Systematyka czynników chłodniczych

Systematyka czynników chłodniczych

Najogólniej płyny stosowane w technice chłodniczej można podzielić na substancje jednorodne oraz roztwory (często potocznie nazywane mieszaninami). Roztwory dzieli się zaś pod względem podstawowych własności termodynamicznych na dwie grupy: zeotropowe oraz azeotropowe. Roztwór azeotropowy jest szczególnym przypadkiem roztworu, bowiem jego skład jest tak dobrany, że w procesach wrzenia oraz skraplania roztwór ten zachowuje się jak płyn jednorodny. Oznacza to, że w procesach tych nie ulega zmianie skład fazy parowej oraz ciekłej. W roztworach zeotropowych natomiast w trakcie procesów wrzenia oraz skraplania ulega zmianie skład obydwu faz, w rezultacie czego w warunkach stałego ciśnienia w parowniku lub skraplaczu ulega zmianie temperatura wrzącego lub skraplającego się czynnika.

Czynniki chłodnicze mają znormalizowany system oznaczeń. Identyfikacyjny numer kodowy czynnika chłodniczego jest poprzedzony literą R (od słowa refrigerant). System kodów czynników chłodniczych jest oparty na normie ISO 817 — Organie Refrigerants — Number Designations oraz PN/M-04611 — Chłodnictwo. Oznaczenia czynników chłodniczych.
Zasady kodowania są następujące:

Dla jednorodnych czynników będących węglowodorami lub pochodnymi węglowodorów oznaczenie kodowe buduje się w sposób następujący:

pierwsza cyfra oznacza ilość atomów węgla pomniejszoną o jeden, przy czym w przypadku metanu i jego pochodnych liczbę zero pomija się,
druga cyfra oznacza ilość atomów wodoru powiększoną o jeden,
trzecia cyfra oznacza ilość atomów fluoru,
jeżeli w cząsteczce znajdują się atomy bromu, to na końcu oznaczenia kodowego dodaje się literę B oraz liczbę atomów bromu,
w przypadku istnienia izomerów danego związku, rozróżnia się je za pomocą dodatkowego oznaczenia małą literą na końcu oznaczenia kodowego.

Dla pozostałych czynników jednorodnych wprowadza się oznaczenie kodowe tworzone następująco:

pierwszą cyfrą jest 7,
następne cyfry stanowią liczbę równą masie molowej związku zaokrąglonej do całości.

Dla niektórych jednorodnych czynników naturalnych, dla których przyjęcie oznaczenia zgodnie z powyższymi regułami mogłoby prowadzić do nieporozumień, wprowadzono oznaczenia liczbowe z przedziału 60CH-699. Przykładem jest izobutan (C4H10), gdyż jego kod w myśl opisanych powyżej reguł powinien być zapisany: R3110a, natomiast arbitralnie przyjmuje się oznaczenie kodowe R600a.

Dla roztworów czynników przyjmuje się oznaczenia następująco:

kod roztworów zeotropowych jest liczbą całkowitą z przedziału 400-499,
kod roztworów azeotropowych jest liczbą całkowitą z przedziału 500-599,
przyjmuje się zasadę, że roztworom składającym się z tych samych związków chemicznych, lecz różniących się tylko udziałem poszczególnych składników, nadaje się to samo cyfrowe oznaczenie kodowe — różnym udziałom masowym czynników odpowiada duża litera umieszczana na końcu oznaczenia.

Poniżej podano przykłady czynników chłodniczych oraz ich oznaczeń kodowych:

W skład cząsteczki czynnika R22 wchodzą: jeden atom węgla (pierwsza cyfra oznaczenia kodowego wynosi zero), jeden atom wodoru oraz dwa atomy fluoru. Ponieważ całkowita liczba atomów w cząsteczce wynosi 5 (czynnik ten jest pochodną metanu), więc pozostaje jeszcze jeden atom: jest to atom chloru. Wzór chemiczny sumaryczny tego czynnika ma zatem postać: CHF2C1.
W skład cząsteczki czynnika R134a wchodzą: dwa atomy węgla, cztery atomy wodoru, cztery atomy fluoru. Całkowita liczba atomów w cząsteczce wynosi 10 (jest to pochodna etanu), zatem wzór chemiczny sumaryczny tego czynnika ma postać: C2H4F4. Symbol „a” umieszczony na końcu kodu oznacza, że dostępne są różne izomery tego związku.
Propan C3H8 ma oznaczenie kodowe R290.
Amoniak ma oznaczenie kodowe R717, gdyż masa molowa tego związku wynosi 17 kg/kmol.
Woda ma oznaczenie kodowe R718, gdyż jej masa molowa wynosi 18kg/kmol.

Nowym problemem techniki chłodniczej i klimatyzacyjnej stała się kwestia oddziaływania czynników chłodniczych na środowisko. Szczególne znaczenie ma zagadnienie niszczenia warstwy ozonowej przez niektóre z czynników, zwłaszcza zawierających w swoim składzie chlor lub brom. Dlatego właśnie opracowano dodatkową systematykę czynników chłodniczych, na podstawie której można wnioskować o ich potencjalnym wpływie na warstwę ozonową. Systematyka ta jest następująca:

CFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej chloro-fluoro--carbons, określa te pochodne węglowodorów, które są w pełni halogenowane. Oznacza to, że wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione innymi pierwiastkami, w tym chlorem, fluorem, bromem. Uważa się, że związki te są najbardziej odpowiedzialne za tworzenie tzw. dziury ozonowej i z tej racji całkowicie zakazano ich stosowania w nowych instalacjach chłodniczych. Typowymi przykładami są następujące czynniki: CFC-11, CFC-12.

HCFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej hydro-chloro--fluoro-carbons, określa nie w pełni halogenowane pochodne węglowodorów. Oznacza to, że w cząsteczkach tych związków znajdują się atomy wodoru. Związki te są również odpowiedzialne za niszczenie warstwy ozonowej, lecz w znacznie mniejszym stopniu niż czynniki należące do grupy CFC. Z tej racji okres ich całkowitego wycofywania jest dłuższy, a nawet przejściowo traktowano je jako ekologiczne substytuty czynników należących do grupy CFC. Obecnie w większości państw całkowicie zakazano ich stosowania w nowych instalacjach chłodniczych. Typowymi przykładami są następujące czynniki: HCFC-22, HCFC-123.

HFC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej hydro-fluoro--carbons, określa te pochodne węglowodorów, które nie są w pełni halogenowane, a zarazem nie zawierają w swoim składzie atomów chloru lub bromu. Uznaje się te czynniki za w pełni bezpieczne dla warstwy ozonowej i bardzo stabilne chemicznie. Typowe przykłady takich płynów to: HFC-134a, HFC-227ea.

FC — skrót pochodzący od angielskiej nazwy chemicznej fluoro-carbons, oznacza pochodne węglowodorów, w których wszystkie atomy wodoru zastąpiono atomami fluoru. Przykładem jest związek FC-218.

HC — skrót oznaczający węglowodory. Są to płyny naturalne i dlatego uważa się je za najbardziej ekologiczne czynniki chłodnicze. Przykładami są: butan HC-290, izobutan HC-600a.

Pozostałe sposoby systematyki czynników chłodniczych uwzględniają bezpieczeństwo ich użytkowania oraz wskaźniki ujmujące ich wpływ na środowisko naturalne.

źródło: went.net.pl