New generation refrigerants

V. P. Barannik; Баранник В. П.; B. T. Marinyuk; Маринюк Б. Т.; V. S. Ovcharenko; Овчаренко В. С.; V. P. Afonsky; Афонский В. П.

doi:10.17816/RF106117

New generation refrigerants

Authors: Barannik V.P.¹, Marinyuk B.T.², Ovcharenko V.S.³, Afonsky V.P.³
Affiliations:
1. Moscow Polytechnic University
2. Moscow State University of Environmental Engineering
3. ZAO Promkholod
Issue: Vol 92, No 1 (2003)
Pages: 14-15
Section: Articles
URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/106117
DOI: https://doi.org/10.17816/RF106117
ID: 106117

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper is devoted to ecologically clean heat-carrying and cold-carrying media of new generation. The substances ecosol and ecofrost can be considered as serious alternatives to toxic and corrosion-dangerous cold-carrying media of the type ethylene glycol and trichloroethylene.

The paper presents thermophysical properties of new substances and offers recommendations on temperature ranges of their use in refrigerating equipment.

Keywords

refrigerants, new generation, ecosol, ecofrost, thermal properties, recommendations

Full Text

Среди требований, предъявляемых к теплохладоносителям в холодильной технике, все более значимыми становятся экологическая чистота и отсутствие коррозийной активности.

К сожалению, многие из применяемых ныне хладоносителей, имея вполне удовлетворительные показатели по теплофизическим свойствам, не соответствуют этим критериям. В качестве примера можно привести широко используемые водные растворы этиленгликоля и трихлорэтилена, которые токсичны, коррозионноактивны и оказывают разрушительное воздействие на окружающую среду. Продолжается применение в холодильных установках водных растворов хлоридов кальция и натрия, которые имеют низкую стоимость, но оказывают сильное коррозионное воздействие на конструкционные материалы теплообменного оборудования. Более того, для оттаивания камерных батарей и воздухоохладителей водные растворы хлорида кальция подогревают, что приводит к усилению коррозионного износа оборудования. Успешное ингибирование водных растворов хлорида кальция возможно только при температурах до 40 °С [2]. При более высоких температурах усиливается гидролиз соли, сопровождающийся выделением высокоактивной соляной кислоты.

Хлоридные теплохладоносители вызывают коррозионные разрушения не только углеродистых сталей, меди и алюминия, но и нержавеющих сталей, которые депассивируются хлорид-ионами. Только нержавеющие стали, легированные значительными количествами молибдена, стойки к хлоридным растворам [1].

В ЗАО «Промхолод» накоплен опыт применения хла- доносителей нового поколения, не оказывающих коррозионного воздействия на конструкционные материалы теплообменных аппаратов. Эти хладоносители на основе органических соединений разработаны в соответствии с самыми жесткими экологическими требованиями. Среди них следует выделить семейство жидкостей, выпускаемых под маркой «Экосол».

Антифриз «Экосол» разработан в конце 90-х годов коллективом химиков под руководством профессора В.П. Баранника для работы в теплонагревательных и холодильных установках промышленного и торгового назначения. Основой для его производства служит этилкарбитол (этиловый эфир диэтиленгликоля) - вещество малотоксичное, относящееся к 4-му классу опасности, которое производится крупными химическими предприятиями России. Санитарными органами страны «Экосол» разрешен к применению даже на предприятиях пищевой промышленности. В частности, имеется успешная практика использования «Экосола» на заводах, производящих безалкогольные напитки и пиво, а также на кондитерских фабриках. Для предотвращения коррозии в состав антифризов «Экосол» введены высокоэффективные ингибиторы и антиоксиданты. Отечественная промышленность выпускает «Экосолы» с температурой замерзания -20, -40 и -60°С. В холодильной технике «Экосолы» рационально применять при температурах не ниже -15°С, что связано

с резким увеличением их вязкости при более низких температурах (см. рисунок).

Рис. 1. Зависимость вязкости η экологически чистых хладоносителей от температуры t

Свойства «Экосола 40» и «Экосола 65» представлены в табл. 1. Удельная массовая теплоемкость их в диапазоне температур -40...+40°С меняется незначительно и составляет 3,45...3,79 кДж/(кг К) для «Экосола 40» и 3,28...3,61 кДж/(кгК) для «Экосола 65».

Таблица 1. Теплофизические свойства теплохладоносителей «Экосол 40» и «Экосол 65»

Температура, °С	Плотность, кг/м³		Теплопроводность, Вт/(м·К)		Вязкость, мН·с/м²
Температура, °С	"Экосол 40"	"Экосол 65"	"Экосол 40"	"Экосол 65"	"Экосол 40"	"Экосол 65"
-40	1071	1078	0,44	0,45	327
-30						121
-20	1063	1066	0,44	0,44	51,6	93,7
-10					28,2	46
0	1056	1058	0,43	0,44	16,2	26
+ 10					9,7	14,7
+20	1046	1048	0,43	0,44	6,48

Новейшей разработкой стали экологически безопасные хладоносители «Экофрост», основными компонентами которых являются кислородсодержащие органические вещества.

Температурный диапазон применения хладоносителей «Экофрост» лежит в пределах -100...+50°С.

Выпускаются пять марок «Экофростов»: 100; 80; 60; 40 и 20. Цифра в марке хладоносителя соответствует минимальной отрицательной температуре его применения.

«Экофросты» имеют гигиенический сертификат, разрешающий их использование в промышленности без ограничений на всей территории страны. Хладоноситель поставляется потребителям в железнодорожных и автомобильных цистернах, бочках и канистрах.

Из-за отсутствия токсичности допустим непосредственный контакт «Экофростов» с продуктами питания, что открывает возможность охлаждения и замораживания (в том числе шокового) продуктов вплоть до температуры -90°С.

Теплофизические свойства хладоносителя «Экофрост» приведены в табл. 2. «Экофрост 20» неогнеопасен. Остальные «Экофросты» горючи, при их использовании необходимы меры, предупреждающие возгорание.

Таблица 2. Теплофизические свойства хладоносителя «Экофрост 20»

Температура, °С	Плотность, кг/м³	Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	Теплопроводность, Вт/(м·К)	Вязкость, мН·с/м²
-20	971	4 082	0,343	19,76
-10	965,5	4,087	0,345	10,04
0	961,5	4,091	0,350	5,24
+ 10	956,5	4,102	0.358	3,24

Расширение температурного диапазона применения теплохладоносителей «Экосол» возможно путем их смешения с «Экофростом». При этом происходит снижение вязкости композиции, что позволяет использовать смесь при температурах ниже -15 °С.

В качестве примера в табл. 3 приведены показатели вязкости композиции «Экосол 65» - «Экофрост 100».

Таблица 3. Показатели вязкости композиции «Экосол» — «Экофрост»

Состав смеси " Экосол 65"- "Экофрост 100", %	Динамическая вязкость смеси (мН·с/м²) при температурах, °С
Состав смеси " Экосол 65"- "Экофрост 100", %	-18	-27
70/30	14,4	39.7
60/40	14,24	26,4

Тепло- и хладоносители нового поколения позволяют повысить экологическую безопасность и существенно увеличить срок службы холодильных установок с промежуточными хладоносителями.