по холодильной технике» Польманн 1998