مواد سرما زا در چیلرتراکمی و کولرگازی چیست؟
جهت انتقال حرارت از یک محفظه یا اتاق به خارج از آن, نیاز به یک سیال واسطه یا مبرد است. به طور کل مبرد ماده ای است که با دریافت حرارت از یک ماده دیگر، به صورت عامل خنک کن عمل می نماید. در سیکل های تبرید تراکمی تبخیری نظیر چیلرها یا کولرهای گازی، مبرد سیال عامل سیکل بوده و با تبخیر و تقطیر تناوبی، به ترتیب حرارت را جذب و دفع می نماید. برای اینکه مبردی برای استفاده در سیکل تراکمی تبخیری مناسب باشد بایستی دارای خواص شیمیایی، فیزیکی و ترمودینامیکی ویژه ای باشد که استفاده از آن را مطمئن و اقتصادی سازد. باید توجه شود که مبرد ایده آل وجود ندارد و به دلیل اختلاف فاحش شرایط و نیازهای کاربردهای مختلف ، مبردی وجود ندارد که بتواند برای همة کاربردها مناسب باشد. بنابراین یک مبرد هنگامی ایده آل خواهد بود که بتواند شرایط و نیازهای یک کاربرد بخصوص را تأمین نماید. در یک سیستم سرد کننده مکانیکی استاندارد , عمل گرفتن حرارت با تبخیر مایعی در دستگاه تبخیر (Evaporator), و پس دادن آن در دستگاه تقطیر (Condenser) صورت می گیرد و این امر باعث تغییر حالت ماده سرمازا از بخار به مایع می گردد .مایعاتی که بتوانند به سهولت از مایع به بخار و بالعکس تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به کار برده می شوند, زیرا این تغییر حالت باعث تغییر حرارت نیز می گردد .برخی از این مواد سرمازا از مواد دیگر مناسب تر هستند . در اصل ماده سرما به علت نقطه جوش منفی وقتی از طریق لوله ها به محیط گرم میرسد از مایع به گاز تبدیل شده است و برای انجام این کار نیاز دارد که گرمای محیط را جذب کند پس گرمای محیط را میگیرد به گاز تبدیل میشود و از طریق کمپرسور کشیده شده توسط کندانسور به مایع تبدیل میشود و باز هم به محیط برگشت داده میشود و این سیکل همچنان ادامه دارد. نام تعدادی از سیالات که به دلیل خواص ویژه شان بعنوان یک مبرد مناسب انتخاب شده اند در ادامه متن آمده است.
یکی از موارد آموزشی در کلاس های آموزش کولرگازی و کلاس آموزش چیلرتراکمی، آشنایی با انواع گازهای مبرد و اجرای عملیات شارژ گاز مبرد در دستگاه ها می باشد. در دوره آموزش تعمیرات و نگهداری سیستم های تهویه مطبوع سعی شده است تا کارآموزان بتوانند علاوه بر پیدا نمودن درک تئوری از گازهای مبرد در عمل نیز بتوانند دستگاه های متوع را شارژ گاز نمایند.
در بسیاری از سیستم های تبرید تقلبی نظیر کولرهای گازی بانه ای تقلبی از گازهای مبرد تقلبی یا نامتعارف استفاده میکنند مثلا در دستگاه کولرگازی اینورتردار از گاز مبرد R22 استفاده میکنند و لازمست مشتری در این موضوع اطلاعات لازم را داشته باشد.
خصوصیات مواد سرمازا :
سیالی که به عنوان ماده سرمازا مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای کیفیات زیر باشد:
۱- سمی نباشد.
۲- قابل انفجار نباشد .
۳-اکسید کننده نباشد .
۴- قابل اشتعال نباشد .
۵- در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد
۶- محل نشت آن قابل تعیین باشد .
۷- قادر به عمل کردن در فشار کم باشد (نقطه جوش پایین) .
۸- از نوع گازهای پایدار باشد .
۹- قسمت هایی که در داخل مایع حرکت می کند به سهولت قابل روغنکاری باشند.
۱۰- تنفس کردن آن مضر نباشد .
۱۱-دارای گرمای نهان متعادلی برای مقدار تبخیر در واحد زمان باشد .
۱۲-جابجایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت کم باشد .
۱۳-دارای کمترین اختلاف, بین فشار تبخیر و تقطیر باشد .
۱۴-ماده سرمازا نباید خورنده باشد (ایجاد زنگ زدگی کند) تا ساختن تمام قطعات سیستم از فلزات معمولی با عمر خدمتی طولانی تر عملی گردد.
مبنای مقایسه مواد سرمازای به کار رفته در صنعت سرد کنندگی , بر اساس حرارت تبخیر ۵ درجه فارنهایت و حرارت تقطیر ۶۸ درجه فارنهایت است .
انواع گاز مبرد یخچال فریزر و سرد کننده ها در سیلندرهای یک بار مصرف با برندهای Iscone ، Honeywell ، Refrigerant و...
از جمله گازهای رایج فریونی R22,R134a,R11,R141b,R504,R504,R404 که در مخازن 13.5 الی 2 تنی قابل تامین است. گاز فریون جزء فلوئورو کربنها یا کلرو فلوئورو کربنها CFC هامی باشد که به عنوان گاز مبرد استفاده می شوند. البته نگرانی به دلیل آسیب به لایه اوزون و بحث گرمایش زمین, مصرف انها را با محدودیت روبرو کرده است. در پروسه سرمایش مایع فریون با گرفتن گرما از محیط به گاز تبدیل و باعث سرمایش می شود. آز دیگر مبردهای رایج می توان از آمونیاک,CO2, SO2,پروپان نام برد. آمونیاک R717 به مدت 130 سال به عنوان مبرد استفاده می شده است ولی مشکل خورندگی و سمی بودن را دارد.مبردها به غیر از تهویه مطبوع در صنایع دارو سازی,صنایع غذایی,خودروسازی و غیره کاربرد دارد.مبرد ایدال دارای مشخصات زیر می باشد:1- غیر خورنده بودن 2-غیر آتشزا بودن 3-غیر سمی بودن 4-دوست محیط زیست 5-نقطه جوش مناسب 6-حرارت تبخیر بالا 7-تراکم ایدال در حالت مایع 8-دمای بحرانی نسبتا بالا9-چگالی بالا در حالت گازی
|
فشار بحرانی kpa |
دمای بحرانی |
نقطه جوش |
نام شیمیایی |
فرمول مولکولی |
CAS number |
گاز فریون |
|
4,136 |
111.97 |
−29.8 |
Dichlorodifluoromethane |
CCl2F2 |
75-71-8 |
R-12 |
|
4,990 |
96.14 |
−40.7 |
Chlorodifluoromethane |
CHClF2 |
75-45-6 |
R-22 |
|
4,059 |
101.06 |
−26.3 |
1,1,1,2-Tetrafluoroethane |
CH2FCF3 |
811-97-2 |
R-134a |
|
4,250 |
204.2 |
32 |
1,1-Dichloro-1-fluoroethane |
C2H3FCl2 |
1717-00-6 |
R-141b |
|
3,735 |
72.14 |
-46.6/-45.8 |
R-125/143a/134a (44±2/52±1/4±2) |
44±2% C2HF5 · 52±1% C2H3F3 · 4±2% C2H2F4 |
HP-62 |
R-404A |
|
4,487 |
81.91 |
-45.2/-38.7 |
R-32/125/134a (20±2/40±2/40±2) |
20±2% CH2F2 · 40±2% C2HF5 · 40±2% C2H2F4 |
Klea 60 |
R-407A |
|
4,439 |
62.13 |
−57/17 |
R-32/115 (48.2/51.8) |
48.2% CH2F2 · 51.8% C2F5Cl |
|
R-504 |
جدولی که در ادامه می آید، برگرفته از استاندارد ANSI/ASHRAE 34-2010 برای گازهای مبرّد (گاز کمپرسور سرد کننده) به همراه فرمول و نام شیمیایی آنها می باشد. بطور مثال، برای یافتن نوع گاز R134a آن را در ستون «عدد نشان» بیابید و نام و فرمول شیمیایی آن را در سطر مقابل آن بخوانید.
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
سری متان |
||
|
R11 |
trichlorofluoromethane |
CCl 3F |
|
R12 |
dichlorodifluoromethane |
CCl 2F 2 |
|
R12B1 |
bromochlorodifluoromethane |
CBrClF 2 |
|
R13 |
chlorotrifluoromethane |
CClF 3 |
|
R13B1 |
bromotrifluoromethane |
CBrF 3 |
|
R14 |
tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride) |
CF 4 |
|
R21 |
dichlorofluoromethane |
CHCl 2F |
|
R22 |
chlorodifluoromethane |
CHClF 2 |
|
R23 |
trifluoromethane |
CHF 3 |
|
R30 |
dichloromethane (methylene chloride) |
CH 2Cl 2 |
|
R31 |
chlorofluoromethane |
CH 2ClF |
|
R32 |
difluoromethane (methylene fluoride) |
CH 2F 2 |
|
R40 |
chloromethane (methyl chloride) |
CH 3Cl |
|
R41 |
fluoromethane (methyl fluoride) |
CH 3F |
|
R50 |
methane |
CH 4 |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
سری اتان |
||
|
R113 |
1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane |
CCl 2FCClF 2 |
|
R114 |
1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoromethane |
CClF 2CClF 2 |
|
R115 |
chloropentafluoroethane |
CClF 2CF 3 |
|
R116 |
hexafluoroethane |
CF 3CF 3 |
|
R123 |
2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane |
CHCl 2CF 3 |
|
R124 |
2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane |
CHClFCF 3 |
|
R125 |
pentafluoroethane |
CHF 2CF 3 |
|
R134a |
1,1,1,2-tetrafluoroethane |
CH 2FCF 3 |
|
R141b |
1,1-dichloro-1-fluoroethane |
CH 3CCl 2F |
|
R142b |
1-chloro-1,1-difluoroethane |
CH 3CClF 2 |
|
R143a |
1,1,1-trifluoroethane |
CH 3CF 3 |
|
R152a |
1,1-difluoroethane |
CH 3CHF 2 |
|
R170 |
ethane |
CH 3CH 3 |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
اترها |
||
|
R-E170 |
Dimethyl Ether |
CH3OCH3 |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
پروپان |
||
|
R218 |
octafluoropropane |
CF 3CF 2CF 3 |
|
R227ea |
1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane |
CF 3CHFCF 3 |
|
R236fa |
1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane |
CF 3CH 2CF 3 |
|
R245fa |
1,1,1,3,3-pentafluoropropane |
CHF 2CH 2CF 3 |
|
R290 |
propane |
CH 3CH 2CH 3 |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
ترکیبات آلی حلقوی |
||
|
R-C318 |
octafluorocyclobutane |
-(CF 2) 4- |
|
ترکیبات آلی متفرقه |
||
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
هیدروکربن ها |
||
|
R600 |
butane |
CH 3CH 2CH 2CH 3 A3 |
|
R600a |
isobutane |
CH(CH 3) 2CH 3 A3 |
|
R601 |
Pentane |
CH 3CH 2CH 2 CH 2CH3 |
|
R601a |
Isopentane |
CH(CH 3) 2 CH 2CH 3 |
|
ترکیبات اکسیژن دار |
||
|
R610 |
ethyl ether |
CH 3CH 2 OCH 2CH 3 |
|
R611 |
methyl formate |
HCOOCH 3 |
|
ترکیبات گوگرد دار |
||
|
620 (Reserved for future assignment) |
||
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
ترکیبات نیتروژن دار |
||
|
R630 |
methyl amine |
CH 3NH 2 |
|
R631 |
ethyl amine |
CH 3CH 2(NH 2) |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
ترکیبات معدنی |
||
|
R702 |
hydrogen |
H 2 |
|
R704 |
helium |
He |
|
R717 |
ammonia |
NH 3 |
|
R718 |
water |
H 2O |
|
R720 |
neon |
Ne |
|
R728 |
nitrogen |
N 2 |
|
R732 |
oxygen |
O 2 |
|
R740 |
argon |
Ar |
|
R744 |
carbon dioxide |
CO 2 |
|
R744A |
nitrous oxide |
N 2O |
|
R764 |
sulfur dioxide |
SO 2 |
|
عدد نشان |
نام شیمیایی |
فرمول شیمیایی |
|
ترکیبات آلی غیراشباع (سیر نشده) |
||
|
R1150 |
ethene (ethylene) |
CH2=CH2 |
|
R1234yf |
2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene |
CF3CF=CH2 |
|
R1234ze(E) |
trans-1,3,3,3-tetrafluoro-1-propene |
CF3CH=CHF |
|
R1270 |
propene (propylene) |
CH3CH=CH 2 |
شناسایی مواد سرمازا بوسیله شماره گذاری :
روش جدید مشخص کردن مواد سرما زا در صنایع تبرید , شماره گذاری این مواد است . پیش حرف R که مخفف کلمه REFRIGERANT به معنای سرمازا است نوشته می شود.روش مشخص نمودن شماره ای توسط انجمن مهندسین تهویه ,تبرید و حرارت مرکزی آمریکا متداول شده است .
طبقه بندی مبردها و مواد سرما زا :
این مواد بوسیله دو سازمان ملی آمریکایی به نام های :
(NRSC (The national refrigeration safety code
(NBFU (The national board of fire underwriters
طبقه بندی شده اند.
سازمان اول ((NRSC (The national refrigeration safety code ) تمام مایعات سرمازا به سه گروه زیر تقسیم بندی می کند:
گروه اول : بی خطر ترین مواد که شامل R500 , R14 , R13 , R502 , R744 ، R13BL , R22 , R30 , R12 , R114 , R21 , R11 , R113 می باشد.
گروه دوم : مواد سمی و تا حدی قابل اشتعال که شامل : R717 , R40 , R764 , R1130 , R160 , R611 می باشد.
گروه سوم : مواد قابل اشتعال که شامل : R50 , R1150 , R170 , R290 می باشد.
موسسه NBFU نیز مواد سرمازا را نسبت به درجه سمی بودن آن ها طبقه بندی کرده است که شامل شش گروه است که بی خطر ترین آن ها گروه یک است.
گروه اول :
R744 Carbon Dioxide ، R1
R-13B1 Kulene-131
R-21
R-114 6
R-30 Carrene No. 1 4
R-11 6
R-22 5
R-113 4
R-500 6
R-502 6
R-503 6
R-504 6
R-40 Methylene Chloride 4
گروه دوم :
R-717 Ammonia 2
R-1130 Dichloroethylene 4
R-160 Ethyl Chloride 4
R-40 Methyl Chloride 4
R-611 Methyl Formate 3
R-764 Sulphur Dioxide 1
گروه سوم :
R-600 Butane 5
R-170 Ethane 5
R-601 Iso Butane 5
R-290 Propane 5
در ادامه مقالات به بررسی بعضی از مبرد های متداول می پردازیم
منبع: کتاب اصول عیب‌یابی، تعمیرات و بهره‌برداری ازسیستم‌های تبریدتراکمی، مولف: مهندس سید علی شمندی، سال انتشار 1396
شعبه اصفهان:
خیابان هشت بهشت غربی-انتهای ملک شمالی
03132722459 - 09134035326
شعبه تهران:
شهر ری 02133372675- 09902408636
سامانه پیامک
5000203002020
