Тетрафторэтан — Википедия

Тетрафторэтан — общее название двух изомеров — 1,1,2,2 — тетрафторэтана и 1,1,1,2 — тетрафторэтана. Оба изомера относятся к фторорганическим соединениям и являются фторуглеводородами этанового ряда. Оба изомера служат альтернативной заменой озоноразрушающим хлорфторуглеродам. 1,1,2,2 — тетрафторэтан — CF₂H — CF₂H (R 134, HFC 134). Озоноразрушающий потенциал (ODP) равен нулю, т.е. он не разрушает озоновый слой. Температура кипения (-22,5° C). Торговая марка (СССР, РФ) — хладон 134. Хладон 134 служит основой озонобезопасного смесевого хладоагента СМ-1 (массовый состав, %: хладон 134 — 62,9; хладон 218-32,6; Н-бутан-4,5), который близок к хладону 12 (дифтордихлорметану) по теплофизическим характеристикам и хорошо растворяется в минеральном масле. При попытке прямого фторирования этана фтором рвутся связи углерод-углерод, то есть происходит полное разрушение молекулы. Метод синтеза 1,1,2,2 — тетрафторэтана — каталитическое гидрирование тетрафторэтилена :

CF₂ = CF₂ + H₂ → CF₂H — CF₂H.

1,1,1,2 — тетрафторэтан — CF₃ — CFH₂ (R 134a, HFC 134a). Торговая марка (СССР,РФ) — хладон 134a, торговая марка США — фреон 134a. Символ a обозначает асимметрию молекулы тетрафторэтана — 1,1,2,2 — тетрафторэтан — симметричен, 1,1,1,2 — тетрафторэтан — асимметричен.

Метод синтеза 1,1,1,2 — тетрафторэтана включает каталитическое гидрофторирование трихлорэтилена в две стадии :

CCl₂ = CClH + 3HF → CF₃ — CH₂Cl + 2HCl;

CF₃ — CH₂Cl + HF → CF₃ — CFH₂ + HCl

Альтернативными методами синтеза 1,1,1,2 — тетрафторэтана являются способы, основанные на фторировании органических соединений обеднённым гексафторидом урана . В качестве исходного органического сырья можно использовать 1,1 — дифторэтилен (фтористый винилиден)

CF₂ = CH₂ + UF

6 → CF₃ — CFH₂ + UF₄ + Q

или 1,1,1 — трифторэтан (хладон — 143a)

CF₃ — CH₃ + UF₆ → CF₃ — CFH₂ + UF₄ + HF + Q^[1]

Тетрафторэтан совместим с большинством традиционно используемых конструкционных материалов, за исключением магния, свинца, цинка, и алюминиевых сплавов с содержанием магния более 2 %. Тесты на хранение R134a в присутствии воды показали хорошую гидролизную устойчивость на металлах, таких как алюминий, латунь, медь, ферритовая сталь и нержавеющая сталь V2A. ([1])

При действии тетрафторэтана на следующие пластмассы или эластомеры — наблюдается лишь незначительное набухание: полиэтилен (PE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полиамид (PA), поликарбонат (PC), эпоксидная смола, политетрафторэтилен (PTFE), полиацетал (POM), хлорпренкаучук (CR), акрилнитрил-бутадиенкаучук (NBR) и гидрированный акрилнитрил-бутадиенкаучук (HNBR). Для уплотнений применимы материалы группы этилен-пропилен-диен-каучука (EPDM). Уплотнения из фторкаучука для R134a не рекомендуются! При выборе материала для уплотнений холодильных установок следует также тщательно соблюдать их совместимость с планируемым к использованию смазочным материалом, в частности, полиэфирное масло может оказаться несовместимым с маслобензостойкой резиной, которая сама по себе устойчива к тетрафторэтану. Также следует учитывать фактор возможного охлаждения уплотнения; например, химически инертный поливинилхлорид при отрицательных температурах теряет эластичность.

R134a совместим с рядом уплотняющих материалов, например: как «Хайпалон 48», «Буна-Н», «Нордел», «Неопрен», а также со шлангами, футурованными внутри нейлоном (полиамидом) или неопреном.

1. ↑ Орехов В.Т., Рыбаков А.Г., Шаталов В.В. Использование обеднённого гексафторида урана в органическом синтезе. — ил.. — М.: Энергоатомиздат, 2007. — 112 с. — ISBN 978-5-283-03261-0.

Фторуглероды
Фторуглеводороды
Фторхлоруглеводороды
Хлорфторуглероды
Фторбромуглероды, фторбромуглеводороды	Трифторбромметан (R13B1) Дифтордибромметан (R12B2) Дифторбромметан (R22B1) 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан (R114B2) 1,1,1,2-тетрафторбромэтан (R124B1) 1,1,1,2,3,3-гексафтордибромпропан (R216B2) 1,1,2,2,3,3,4,4-октафтордибромбутан (R318B2)
Фториодуглероды

Фреон R134a вес нетто 13,6 кг.

 Фреон R134a применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном оборудовании, в системах кондиционирования зданий и промышленных помещений, на холодильном транспорте. Также его используют в качестве пропеллента и вспенивателя для получения пенопластов.

 Этот хладагент является основным заменителем фреона R12 в холодильных установках, работающих в диапазоне средних температур.

 Химическая формула фреона R134a — С2F4h3 (тетрафторэтан).

 

Относится к группе фторуглеводородов (ГФУ; HFC).

Техническое обозначение фреона R134a по международному стандарту ISO № 817-74 и стандарту ASHRAE 34	Аналоги и общепринятые торговые названия
R134a	хладон 134а, R 134a, HFC 134a, Forane 134a, SUVA 134a

Основные характеристики фреона R134a

Фреон R134a — бесцветный газ. Нетоксичен, трудногорюч. При соприкосновении с пламенем  и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов.

Массовая доля	Тетрафторэтана	не менее 99,9%
	Воздуха или азота	не более 0,02%
	СМД примесей хладонов	не более 0,07%
	Доля воды	не более 0,001%

Класс опасности

По ГОСТ 12.1.005

4

Температура плавления	-101 °C
Температура кипения при давлении 1,013 бар	-26,5 °C
Критическая температура	101,5 °C
Критическое давление	4,06 МПа
Озоноразрушающий потенциал	0 (ODP)
Потенциал глобального потепления	1300 (GWP)

Рекомендуемые синтетические полиол-эфирные масла (РОЕ)

— PLANETELF ACD 32,46, 68;

— Mobil Arctic Assembly Oil 32;

— Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100;

— Suniso SL 32, 46, 68;

— Bitzer BSE 32.

Упаковка, хранение и транспортировка фреона R134a

Фреон R134a поставляется в одноразовых баллонах весом нетто 13,6 кг, бочках весом нетто 900 кги изотанках вместимостью 20-24м3. Коэффициент заполнения — 0,9 кг продукта на 1 дм3 вместимости сосуда.

Перевозка этого хладагента возможна любым видом транспорта. Хранят его в складских помещениях, обеспечивающих защиту от прямых солнечных лучей, при температуре не выше 50 оС. 

Характеристики хладагентов

ODP – показатель разрушения озонового слоя относительно фтортрихлорметана R11

GWP  — показатель глобального потепления относительно окиси углерода на расчетный период 100 лет

Обозна-чение	Название	Химическая формула	Молекулярная масса	Температура,°С
				испарения при 760 мм рт.ст.	замерзания
R12	Дифтордихлорметан	СF2Сl2	120,9	-29,8	-158
R13	Трифтормонохлорметан	СF3Сl	104,5	-81,5	-181
R13В1	Трифтормонобромметан	СF3Br	148,9	-58	-168
R21	Монофтордихлорметан	СHFСl2	102,9	-8,9	-135
R22	Дифтормонохлорметан	СHF2Сl	86,5	-40,8	-160
R115	Пентафтормонохлорметан	СF3СP2Сl	154,4	-38,7	-106
R 502	R22 (48,8%) + R115 (5 1,2%)	СHF2Сl + + СF3СF2Сl	111,6	-45,6

   

В присутствии открытого пламени хладоны разлагаются с образованием токсичных продуктов, большинство из которых обладает характерным запахом даже при незначительных концентрациях. Хладоны 12, 13, 13В1, 22, 115, 502 при высоких концентрациях вызывают удушье из-за недостатка кислорода. Хладон 21 при высоких концентрациях оказывает наркотическое воздействие. Хладон 502 не имеет предупреждающего запаха и не имеет границы между нетоксичной и опасной для жизни концентрациями.

 Хладагенты, рекомендуемые для замены R12

 

Обозначение	Состав (массовое содержание%)	ODP	GWP
				Рекомендуемое масло	Темп кип. С 1 бар
R134a	CF3Ch3	0	1300	POE	-26
R401A	R22/R152A/124 (53/13/34)	0,037	1100	POE, M/A2,A	-33
R409B	R22/R152A/124 (61/11/28)	0,040	1200	POE, M/A2,A	-34,6
R409A	R22/R152A/124 (53/13/34)	0,048	1460	POE, M/A,A	-34,5
R413A	R134a/218/600a (88/9/3)	0	1800	POE, M/A,A,M,PAO	-35
R290/R600a	R290/R600a	0	3	POE, M/A,A,M,PAO
R600a	CH(Ch4)3 изобутан			POE, M/A,A,M,PAO	-11

  

Фреон 134a — бесцветный газ, является одним из первых хладагентов, который был изготовлен без применения хлора.  Безопасен,  не токсичен и не воспламеняется при любых значениях температуры. Чаще всего данным хладагентом заправляют автомобильные кондиционеры, холодильное оборудование промышленного и бытового назначения.Используется для изготовления других марок фреона. 

 

Фреон R12 относится к группе хлорфторуглеродов. Бесцветный газ со специфическим запахом. Один из наиболее распространенных и безопасных в эксплуатации хладагентов. Невзрывоопасен,  при t > 330 °С разлагается с образованием хлорида водорода, фтористого водорода и следов отравляющего газа — фосгена.  Характеризуется текучестью, что способствует проникновению его через мельчайшие неплотности. В то же время благодаря повышенной текучести R12 холодильные масла проникают во все трущиеся детали, снижая их износ. При объемной доле  в воздухе более 30 % наступает удушье из-за недостатка кислорода. Растворяется в масле,  слабо растворяется в воде. Применяют в одноступенчатых холодильных машинах с температурой конденсации не более 75 °С и температурой кипения не ниже -30 °С, в бытовых холодильниках, кондиционерах. Заменяют : R134а, R401b, R401c, R406а, R413a, R600a.

 

Фреон R22 — инертный в химическом отношении, негорючий, не взрывоопасный сжиженный под давлением,газ. При нормальных условиях Фреон R22  является стабильным веществом, которое под действием температур выше 400°С может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов: тетрафторэтилена , хлористого водорода , фтористого водорода . При нагревании  свыше 250 град. цельсия образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.  Используется как хладагент в средне и низкотемпературных холодильных системах промышленного, торгового и бытового оборудования.

 

Фреон —  R 600 а. Химическая формула Фреона R 600 a — С4Н10 (изобутан). Фреон R600 a является природным газом, поэтому он не разрушает озоновый слой  и не способствует появлению парникового эффекта . По этим характеристикам R600a имеет значительное преимущество перед Фреоном R12 и Фреоном R134a. Масса хладагента, находящегося в холодильном агрегате при использовании изобутана, значительно сокращается (примерно на 30%). Удельная масса изобутана в 2 раза больше удельной массы воздуха — в газообразном состоянии Фреон R600a стелется по земле. Изобутан хорошо растворяется в минеральных маслах и имеет более высокий холодильный коэффициент, чем Фреон R12, что уменьшает энергопотребление. Применяется в холодильной бытовой технике и передвижных кондиционерах комнатных. Хранить  R600a следует при температуре не выше 20˚С, избегать длительного воздействия прямых солнечных лучей, подальше от открытого огня.  Изобутан горюч, легко воспламенятся и взрывоопасен, но только при взаимодействии с воздухом при объемной доле хладагента 1,3-8,5%. Нижняя граница взрывоопасное™ (1,3%) соответствует 31 г R600a на 1 м3 воздуха; верхняя граница (8,5%) — 205 г R600a на 1 м3 воздуха. Температура возгорания -460°С.

Холодильные агрегаты с R600a характеризуются меньшим уровнем шума из-за низкого давления в рабочем контуре хладагента. Так как в холодильных агрегатах R600a используется в минимальных количествах, то его не требуется утилизировать, оставшийся хладагент остается растворенным в масле. Хладагент R600a не наносит вреда окружающей среде. Использование изобутана в существующем холодильном оборудовании связано с необходимостью замены компрессоров на компрессоры большей производительности, т.к. по удельной объемной холодопроизводительности R600a значительно проигрывает хладагенту R12 (практически в два раза). Благодаря высоким энергетическим свойствам R600a, количество хладагента, заправляемое в холодильный агрегат, сокращается по сравнению с R12 примерно на 60 %. Вместе с нормой заправки сокращаются и заправочные допуски, вследствие чего холодильный агрегат следует заправлять R600a особенно тщательно. Рекомендуемые масла Минеральные: ХФ12-16, Mobil Gargoyle Arctic Oil 155 , 300, Suniso 3GS и 4GS. 

 

Фреон R410a —  квазиазеотропная смесь R125 и R32,  при утечке практически не меняет своего состава,  оборудование может быть просто дозаправлено. Негорючий газ. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Контакт с некоторыми активными металлами при определенных условиях (например, при очень высоких температурах и/или давлении) может привести к взрыву или возгоранию. Является заменой для R22, предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха высокого давления.

 

R410a сохраняет свои эксплуатационные свойства гораздо дольше, чем R22. Удельная холодопроизводительность R410a примерно на 50% больше, чем у R22 (при температуре конденсации 54 оС), а рабочее давление в цикле на 35-45% выше, чем у R22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в оборудование,  R410a не может использоваться в качестве ретрофитного (замещающего) хладагента для R22.

Фреон

фреон хладон

Фреон различных марок
Номенклатурный перечень

Наименование

Фреон R-12 кг

Фреон R-12B (13.6 кг-балон)

Фреон R-22 13.6 кг Dupont

Фреон R-134 13.5 кг Dupont

Фреон К-404 9.8 кг Dupont

Хладон 402А 11.7 кг Dupont

Хладон 407C 11.6 кг Dupont

Хладон 409 13.6 кг Atofina

Хладон 408 10.9 кг Atofina

Хладон 403B 13.6 кг

Хладон 502 13.6 кг

Фреон R12

Хладагент R12 Формула CF2Cl2 — Дифтордихлорметан — ГОСТ 19212-87 бесцветный газ со слабым запахом четыреххлористого углерода, сжиженный под давлением. Предназначен для использования в качестве хладагента, пропелента аэрозолей. Дифтордихлорметан относится к группе ХФУ (CFC). Характеризуется высоким потенциалом разрушения озона (ODP = 1) и большим потенциалом глобального потепления (GWP = 8500).

Бесцветный газ со специфическим запахом, в 4,18 раза тяжелее воздуха. Один из наиболее распространенных и безопасных при эксплуатации хладагентов. При объемной доле его в воздухе более 30 % наступает удушье из-за недостатка кислорода. Предельно допустимая концентрация (ПДК) R12, в частности при длительности воздействия 2ч, соответствует объемной доле его 38,5…30,4 %. Невзрывоопасен, но при t > 330 °С разлагается с образованием хлорида водорода, фтористого водорода и следов отравляющего газа — фосгена. Неограниченно растворяется в масле, не проводит электрический ток и слабо растворяется в воде. Объемная доля влаги в R12 для бытовых холодильников не должна превышать 0,0004%. Обезвоженный R12 нейтрален ко всем металлам. Характеризуется повышенной текучестью, что способствует проникновению его через мельчайшие неплотности и даже через поры обычного чугуна. В то же время благодаря повышенной текучести R12 холодильные масла проникают во все трущиеся детали, снижая их износ. Поскольку R12 хороший растворитель многих органических веществ, при изготовлении прокладок применяют специальную резину — севанит или паронит. В холодильной технике R12 широко применяли для получения средних температур.

Фреон R22

Хладагент R22 Формула CHClF2 — Дифторхлорметан — ГОСТ 8502-93 бесцветный газ со слабым запахом хлороформа, сжиженный под давлением. Предназначен для использования в органическом синтезе и в качестве хладагента.
Дифторхлорметан относится к группе ГХФУ (HCFC). Имеет низкий потенциал разрушения озона (ODP = 0,05), невысокий потенциал парникового эффекта (GWP = 1700), т. е. экологические свойства R22 значительно лучше, чем у R12 и R502. Это бесцветный газ со слабым запахом хлороформа, более ядовит, чем R12, невзрывоопасен и негорюч. По сравнению с R12 хладагент R22 хуже растворяется в масле, но легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам.

Для R22 холодильной промышленностью выпускаются холодильные масла хорошего качества. При температуре выше 330 °С в присутствии металлов R22 разлагается, образуя те же вещества, что и R12. Хладагент R22 слабо растворяется в воде, объемная доля влаги в нем не должна превышать 0,0025%. Коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации на 25…30% выше, чем у R12, однако R22 имеет более высокие давление конденсации и температуру нагнетания (в холодильных машинах). Предельно допустимая концентрация R22 в воздухе 3000 мг/м3 при длительности воздействия 1 ч. Этот хладагент широко применяют для получения низких температур в холодильных компрессионных установках, в системах кондиционирования и тепловых насосах. В холодильных установках, работающих на R22, необходимо использовать минеральные или алкилбензольные масла. Нельзя смешивать R22 с R12 — образуется азеотропная смесь.

Фреон R-134a

Хладагент R -134a Формула CF3CFh3 (тетрафторэтан). Молекула R134a имеет меньшие размеры, чем молекула R12, что делает более значительной опасность утечек. Потенциал разрушения озона ODP = 0, потенциал глобального потепления GWP = 1300.

Хладагент R134a нетоксичен и не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при попадании воздуха в систему и сжатии могут образовываться горючие смеси. Не следует смешивать R134a с R12, так как образуется азеотропная смесь высокого давления с массовыми долями компонентов 50 и 50%. Давление насыщенного пара этого хладагента несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,16 и 1,08 МПа при 45 oС). Пар R134a разлагается под влиянием пламени с образованием отравляющих и раздражающих соединений, таких, как фторводород.
По классификации ASHRAE этот продукт относится к классу А1. В среднетемпературном оборудовании (температура кипения -7 oС и выше) R134a имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. Для R134a характерны небольшая температура нагнетания (она в среднем на 8…10 oС ниже, чем для R12) и невысокие значения давления насыщенных паров.
В холодильных установках, работающих при температурах кипения ниже -15 oС, энергетические показатели R134a хуже, чем у R12 (на 6% меньше удельная объемная холодопроизводительность при -18 oС), и холодильный коэффициент. В таких установках целесообразно применять хладагенты с более низкой нормальной температурой кипения либо компрессор с увеличенным часовым объемом, описываемым поршнями.
В среднетемпературных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха холодильный коэффициент R134a равен коэффициенту для R12 или выше его. В высокотемпературных холодильных установках удельная объемная холодопроизводительность при работе на R134a также несколько выше (на 6% при t0 = 10 oС), чем у R12.
Из-за значительного потенциала глобального потепления GWP рекомендуется применять R134a в герметичных холодильных системах. Влияние R134a на парниковый эффект в 1300 раз сильнее, чем у СО2. Так, выброс в атмосферу одной заправки R134a из бытового холодильника (около 140 г) соответствует выбросу 170 кг СО2. В Европе в среднем 448 г СО2 образуется при производстве 1 кВт*ч энергии, т.е. этот выброс соответствует производству 350 кВт*ч энергии.
Для работы с хладагентом R134a рекомендуются только полиэфирные холодильные масла, которые характеризуются повышенной гигроскопичностью. R134a широко используют во всем мире в качестве основной замены R12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха в зданиях и промышленных помещениях, а также на холодильном транспорте. Хладагент можно использовать и для ретрофита оборудования, работающего при более низких температурах. Однако в этом случае, если не заменить компрессор, то холодильная система будет иметь пониженную холодопроизводительность. R134a совместим с рядом уплотняющих материалов, в частости с прокладками, сделанными из таких материалов, как «Буна-Н», «Хайпалон 48», «Неопрен», «Нордел», а также со шлангами, футурованными нейлоном. Вместе с тем в водоохладительных установках с винтовыми и центробежными компрессорами применение R134a имеет определенные перспективы.

Фреон R600

Газ без цвета и запаха, химическая формула CH(Ch4)3. Температура кипения -11.7С°, не растворяется в воде, не смешивается с ней, и не вступает с ней химические реакции. Взрывоопасен (содержит изобутан и при скоплении в больших количествах может взорваться). Предел взрывоопасности: 1,8 ~ 8.4 массовые доли. Химическая классификация HFC, эффективность охлаждения (Дж/г) 150.7, объем насыщенной жидкости при (л/кг) 0.844, объем насыщенного газа при (л/кг) 27.11. Из-за того, что R-600a взрывоопасен, заправку этим хладагентом могут производить только специалисты сервисных центров, прошедших специальную подготовку по работе с R-600a.

Фреон R404а

Хладагент R — 404a. Это близкозеотропная смесь R125/R143a/R134a с соотношением массовых долей компонентов 44/52/4. Температурный глайд менее 0,5 К. В зависимости от условий эксплуатации обеспечиваются повышение холодопроизводительности на 4…5 % и снижение температуры нагнетания в компрессоре до 8 % по сравнению с аналогичными характеристиками R502.

После поступления в продажу с конца 1993 г. R404A первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. В настоящее время R404A применяют в качестве заменителя R502 при ретрофите систем. При этом необходима замена минерального масла на полиэфирное и фильтра-осушителя. Изменение состава смеси (MackFri®-04a), циркулирующей в холодильной системе, может привести к ухудшению ее энергетических характеристик, особенно в схемах с ресивером или при значительной длине коммуникационных линий.
Компонентом MackFri®-04a служит R143a, который в чистом виде становится горючим при давлении 1*105 Па и температуре 177 oС, а в смеси с воздухом — при объемной доле 60 %. При низких температурах для возникновения горючести требуются высокие давления. Поэтому MackFri®-04a также не следует смешивать с воздухом или пользоваться и допускать присутствия высоких концентраций воздуха с давлением выше атмосферного или при высоких температурах.

Сравнительный анализ эффективности работы автомобиля-рефрижератора на хладагентах R134а и R404а

Библиографическое описание:

Копылова О. А., Романов В. В., Прохорова А. И. Сравнительный анализ эффективности работы автомобиля-рефрижератора на хладагентах R134а и R404а // Молодой ученый. — 2017. — №25. — С. 69-72. — URL https://moluch.ru/archive/159/44861/ (дата обращения: 11.01.2020).



В данной статье рассматриваются два холодильных агента, используемые для транспортного холодильного оборудования. Проводится сравнительный термодинамический анализ между ними. Также объясняется, почему нельзя использовать один и тот же компрессор для хладагента R134a и R404a.

Ключевые слова: авторефрижератор, хладагент, термодинамическая эффективность, сравнительный анализ, фторсодержащие хладагенты

Автомобильный рефрижератор предназначен для поддержания оптимальных условий при перевозе пищевых продуктов, и обеспечении высокой скорости доставки продукции к потребителю. Это становится удобно как с экономической стороны, так и с технологической, появляется возможность реализовать продукты сезонного производства в течение года, снижаются товарные потери. Для этого необходимо провести термодинамический анализ наиболее эффективного использования хладагентов в холодильной системе автомобиля –рефрижератора.

На рисунке 1 представлена схема фургона.

Рис. 1. Схема фургона

В работе поставлена задача рассчитать основныетермодинамические параметры хладагентов R134а и R404а (удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент, удельный объём газа на входе в компрессор и т. д.) провести их сравнение [1]. Наиболее важным в данном анализе является холодильный коэффициент, который позволяет определить энергетическую эффективность работы холодильной установки автомобильного рефрижератора.

Используя методику расчета, представленную в работе [2] определили тепловые поступления за счет инфильтрации наружного воздуха в камеру фургона, тепловые нагрузки на камеру рефрижератора обусловленной тепловым потоком через стены, потолок и пол; тепловой нагрузки, обусловленной присутствием персонала. Суммарные теплопритоки в камеру фургона определены и взяты из работы [2].

В качестве рабочего вещества в холодильно-отопительной установке автомобильного рефрижератора рассматриваются два фторсодержащих хладагента: R134a (тетрафторэтан CH₂FCF₃) и R404а (пентафторэтан CHF₂CF₃). Все эти хладагенты безопасны для озонового слоя земли и имеют коэффициент ODP=0. С точки зрения образования парникового эффекта преимущество имеет холодильный агент R404а (GWP=0,001). Анализ физических свойств пентафторэтан подтвердил эффективность, проявляясь в снижении энергопотребления и уменьшения шума работы холодильно-отопительной установки автомобильного рефрижератора.

Термодинамический анализ циклов «давление-энтальпия» хладагентов R134а и R404а рассмотрен в табл. 1.

Таблица 1

Показатели энтальпии иудельного объема хладагентов

№точки цикла	R134a		R404a
	i, кДж/кг	v,	i, кДж/кг	v,
1	400	0,150	375	0,055
2	440	0,022	400	0,012
3	410	0,020	385	0,010
4	255		260
5	230		240
6	230		240
7	390		360

В системах холодильного оборудования в транспортном оборудовании используются два хладагента. R134а — хладагент низкого давления. Рабочее давление около 16 атмосфер. Он применяется так же в автомобильных и автобусных кондиционерах. Является однокомпонентным газом и допускает любые дозаправки во время ремонтов и перезаправки. Авторефрижераторы, работающие на R134а, в отличии от работающих на R404а быстрее сбивают температуру внутри фургона, а именно на 30 %, в диапазоне от +30 до 0 градусов.

Хладагент R404а является смесью высокого давления. Рабочее давление около 27 атм. Он применяется во всех авторефрижераторах, работающих на тепло и для перевозки замороженных продуктов. Является трёх компонентным газом и в случае утечки более 30 % от объёма заправки требуется полная заправка во время ремонта, что удорожает его обслуживание.

Так как рабочее давление у хладагента R404а почти в 2 раза больше, чем у R134а, поэтому компрессора предназначенные для работы на этих хладагентах будут разные как по исполнению, так и по цене. Компрессора для R404а имеют специальную маркировку типа HD или XD, и от обычных компрессоров отличаются наличием специального тефлонового покрытия на поршнях и специальных неопреновых уплотнителях между корпусными деталями компрессора.

Если компрессор «рождённый» для R134а применять в системах с R404а, то это равносильно если в двигатель работающий на бензине А76, залить бензин А95. Двигатель перегреется и заклинит.

Для сходных данных произведен расчет основных компонентов и сведен в табл. 2.

Таблица 2

Показатели термодинамической эффективности циклов

Название показателя	Величина показателя
	R134a	R404a
Удельная холодопроизводительность , кДж/кг	527,3	662,8
Удельная массовая холодопроизводительность , кДж/кг	160	120
Работа компрессора l, кДж/кг	40	25
Холодильный коэффициент Ԑ	4	4,8
Массовый расход газа, мкг/с	9,94	13,25
Удельный объём газа на входе в компрессор м3/кг	1,49⋅10-3	0,86⋅10-3

Доказано, что эти хладагенты безопасны для озонового слоя планеты. Фторуглеродные хладагенты в случае утечки в жидком состоянии быстро испаряются, но необходимо помнить, что они замораживают все с чем соприкасаются в этот момент. Так же хладагенты при контакте с открытым пламенем или электрически разрядом образуют токсичные газы раздражающего действия. Воздействие с ним может доже стать причиной летального исхода.

На рисунке 2 и 3 наглядно изображен сравнительный анализ показателей термодинамической эффективности.

Рис. 2.Сравнительный анализ

Рис. 3. Сравнительный анализ показателей

Результаты сравнительных показателей изображены на рис. 2 и 3. Анализ полученных результатов показывает, что более высокая удельная холодопроизводительность, удельная массовая холодопроизводительность, работа компрессора и удельный объём газа на входе в компрессор у холодильного агента R134а, а холодильный коэффициент и массовый расход газа выше у хладагента R404а. Из этого следует, что наиболее эффективен в данном сравнении, а именно термодинамическом анализе эффективности автомобильной холодильной установки является холодильный агент R404а.

Так как компрессора, работающие на R134а используют в автомобильных кондиционерах, то их выпускают в сотни раз больше, чем компрессора, работающие на R404а для авторефрижераторов. Из этого следует, что цена компрессора для R134а ниже. Из-за погони за дешевизной авторефрижератора некоторые используют компрессора предназначенные для R134а в авторефрижераторах заправленных хладагентом R404а. Так как компрессор низкого давления устанавливают в систему высокого давления, он быстро перегревается и выходит из строя.

Литература:

1. Сумзин Л. В., Максимов А. В. Анализ потерь эксергии в цикле компрессионного бытового холодильника // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2012. Т. 8. № 1. С. 37–39.
2. Галка Г. А., Копылова О. А., Прохорова А. И. Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной установки авторефрижератора / Галка Г. А. Копылова О. А. Прохорова А. И. // Молодой ученый. — 2016. — № 20(124). — С. 134–139.

Основные термины (генерируются автоматически): хладагент, автомобильный рефрижератор, холодильный коэффициент, компрессор, холодильный агент, рабочее давление, высокое давление, термодинамическая эффективность, удельная массовая холодопроизводительность, удельная холодопроизводительность.