Tehnologia Frigului

1. Agenţi frigorifici

1.1. Definire. Proprietăţi

Agentul frigorific reprezintă mediul de lucru, în cadrul unei instalaţii frigorifice, care parcurge un proces ciclic de la vaporizator, de unde preia căldura de la corpul supus răcirii, la condensator, unde cedează căldura corpului supus încălzirii (mediului ambiant).

Agenţii frigorifici trebuie să prezinte următoarele proprietăţi:

♦ Proprietăţi fizice:

• căldură de vaporizare mare, ceea ce înseamnă cantităţi mici de agent vehiculat prin instalaţie;

• volum specific mic al vaporilor, adică sarcina frigorifică volumică mare, ceea ce se materializează prin dimensiuni mici ale compresorului;

• presiune de vaporizare mai mare de 0,1 MPa pentru anu se infiltra aer şi umezeală în circuitul frigorific. Zonele de îmbinare neetanşe se detectează uşor prin proba de suprapresiune; detectarea şi etanşarea în vid sunt însă foarte dificile;

• presiune de condensare mai mică decât presiunea critică pentru a putea avea loc condensarea;

• raport al presiunii de condensare şi vaporizare mic şi temperatură de comprimare coborâtă;

• temperatura punctului de îngheţ sub temperatura de vaporizare;

• vâscozitate dinamică mică pentru micşorarea pierderilor de presiune prin conducte;

• bune proprietăţi de transmitere a căldurii cu consecinţe în suprafeţe mici ale schimbătoarelor de căldură;

• solubilitate suficientă în apă (eventual totală);

• să nu dizolve uşor uleiul de ungere pentru ca acesta să poată fi separat uşor în separatorul de ulei, sau dimpotrivă, să îildizolve puternic pentru ca uleiul dizolvat în vapori să ajungă din nou în compresor.

♦ Proprietăţi chimice:

• stabilitate chimică, ceea ce înseamnă că agenţii frigorifici nu au voie să se descompună sau să se combine cu alte substanţe în domeniul de presiuni şi temperaturi cerut;

• pasivitate faţă de materialele utilizate în construcţia instalaţiei, faţă de aer, umiditate, uleiuri;

• să nu ardă şi să nu existe pericolul de a da compuşi explozivi cu aerul.

♦ Proprietăţi fiziologice:

• să poată fi suportat fiziologic la concentraţii mici în aer;

• să nu irite aparatul respirator;

• să nu transmită mirosuri neplăcute alimentelor;

• posibilitate de a fi sesizat uşor pentru detectarea neetanşeităţilor.

♦ Proprietăţi tehnico – economice:

• preţ scăzut;

• să fie uşor de găsit în vederea completării de către utilizator;

• eficienţă teoretică mare.

1.2. Simbolizare

Exprimarea prescurtată a derivaţilor fluor-clor cu formula CmHnClpFq, în care literele m, n, p şi q reprezintă numărul de atomi respectivi din moleculă, se face prin litera R şi un număr.

În continuare este dat exemplul de simbolizare al diclortetrafluoretanului.

Exemplu: R 1 1 4 C2Cl2F4 - diclortetrafluoretan

numărul de atomi de fluor q

numărul de atomi de hidrogen n + 1

numărul de atomi de carbon m - 1

Dacă

m – 1 = 0 (1)

atunci în simbolizare acest termen nu se mai scrie. Derivaţii metanului vor avea două cifre (de exemplu R12 pentru CCl2F2 – diclor-difluor-metan).

La hidrocarburile ciclice, după litera caracteristică R se introduce litera C (de exemplu RC318 pentru C4F8 octafluorciclobutan).

În unele ţări, în locul literei R se foloseşte F (în SUA) sau X.

Dacă în moleculă în afară de fluor mai există brom în loc de clor, apare litera B şi o cifră egală cu numărul atomilor de brom din moleculă (de exemplu R13B1 pentru monobromtrifluormetan). În acelaşi mod se simbolizează şi hidrocarburile curate (de exemplu C2H6 R170).

Amestecurile de agenţi frigorifici se simbolizează cu R urmat de un număr mai mare de 500, în ordinea importanţei (de exemplu R502 - amestec azeotrop din R22 şi R115 în proporţie masică 48,8/51,2).

Compuşii organici au ca simbol litera R urmată de numărul 700, la care se adaugă masa molară (de exemplu R717 pentru amoniac).

Denumirile comerciale ale agenţilor frigorifici sunt în funcţie de ţările producătoare: Frigen şi Kaltron în Germania, Freon şi Genetron în SUA, Arcton în Anglia.

1.3. Clasificare. Alegere

Clasificarea agenţilor frigorifici se face funcţie de mai multe criterii.

♦ Funcţie de gradul de periculozitate:

Grupa 1: agenţi frigorifici neinflamabili, care nu au acţiune otrăvitoare sau corosivă (de exemplu hidrocarburile halogenate)

Grupa 2: agenţi frigorifici neinflamabili, cu acţiune otrăvitoare sau corosivă considerabilă şi agenţi frigorifici a căror limită inferioară este de la 3,5 (concentraţie volumică) sau mai mult

Grupa 3: agenţi frigorifici inflamabili a căror limită inferioară de explozie este sub concentraţia volumică de 3,5.