Применение криоагентов.

Применение того или иного криоагента определяется температурой отвода тепла и по мере понижения круг рабочих веществ сужается, поскольку ниже температуры тройной точки использование рабочего тела затрудняется.

При температуре отвода T_Н выше 70-80 К чаще всего в качестве криоагентов используют воздух, метан, азот и аргон, а также неон, водород и гелий (если конденсация рабочего тела не предусмотрена).

Применяют также и газовые смеси азот-аргон с добавлением низкотемпературных фреонов и предельных углеводородов.

При температуре ниже 80 К и до 27 К в качестве рабочих агентов можно использовать водород, неон и гелий. Водород позволяет получить температуры до 14 К. Применение водорода требует тщательной герметизации установки, т.к. в смеси с воздухом водород взрывоопасен. Поэтому более перспективно применение неона – инертного газа, кроме того он обладает большей теплотой парообразования и плотностью. Его применение сдерживается относительной дороговизной неона. Неон обычно применяют в небольших установках с температурой до 27 К. Рекордсменом по интервалу рабочих температур является гелий, который обладает высокой теплопроводностью, инертен и близок по свойствам к идеальному газу (при Т>20К). Изотоп гелия ₂Не⁴ применяется в области температур до 0,5К, а в смеси с изотопом ₂Не³ вплоть до 0,001К.

Свойства наиболее употребляемых криоагентов приведены в табл. 9.

 

Таблица 9.Свойства криоагентов

 

Вещество	Молекулярная масса M r	CР/СV	Газовая постоянная R, Дж/(кг*К)	Теплоемкость при 293К и р=0,1 МПа, кДж/(кмоль*К)	Плотность при 273 К и 0,1 МПа,(кг/м 3)	Нормальная температура кипения TS, К	Температура тройной точки ТТ.Т., К
Азот N2 Аргон Ar Водород нормальный (75% ортоводорода) Н2 Воздух Гелий: Не4 Не3 Двуокись углерода СО2 Кислород О2 Криптон Kr Ксенон Хе Метан СН4 Неон Ne	39,9   3,02 83,8 131,3 20,2	1,40 1,68 1,41   1,40 1,66 - 1,30 1,40 1,67 1,70 1,31 1,68	- 259,7 100,3 63,8 522,9 411,4	29,3 20,8 28,8   29,1 21,1 - 37,6 25,5 21,0 20,9 35,7 20,9	1,25 1,78 0,09   1,29 0,18 0,13 1,98 1,43 3,74 5,85 0,72 0,90	77,36 87,29 20,39   78,8/81,1 4,21 3,19 - 90,19 119,75 111,67 27,07	63,15 83,81 13,95   - 1,78* 0,5* 216,6 54,36 115,97 161,36 90,66 24,56

 

* Затвердевание при 3 Мпа.

Хладоагенты абсорбционных установок.

Работа абсорбционных установок основана на термомеханических реакциях поглощения (абсорбции) рабочего агента абсорбентом и выделении (десорбции) рабочего агента из абсорбента. Поэтому в абсорбционных ТТ используют в качестве агента только такие вещества, для которых найдены соответствующие абсорбенты – поглотители.

В настоящее время находят практическое применение следующие пары веществ:

1)рабочий агент – аммиак NH₃, абсорбент – вода Н₂О в рефрижераторах и теплонасосных установках;

2)рабочий агент – вода Н₂О, абсорбент бромистый литий LiBr в рефрижераторных установках;

3) рабочий агент – вода Н₂О, абсорбенты: едкий натр NaOH, едкое кали KOH, хлористый кальций CaCl₂ – в теплонасосных установках.

Параметры рабочих агентов – абсорбатов даны в таблице 10, а поглотителей – абсорбентов – в таблице 11.

 

Таблица 10.Параметры рабочих агентов – абсорбатов

 

Параметр	Аммиак	Метиламин	Вода	Фреон Ф-21	Дихлорметан	Метанол
Номер рабочего агента
Молекулярная масса Мr Критическая температура tКР, O С Нормальная температура кипения tS O С Температура затвердевания tf,ºС Плотность жидкого агента при 0O С, кг/дм3 Теплоемкость жидкого агента при 0O С, кДж/кг Давление пара ρ, МПа: при t = 20O С при t = 0O С при t = - 10O С Теплота парообразования r, кДж/кг: при t = 0O С при t = -10O С	+132,4   -33,4   -77,7   0,61   4,77   0,874 0,438 0,297	+156,9   -6,7   -92,5   0,66   3,31   0,306 0,139 0,089	+374,1   +100       4,19   0,0024 0,0006 0,0003	+178,5   +8,9   -135   1,36   1,09   0,16 0,08 0,05	+239   +40,6   -96,7   1,34   1,13   0,047 0,019 0,011	+240   +64,7   -98   0,79   2,52   0,0129 0,064 0,002

 

 

Таблица 11.Параметры абсорбентов

 

Параметр	Вода	Нитрат лития	Роданистый аммоний	Серная кислота	Едкий натр	Едкое кали	Бромистый литий	Диметилэфиртетраэтиленгликоль
Молекулярная масса M r Нормальная температура кипения tS, ºС Плотность жидкого абсорбента при t = 20ºС, кг/дм3 Теплоемкость жидкого абсорбента при 293 К, кДж/(кг*К) Разность нормальных температур абсорбата и абсорбента ΔtS, К Номера рабочих агентов по табл. 10.	1,0   4,19     133,4	-   2,38   -     106,7	1,30   -	1,83   1,34	2,13   -	2,04   -	-   -   -	-   3,46   -	-   1,007   2,15         4,5