c pentane холодильник что это

Циклопентан: основные характеристики

Циклопентан — это летучая жидкость, находящая широкое применение в качестве вспенивателя при получении жестких полиуретановых пенопластов. Он относится к озононеразрушающим вспенивателям и после вступления в силу с января 1989 года Монреальского протокола пришел на смену фреонам R-11, R-12, R 141b.

Хотя до сих пор многие производители активно используют фреон R 141b для изоляционного пенополиуретана, невзирая на все запретительные акты, потому что это не требует глобального перевооружения производства, да фреон и дешевле.

Этим грешат крупнейшие азиатские производители холодильной техники и некоторые российские при изготовлении продукции на внутренний рынок. Ведь рядовой потребитель разницу не заметит, а культура утилизации материалов пока невысока.

Основные физические свойства циклопентана

Свойства циклопентана определяют особые меры предосторожности при его транспортировке. Необходимо избегать нагрева, т.к. это вещество легко переходит в газообразное состояние. Циклопентан горюч, что требует особых противопожарных мер при транспортировке и переработке.

Проблемы при переходе на циклопентан

Переход на циклопентан обусловлен его экологичностью, хотя по сравнению со своими предшественниками он менее технологичен и имеет:

Снижение прочностных характеристик приводит к необходимости повышать плотность изделий, то есть увеличивать расход материалов.

Переход на циклопентан в качестве вспенивателя требует полного технического переоснащения предприятия и пересмотра технологических циклов. А зачастую и замены соприкасающихся с ППУ материалов, т. к. циклопентан более агрессивен. Поэтому переход на этот вспениватель был в первую очередь осуществлен предприятиями, получившими гранты от международных экологических фондов.

Сравнительные изоляционные характеристики и воздействие на окружающую среду R-11 и циклопентана

Источник

Вспенивающие агенты для ППУ

Только в конце 2000 года в череде отсрочек была поставлена точка, и производство озоноразрушающиех веществ (ОРВ) в России было прекращено с 20 декабря 2000 года. Крупнейшие предприятия в Перми, Волгограде и других регионах, производившие озоноразрушающие хладоны, остановили их производство. Согласно Копенгагенской поправке и Монреальской корректировке с 1 января 2010 г. по 31 декабря 2014 г. Россия может ежегодно потреблять до 999,23 тонн озоноразрушающего потенциала (ОРП) ГХФУ. С 1 января 2015 г. по 31 декабря 2019 г. потребление должно составлять уже 339,69 тонн ОРП, а с 1 января 2020 г. по 31 декабря 2029 г. — 19,98 тонн ОРП. С каждым годом использование в российской промышленности фреонов должно сокращаться.

Озоновая дыра над Антарктидой

Изображение дыры с камер NASA

Атомы фтора не разрушают молекулы озона, поэтому гидрофторуглероды (ГФУ) безопасны для озонового слоя.

Существующие фреоны можно подразделить на четыре группы:

Основное требование к альтернативным вспенивателям – температура кипения при атмосферном давлении должна находиться в пределах 25-45оС, т.е. вещество должно быть жидкостью при комнатной температуре.
За последнее десятилетие было исследовано большое количество альтернативных вспенивающих агентов в отношении их технологической пригодности, токсичности, воздействия на окружающую среду и экономическую целесообразность. Среди возможных заменителей R 11 рассматривались гидрохлорфторуглероды, гидрофторуглероды, углекислый газ, метилаль, пентаны и некоторые углеводороды. Ниже более подробно рассмотрим те, которые получили наибольшее распространение.
В качестве переходного вспенивателя был предложен гидрохлорфторуглерод R 141b (полностью выведен из обращения в США, Европе и Японии, в перспективе будет запрещен в России), являющийся невоспламеняемым, низкотоксичным веществом, хорошо смешивающимся с полиолом. Главным преимуществом фреоновых напыляемых систем является возможность проводить работы по напылению при отрицательных температурах воздуха без нарушения структуры ППУ. Пенополиуретан обладает хорошей адгезией к поверхности, отличными теплоизоляционными свойствами (низкой теплопроводностью), однородной структурой, высокой пластичностью, оптимальной твердостью, низким водопоглощением, быстрым вызреванием пены. Полиольный компонент имеет низкую вязкость, благодаря чему достигается хорошая растекаемость заливочных систем. Также следует отметить наличие жесткой интегральной корки при использовании фреонов, что недостижимо для водных систем.

Из недостатков фреоновых систем следует отметить высокую стоимость, низкую стабильность пенополиуретана при температурах более 1400С.

На смену фреону R-141b предложены озонобезопасные фреоны, например фреоны R 365mfc, R 227ea –гидрофторуглероды последнего поколения с нулевым ОРП.

Использование циклопентана в качестве вспенивающего агента при получении жестких полиуретановых изоляционных пенопластов началось в 1990-х годах. Переход от фреонов на циклопентан обусловлен его экологичностью. Однако такой переход требует значительных капиталовложений в модернизацию технологического оборудования и обеспечение противопожарной безопасности. В настоящее время практически все производители холодильной техники в мире перешли на использование циклопентана.
Технологические характеристики пенополиуретана при использовании циклопентана не уступают пенам, в которых движущей силой являются R 11 или R 141b.

К недостаткам углеводородного вспенивания относится высокая теплопроводность при температурах более 100 0 С.

В странах ЕС применение пенообразователей на основе углеводородов позволило добиться существенных показателей энергоэффективности холодильного оборудования. Дальнейшее развитие технологии углеводородного вспенивания связано с использованием смесей, благодаря которым будут снижены связанные с увеличением плотности пенополиуретана затраты, а теплопроводность при этом не увеличится. Речь, прежде всего, о смесях циклопентана с изопентаном и изобутаном.

Применение циклопентана в качестве альтернативы озоноразрушающим вспенивателям не всегда экономически оправдано, так как требует значительной модернизации производственных линий. В то же время метилформиат, также отличающийся нулевыми ОРП и ПГП, может применяться на оборудовании, предназначенном для работы с R 141b. В настоящее время свойства метилформиата как вспенивающего агента широко используются в США, Бразилии и некоторых странах Европы.

Производство сендвич-панелей (рис.1)

Производство сендвич-панелей на заводе «All Weather Insulated Panel» (рис.2)

Использование метилформиата в качестве замены фреона R 141b, как правило, не требует дополнительных мер безопасности. И фреон R 141b, и метилформиат воспламенимы, однако при соблюдении технологических норм при производстве ППУ достижение концентрации, способной привести к возгоранию, практически исключено. Угрозы для окружающей среды при использовании метилформиата как вспенивающего агента не выявлены.

В начале 90-х компанией BASF в качестве вспенивателя был предложен метилаль для эластичного и интегрального ППУ. Уже в 2000-х метилаль использовался в качестве дополнительного вспенивающего агента в сочетании с н-пентаном, циклопентаном и гидрофторуглеродах. С 2010 метилаль используется в качестве самостоятельного экологически чистого вспенивающего агента для всех типов пен в странах, где озоноразрушающий фреон-141b должен быть выведен из обращения.

Сравнение характеристик напыляемых систем ППУ, изготовленных с применением метилаля и фреона R 141b

Из приведенных данных видно, что снижение теплоизоляционных свойств и сопротивления сжатию при переходе на метилаль являются незначительными.

Наибольший интерес с практической точки зрения представляет использование метилаля в комбинации с:

Частично замещая ГХФУ-141b метилалем, можно получить смесь, относительно безвредную для окружающей среды и при этом негорючую.

В сочетании с н-пентаном метилаль:

В смеси с циклопентаном метилаль:

Гидрофторолефины (далее — ГФО) — коммерческое наименование ряда ГФУ, отличающихся относительно низким ПГП. ГФО позиционируются разработавшими их компаниями DuPont и Honeywell (США) как новый класс экологически безопасных альтернативных вспенивателей. В настоящее время в ряде развитых (США) и развивающихся (Китай, Мексика) стран осуществляется ввод в эксплуатацию мощностей по производству ГФО, что в перспективе должно способствовать их большей доступности.

В январе 2014 года было объявлено о переходе американских предприятий корпорации Whirpool на жидкий вспенивающий агент Solstice®. Новая технология применяется в производстве экологически безопасной и энергоэффективной изоляции для холодильников и морозильников. Благодаря тому, что ПГП нового вспенивателя на 99,9 % ниже, чем у фреона R 245fa — самого распространенного вспенивателя, используемого в американской промышленности, этот переход эквивалентен выводу из эксплуатации более 400 тысяч автомобилей.

В процессе водного вспенивания пенополиуретанов вода и полиол реагируют с изоцианатом, в результате чего выделяется газообразный диоксид углерода (СО₂). Именно он и выступает в роли вспенивающего агента. Это один из наиболее безопасных, технологичных и безвредных для окружающей среды методов получения пенополиуретанов. Вода может применяться для получения эластичных пен, а также для вспенивания практически всех известных типов жестких ППУ (теплоизоляция холодильников, сэндвич-панели, изоляция труб, скорлупа, напыление).

Вспениваемые водой ППУ отличаются повышенной прочностью из-за образования в полимере мочевинных звеньев и повышения числа ароматических фрагментов. Более низкая по сравнению с другими вспенивателями температура кипения газа внутри ячеек значительно расширяет возможности эксплуатации вспененных водой/CO₂ ППУ при низких температурах.

Коэффициент теплопроводности ППУ, вспененных водой/CO₂, находится в интервале 0,027-0,032 Вт/(м•К), хлорфторсодержащих и фторсодержащих вспенивателей 0,021-0,025 Вт/(м•К). То есть, теплоизоляция из ППУ, изготовленных при помощи вспенивания водой/CO₂, менее эффективна. Тем не менее, такие ППУ используются для пеноизоляции некоторых холодильных установок (торговых автоматов) и водонагревателей. В водонагревателях невысокая эффективность изоляции компенсируется увеличением ее толщины.

Следует отметить, что напыляемая изоляция, вспененная водой/CO₂, отличается относительной хрупкостью, увеличенным временем созревания пены и сравнительно невысокими показателями адгезии к поверхности. Работы по напылению водных систем рекомендуется проводить при положительных температурах.

Также отметим более высокую вязкость полиольных компонентов водных систем, что приводит к ухудшению растекаемости заливочных систем. Несмотря на это, в секторе производства изоляции типа «труба в трубе», а также скорлуп вода/CO₂ — один из основных, наряду с циклопентаном, альтернативных пенообразователей, отвечающих критериям эффективности изоляции.

Таблица вспенивающих агентов и их свойства.

Источник

Информация о холодильниках от

Давайте раставим все точки над i.

В качестве теплоизоляции в современных холодильниках наиболее широко применяется вспененный пенополиуретан (ППУ), вспенивателем которого в настоящее время применяют циклопентан (С5Н10), n-пентан, R141b, т.е циклопентаном в ППУ заполнены пузырьки. Раньше (до Монреальского протокола) в качастве теплоизоляции холодильника применяли тот же ППУ, но вспенивателем был фреон R-11 и R-12.
Основные физ. свойства циклопентана:

Введение циклопентана в качестве вспенивающего агента при получении жестких полиуретановых изоляционных пенопластов относится к началу 90-х годов. Решение перейти на циклопентан было обусловлено его благоприятными экологическими свойствами, хотя как вспениватель он менее эффективен по сравнению с R-11 из-за более высокой температуры кипения и худшего коэффициента теплопроводности газа. Уменьшение прочности при сжатии готовых пенопластов обычно приводит к повышению плотности изделий и трудностям при формовании. Увеличение веса пены, высокая стоимость циклопентана, затраты на переоборудование предприятия, связанные с безопасностью работы с горючими вспененными агентами, приводят к реальному увеличению издержек производства. Кроме того, такие летучие органические соединения, как циклопентан, могут способствовать образованию тропосферного озона, загрязняющего атмосферу, который в быту называется «промышленным смогом». Главным недостатком циклопентана является его горючесть. Низкий молекулярный вес циклопентана по сравнению с другими галогенсодержащими вспенивателями позволяет значительно снизить его концентрацию.

Сравнительные изоляционные характеристики и воздействие на окружающую среду R-11 и циклопентана

Температура кипения °C | 24|50|
Потенциал деструкции озона (ODP) | 1|0|
Потенциал всемирного потепления (HGWP) |1|0|
Теплопроводность газовой фазы, мВт/мК, при 10 °C|7,4|11,5|
Стоимость,€/кг|2,45|2,9|

Таким образом (это моё мнение) циклопентан находится внутри пузырьков ППУ в замкнутом пространстве, следовательно не может контактировать с окружающей средой (алюминиевой трубкой). Если допустить, что произошло разрушение пузырька, то циклопентан моментально улетучивается (т.к это легкокипящая жидкость).

Источник

Как работает холодильное оборудование?

Содержание

Содержание

Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.

Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.

Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.

Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.

Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.

Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.

Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.

Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.

Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.

Из холода в жар

Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?

Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!

В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.

Виды компрессоров

Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.

Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.

Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:

Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.

Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.

Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.

Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.

Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.

Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.

Типы хладагентов

Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.

В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:

Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.

R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.

Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.

Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.

Источник