Фреон газ или жидкость

Фреоны, хладоны — техническое название группы фторсодержащих производных насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей. Кроме атомов фтора фреоны могут содержать атомы хлора или брома [1] . Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ укоренился термин «хладоны» [2] .

Содержание

Свойства [ править | править код ]

Физические свойства [ править | править код ]

Фреоны — бесцветные газы или жидкости без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и полярных растворителях.

Основные физические свойства фреонов метанового ряда [2]

Химическая формула Наименование Техническое обозначение Температура плавления, °C Температура кипения, °C Относительная молекулярная масса
CFH3 фторметан R-41 -141,8 -79,64 34,033
CF2H2 дифторметан R-32 -136 -51,7 52,024
CF3H трифторметан R-23 -155,15 -82,2 70,014
CF4 тетрафторметан R-14 -183,6 -128,0 88,005
CFClH2 фторхлорметан R-31 -9 68,478
CF2ClH хлордифторметан R-22 -157,4 -40,85 86,468
CF3Cl трифторхлорметан R-13 -181 -81,5 104,459
CFCl2H фтордихлорметан R-21 -127 8,7 102,923
CF2Cl2 дифтордихлорметан R-12 -155,95 -29,74 120,913
CFCl3 фтортрихлорметан R-11 -110,45 23,65 137,368
CF3Br трифторбромметан R-13B1 -174,7 -57,77 148,910
CF2Br2 дифтордибромметан R-12B2 -141 24,2 209,816
CF2ClBr дифторхлорбромметан R-12B1 -159,5 -3,83 165,364
CF2BrH дифторбромметан R-22B1 -15,7 130,920
CFCl2Br фтордихлорбромметан R-11B1 51,9 181,819
CF3I трифториодметан R-13I1 -22,5 195,911

Химические свойства [ править | править код ]

Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, невзрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.

Устойчивы к действию кислот и щелочей.

Виды фреонов (хладонов) [ править | править код ]

В соответствии со степенью воздействия на озоновый слой фреоны (хладоны) делят на следующие группы:

Группа Класс соединений Фреоны (хладоны) Воздействие на озоновый слой
A Хлорфторуглероды (CFC) R-11, R-12, R-13, R-111,

Вызывают истощение озонового слоя Бромфторуглероды R-12B1, R-12B2, R-113B2, R-13B2,

R-13B1, R-21B1, R-22B1, R-114B2

B Хлорфторуглеводороды (HCFC) R-21, R-22, R-31, R-121, R-122, R-123, R-124,

R-131, R-132, R-133, R-141, R-142в, R-151, R-221,

R-222, R-223, R-224, R-225, R-231, R-232, R-233

Вызывают слабое истощение озонового слоя C Фторуглеводороды (HFC) R-23, R-32, R-41, R-125, R-134, R-143,

R-152, R-161,R-227, R-236, R-245, R-254

Озонобезопасные фреоны (хладоны) Фторуглероды (перфторуглеводороды)

R-14, R-116, R-218, R-C318

Наиболее распространены следующие соединения:

История названия [ править | править код ]

В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Миджли (1889—1944) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время «Химическая кинетическая компания» («Kinetic Chemical Company»), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R (Refrigerant — охладитель, хладагент). Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента. Например: торговая марка GENETRON®AZ-20 соответствует хладагенту R-410A, который состоит из хладагентов R-32 (50 %) и R-125 (50 %). Существует также торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой ранее являлась американская компания «Дюпон» («DuPont»), а теперь компания The Chemours Company (Chemours), созданная на базе одного из подразделений Дюпон. Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты.

Читайте также:  Желтый жидкий кал у ребенка

Правила цифрового обозначения фреонов (хладонов) [ править | править код ]

По международному стандарту ISO № 817-74 техническое обозначение фреона (хладона) состоит из буквенного обозначения R (от слова refrigerant) и цифрового обозначения:

  • первая цифра справа — это число атомов фтора в соединении;
  • вторая цифра справа — это число атомов водорода в соединении плюс единица;
  • третья цифра справа — это число атомов углерода в соединении минус единица (для соединений метанового ряда нуль опускается);
  • число атомов хлора в соединении находят вычитанием суммарного числа атомов фтора и водорода из общего числа атомов, которые могут соединяться с атомами углерода;
  • для циклических производных в начале определяющего номера ставится буква C;
  • в случае, когда на месте хлора находится бром, в конце определяющего номера ставится буква B и цифра, показывающая число атомов брома в молекуле.
  • в случае, когда на месте хлора находится иод, в конце определяющего номера ставится буква I и цифра, показывающая число атомов иода в молекуле.

Воздействие на окружающую среду [ править | править код ]

Влияние на озоновый слой [ править | править код ]

Считалось, что одной из причин уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов. [3] Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в галогеновом цикле распада атмосферного озона.

Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22, его использования год от года сокращается в США [4] и Европе, где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России c 2011 года прекращен импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полу-промышленного класса, однако сам фреон пока производится в стране. [5] . На замену фреону R-22 должен прийти фреон R-410A, а также ретрофиты R-407C, R-422D.

В автомобильных кондиционерах до 1992 года применялся тип фреона R-12, но считалось, что он вреден для озонового слоя, поэтому был разработан и стали применять R-134, который считается безопасным для озонового слоя земли. [6]

Парниковый эффект [ править | править код ]

Парниковая активность (англ. GWP — ПГП) фреонов в зависимости от марки варьирует в пределах от 1300 до 8500 раз выше чем у углекислого газа при одинаковых объёмах. Основным источником фреонов являются холодильные установки и аэрозоли.

В каждом доме имеется бытовая техника, для производства и работоспособности которой используется такое вещество как фреон. Это вещество, известное как отличный хладагент, используется во всех холодильниках, благодаря чему можно хранить продукты и готовые блюда более длительный срок, нежели при температуре окружающей среды. Эта статья расскажет, фреон – это что за вещество, где его применяют, какую температуру он имеет.

История открытия

Разные источники называют две даты первого синтеза фреона – 1928 и 1931 годы. Правильнее считать датой рождения этого хладагента 1928-й год. Именно тогда выдающийся химик компании Frigidaire, которая является дочерней корпорации General Motors, Томас Мидглей, вывел «чудо-вещество» и дал ему название «фреон». Позднее инженеры компании, занимавшиеся промышленным производством этого газа, ввели обозначение Фреон-12 как «R» (в переводе «Refrigerant» расшифровывается как хладагент или охладитель). Вторую же дату с появлением фреона связывать неправльно, поскольку уже в 1930 году была создана фирма Kinetic Chemical Company, деятельность которой должна была быть направлена на производство этого продукта.

Читайте также:  Аутоиммунное заболевание печени симптомы

Фреон – это что?

Смесь этана и метана как фторсодержащих производных низкомолекулярных углеводородов, где атомы водорода могут быть замещены фтором, хлором, бромом. Широко используется в холодильных установках (холодильники, морозильники, кондиционеры и т. п). Многие задаются вопросом, фреон – это газ или жидкость? Правильный ответ: данное вещество может иметь и то и другое агрегатное состояние.

Наиболее распространенные виды фреона

Науке известно более 40 типов этого вещества, большая часть из которых получается промышленным путем. Температура фреона, при которой он закипает, у каждого вида своя:

  • R11 – трихлорфторметан (с t кипения 23,8 °C).
  • R12 – дифтордихлорметан (с t кипения кип –29,8 °C).
  • R13 – трифторхлорметан (с t кипения кип –81,5 °C).
  • R14 – тетрафторметан (с t кипения кип –128 °C).
  • R134A – тетрафторэтан (с t кипения кип –26,3 °C).
  • R22 – хлордифторметан (с t кипения кип –40,8 °C).
  • R600A – изобутан (с t кипения кип –11,73 °C).
  • R410A – хлорофторокарбонат (с t кипения кип –51,4 °C).

Как правило, домашние холодильники работают на фреоне (хладоне) марки R-22, в промышленных и торговых используют марку R-13.

Фреон – это опасное вещество для человека?

Почти все виды этого вещества обладают отрицательной температурой кипения, поэтому его и применяют в охлаждающих элементах бытовой техники, в качестве выталкивающего элемента в газовых баллончиках, освежителях воздуха и прочих аэрозолях. Поэтому при распылении сам баллон охлаждается, а фреон попадает в воздух. Если не нагревать хладагент до 250 градусов (при такой температуре выделяются ядовитые вещества), он совершенно безвреден для человека, что нельзя сказать про озоновый слой. Продукты распада разрушают его. Главной причиной образования озонных дыр является производство и использование фреоном с высоким содержанием ионов хлора и брома. Утечку этого вещества в бытовой технике на запах и визуально обнаружить нельзя, небольшие дозы на человека не оказывают никакого влияния.

Для восстановления озонового слоя Земли и уменьшения производства вредных фреонов странами ООН был подписан и ратифицирован Монреальский протокол.

Что представляет собой фреон в холодильных установках?

Современные компрессорные холодильники представлены в виде камеры с размещенным внутри испарителем, в состав которого входит хладагент. Это вещество при кипении и испарении забирает тепло из камеры и в процессе конденсации передает его в окружающую среду. Благодаря этому воздух охлаждается до необходимой температуры, а газ возвращается в компрессор и меняет свое агрегатное состояние на жидкое. Фреон в холодильнике находится как раз в этом испарителе. Другими словами, это важная составляющая системы, благодаря которой происходит охлаждение камер холодильной установки.

Как понять об утечке фреона из холодильника

Понятно, что это вещество – одно из главных составляющих исправной работы техники. Утечка фреона приводит к поломке техники и невозможности использовать ее по назначению. Самая распространенная причина такой проблемы – повреждение трубы испарителя или заводской брак. Поскольку это летучий газ, не имеющий запаха, его невозможно обнаружить обонятельными рецепторами.

Однако существуют некоторые признаки, по которым можно определить утечку. Фреон в холодильнике находится под давлением, а когда повреждаются трубки испарителя, он постепенно начинает падать. Вследствие этого в холодильной и морозильной камере повышается температура воздуха, а продуты начинают быстро портиться. Это первый признак, что необходимо проверить целостность охладительной системы прибора. Как говорилось ранее, фреон не опасен для человека при температуре не выше 250 градусов, а нагреть его до такой температуры в домашних условиях невозможно.

Наиболее частые места утечки хладагента

В первую очередь – это стыки труб. В любой пайке могут образоваться микротрещины как из-за продолжительной работы оборудования, так и вследствие заводского брака. Также часто встречается утечка фреона в местах соединительных трубок испарителя холодильной и морозильной камер. Герметизация может быть обнаружена и на возвратной магистрали, которая соединяет сердце холодильника и испаритель.

Читайте также:  Как правильно пить перекись водорода для похудения

Как ремонтировать утечку?

Заправка фреоном холодильника в домашних условиях без помощи профессионала невозможна. Поскольку для этой работы понадобится специальное оборудование и материалы (вакуумный насос, паяльная горелка, дозатор, коллектор с манометрами, металл для припоя, специальный флюс). Для обнаружения нарушения герметичности трубок используется специальный прибор, напоминающий металлоискатель. После того, как мастер выявит место повреждения и запаяет этот участок, устранив утечку, вакуумным насосом выкачивается оставшийся газ и заправляется вновь. Заполнение происходит с помощью присоединения баллона с газом к штуцеру, расположенному на кожухе компрессора холодильника, через капиллярную трубку, соединение выполняется герметичным ключом.

После этого фреон в холодильнике снова начинает исправно циркулировать, а температура в камерах устанавливается в соответствии с нормами для холодильных устройств.

Газ или жидкость?

Все знают что в холодильном контуре есть хладагент (фреон).
Многие думаю что это такая жидкость.
Но это не совсем так. Давайте по порядку, на простом языке.
Хладагент (ХА) это газ. Который в зависимости от определённой температуры и давления имеет разное агрегатное состояние.

Вот например баллон с пропаном (это кстати тоже хладагент, R290, и он сейчас только начинает набирать обороты в промышленности). Представим что баллон наполнен на половину. Если его взять в руки и пошатать, можно почувствовать что в нем плещется жидкость. Но стоит нам открыть вентиль, начнёт выходить газ.
Точно так и "фреон". При определённом давлении и температуре меняет своё состояние. При атмосферном давлении и температуре выше ноля градусов, если жидкого фреона налить в стакан, он будет кипеть и температура кипения будет известна. Специально для этой статьи с снял небольшой видеоролик – эксперимент на эту тему, где наливал фреон в стакан!

Каждый фреон имеет свою температуру кипения. Зависимость температур и давлений можно посмотреть в этой таблице.

Что же происходит в холодильном контуре?

Компрессор перекачивает газ. Жидкость он не может перекачивать. Конструкция такая. Если компрессор начнёт перекачивать жидкость, образуется гидроудар.
Рассмотрим работу холодильного контура на ХА R134a.
Компрессор нагнетает пары ХА, от сжатия пары нагреваясь до 50-70 градусов попадают в конденсатор (решётка на спине холодильника). Давление нагнетания около 10 бар. В конденсаторе, постепенно охлаждаясь пары начинают переходить в жидкость, конденсироваться. Таким образом пары превращаются в жидкость, температура снижается до 35 градусов. И на выходе из конденсатора ХА полностью сконденсирован и на 100% жидкий. Давление не изменилось, 10 бар. После конденсатора ХА попадает в дроссельное устройство (в бытовом холодильнике это капиллярная трубка). Дроссель имеет зауженное сечение (всего 0,7 мм), на выходе из дросселя начинается область низкого давления, около 0,2 бар. ХА проходя дроссель и попадая в область низкого давления начинает закипать, т.к температура кипения зависит от давления. Смотри таблицу выше. Температура кипения ХА R134a при 0,2 бара = минус 22 градуса Цельсия.
Таким образом сразу после дросселя начинается испаритель (это трубки морозильной камеры, и трубки плачущего испарителя в холодильном отделении). В испарителе ХА кипит, и своим кипением отбирает тепло из холодильной камеры. Кипящий ХА постепенно проходит по трубкам испарителя и отбирая тепло жидкий хладагент превращается в пар. Температура хладагента постепенно растет. На выходе из испарителя жидкость полностью превращается в пар и этот насыщенный пар засасывается через всасывающий патрубок компрессора, где снова нагнетается и попадает в конденсатор.
Холодильник – это тепловой насос. В котором тепло отбирается в холодильном и морозильном отделении, и через конденсатор передаётся в окружающую среду .

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *