Преимущества и недостатки аммиака

Аммиак (NH3) является наиболее перспективным среди природных веществ, которые используются в качестве рабочих тел в холодильных установках и знаком под обозначением R717. Ниже рассмотрим положительные и отрицательные свойства аммиака, как холодильного агента, в сравнении с фреонами.

Рис.1. Продолжительность использования хладагентов.

Аммиак относится к группе хладагентов среднего давления и применяется при температуре конденсации не выше 55 0 С в одноступенчатых холодильных машинах до температуры кипения – 30 0 С, в двухступенчатых – до – 60 0 С. Диаграмма давление-энтальпия (P-i) представлена на рис. 2.

Рис. 2. Диаграмма энтальпия-давление (i-P) для аммиака.

Термодинамические характеристики аммиака и некоторых фреонов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Термодинамические характеристики хладагентов.

* – нормальная температура и теплота сублимации соответственно.

Как видно из таблицы, аммиак обладает высоким значением теплоты парообразования, что позволяет уменьшить массовый расход хладагента, циркулирующего в системе холодильной установки, по сравнению с установками, работающими на фреоне (в сравнении с R22 – в 5,94 раза, R134a – в 6,32 раза). Особенно это качество аммиака актуально при создании холодильных установок большой мощности (холодопроизводительностью более 100 кВт).

Вследствие высокого значения показателя адиабаты для аммиака (k=1,31) для него характерна высокая температура нагнетания, которая может привести не только к разложению масла, но и к его вспышке. Это, также, ограничивает применение в аммиачных установках воздушных конденсаторов.

К маслам, используемым в аммиачных холодильных машинах, предъявляют жесткие требования в отношении их термической стабильности в присутствии воздуха, влаги и металлических катализаторов. Недостаточная термическая стабильность масел приводит к образованию амидов, образованию отложений и коксованию на горячих клапанах компрессора, эмульсий в испарителях.

Одним из недостатков аммиака является то, что он вызывает коррозию медных сплавов, особенно в присутствии влаги, поэтому трубопроводы, теплообменные аппараты и арматуру данных установок выполняют из стали.

Высокая электрическая проводимость аммиака (1,1·10 -7 См/м) затрудняет создание полугерметичных и герметичных компрессоров, работающих на аммиаке.

Поскольку аммиак является веществом природного происхождения, то он, в отличие от большинства распространенных фреонов, не оказывает никакого загрязняющего воздействия на окружающую среду. Влияние различных хладагентов на окружающую среду представлено в таблице 2.

Таблица 2. Влияние различных хладагентов на состояние окружающей среды.

Потенциал разрушения озонового слоя (ODP)

Потенциал глобального потепления (GWP)

Аммиак – это вещество с резким удушающим запахом, вредным для организма человека. Предельно допустимая концентрация R717 в рабочей зоне (ПДК) составляет 20 мг/м 3 , а опасное для жизни объемное содержание составляет 350…700 мг/м 3 . Аммиак горюч при его объемной концентрации в воздухе свыше 11% и взрывоопасен при концентрации в пределах от 15 до 28%, токсичен. Негативные свойства R717 заставляют принимать специальные меры, обеспечивающие безопасную эксплуатацию аммиачных холодильных установок, что требует от эксплуатирующей организации решения большего количества организационных и технических вопросов. При использовании фреоновых холодильных установок часть этих вопросов отпадает.

Между тем, вопросы безопасного использования аммиака успешно решаются за счет:

• использования современных систем с минимальной заправкой;
• использования систем промежуточного охлаждения;
• использования систем автоматики и предупреждения;
• вентиляция машинных отделений;
• обучение и сертификация персонала.

Резюмируя вышесказанное, можно сказать, что аммиак имеет хорошее будущее в качестве рабочего тела холодильных установок различной мощности. При его правильном использовании может быть обеспечен не только необходимый уровень безопасности, но и высокая эффективность установок.