Звіт по практиці в ООО «Аквілон – Трэйдинг»

Оскільки фреон не токсичний, він ліквідував небезпеку, що виходить від витоку холодильників. Усього за кілька років компресорні холодильники, у яких використовується фреон, сталі використовуватися в більшості кухонь. В 1930р. Томас Міджлі провів презентацію особливостей фреону для Американського Хімічного співтовариства (American Chemical Society), вдихаючи повні легені нового чудо-газу й видихаючи його на полум'я свічі, яке гаснуло, у такий спосіб демонструючи, що газ не токсичний і не запалюється.

Томас Міджлі Молодший був  володарем вченого ступеня в машинобудуванні та мав більш 100 патентів на винаходи. Працюючи у філії компанії General Motors, він відкрив, що додавання тетраетилсвинцю в газолін рятує двигун внутрішнього згоряння від «стукотіння». Однак у всякої позитивної властивості є свій побічний ефект: у результаті такої добавки велика кількість свинцю попадає в атмосферу й забруднює навколишнє середовище. Після того, як робітники на фабриках GM почали відчувати галюцинації та помирати від отруєння свинцем, Міджлі було доручено розробити нетоксичний хладоген для використання в домашніх умовах. У результаті він відкрив дихлордифторметан, відомий як фреон. На жаль, згодом з'ясувалося, що фреон впливає на озоновий шар. Хлопцеві просто не призначено було виграти. Він, може бути, придумав би ще що-небудь не менш смертоносне, але в 1940 році занедужав поліомієлітом і практично втратив можливість самостійно пересуватися. Однак, не був би він винахідником, якби ж не придумав спосіб, як полегшити своє життя. Міджлі винайшов систему блоків та мотузок, за допомогою якої зміг вибиратися з ліжка без сторонньої допомоги. Саме цей його винахід, а зовсім не отруйні випари свинцю або фреону, став причиною смерті винахідника. В 1944 році він заплутався в мотузках свого хитромудрого обладнання, яке його в підсумку задушило.

Відкриття Томаса Міджлі починаються від винаходу способу  соління попкорну до того, як його підсмажити, та закінчуються методом обробки  вмісту плавательного басейну, який дозволяє людям глибше занурюварися під воду.

 

 

 

Примітка: Торговельний знак Freon ® є зареєстрованою торговельною маркою, яка належить компанії E.I. du Pont de Nemours & Company (DuPont).

 

Принцип роботи кондиціонера

 

          Робота кондиціонера побудована на простому фізичному явищі: речовини мають властивість при випаровуванні поглинати тепло, при кондесації його віддавати.

 

          Принцип дії цього приладу заснований на зміні агрегатного стану хладагента (фреону) залежно від температури і тиску в замкнутій системі. Основними вузлами будь-якого кондиціонера є:

Компресор — стискує фреон і підтримує його рух по холодильному контуру.

Конденсатор — радіатор, розташований в зовнішньому блоці. Назва відображає процес, що відбувається при роботі кондиціонера, - перехід  фреону з газоподібної фази в рідку (конденсація).

Випарник — радіатор, розташований у внутрішньому блоці. У випарнику фреон переходить з рідкої фази в газоподібну (випаровування).

ТРВ (терморегулюючий  вентиль) — знижує тиск фреону перед  випарником.

Вентилятори — створюють  потік повітря, що обдуває випарник і конденсатор. Використовуються для інтенсивнішого теплообміну з навколишнім повітрям.

 

          Охолоджування відбувається за рахунок випаровування хладагента (фреону) в контурі випарника (внутрішнього блоку). Далі фреон в газоподібному стані всмоктується компресором, який підвищує його тиск до 20-25 атм. Відповідно підвищується і його температура (до 90 градусів). Фреон, що поступив в теплообмінник конденсатора (зовнішнього блоку) під високим тиском конденсується і переходить в рідкий стан. Далі фреон в рідкому стані потрапляє в регулятор потоку, де тиск зменшується. При цьому частина фреону може випаруватися і у випарник потрапить суміш рідини і пари.

У випарнику фреон  знову закипає, відбираючи тепло  у навколишнього повітря, і виходить з конденсатора. Цикл повторюється.

 

          Деякі кондиціонери можуть і обігрівати приміщення за допомогою теплового насосу. У цьому режимі фреон циркулює по контуру у зворотному напрямі, відбираючи тепло з повітря зовні і передаючи його всередину приміщення. Проте чим нижче температура на вулиці, тим важче відбирати тепло з повітря. Потужність обігріву падає у міру пониження температури на вулиці, і при зовнішній температурі нижче -5°С не слід обігрівати приміщення за допомогою кондиціонера.

ПРИНЦИП РОБОТИ ТЕПЛОВОГО  НАСОСУ

 

З тепловим насосом як таким ми стикаємося щодня – це пристрій, дуже схожий на звичайний  побутовий холодильник. Під час  роботи холодильника йде постійний  відбір тепла з продуктів і  повітря морозильної камери й  віддача його в приміщення, розташованим на задній стінці холодильника, радіатором.

Але чому холодильник  охолоджує продукти? Використовується відома фізична закономірність: речовина, що випаровується, має властивість  поглинати тепло, а речовина, яка  конденсується, – віддавати його. Як такі речовини в холодильниках використовується газ фреон.

Використання газу (а  не рідини) обумовлене іншим фізичним принципом, використаним в роботі холодильника: при збільшенні тиску температура  речовини підвищується, а при зменшенні - знижується. А рідини, як відомо, дуже погано піддаються стисканню.

Сам по собі фреон нічого не охолоджує і не нагріває. Проте  досить нагріти його до температури  кипіння (а це біля 3 °C, що значно нижче  кімнатної температури) і стиснути, і температура отриманого газу зросте в декілька разів. Нагрівання фреону якраз і відбувається теплом продуктів, що знаходяться в морозильній камері. Якщо ж потім понизити тиск, то температура фреону різко впаде, і газ перейде в рідкий стан. Повторюючи цей процес, ми дістаємо можливість заморожувати продукти.

А тепер уявіть собі холодильник, морозильну камеру якого "закопали" у землю, а радіатор як опалювальний пристрій внесли до будинку. Включивши  подібний "холодильник", ми почнемо  брати тепло не з продуктів, а  з землі.

 

Таким чином, ми отримуємо  практично необмежене джерело «охолодження»,  відбираючи, як це не парадоксально звучить, тепло яким, ми можемо опалювати свій будинок і користуватися гарячою водою.

Взимку земля охолоджується, і для отримування температури, необхідної для закіпання фреону, морозилку треба закопувати набагато глибше. Туди, де температура землі не залежить від пори року.

Звичайно, тепловий насос  лише використовує принцип роботи холодильника, він не є закопаним в землю  морозильником. Це високотехнологічний  пристрій, що працює в повністю автоматизованому режимі.

СХЕМА РОБОТИ ТЕПЛОВОГО  НАСОСУ

 

Робота теплових насосів  заснована на процесі видобування  тепла з грунту (що має температуру  біля + 8°С) за допомоги теплообміну  між трьома контурами:

 

   1. контур розсолу (земляний);

   2. контур теплового насосу;

   3. опалювальний контур.

 

Сам же тепловий насос  є пристроєм, всередині якого  відбувається перетворення температури  з +8°С до +75°С.

 

Тепловий насос складається  з:

Теплообмінник (передача тепла землі внутрішньому контуру).

Компресор.

Теплообмінник (передачі тепла внутрішнього контура системі опалювання).

Дросельний пристрій для пониження тиску.

Контур розсолу і  земляний зонд .

Контур опалювання і  ГВС.

Первинний контур – поліетиленова  труба U-образної форми, занурена в свердловину. По трубі циркулює рідина, що не замерзає. В результаті циркуляції до другого контуру  теплового насосу надходить рідина з температурою +8° (температура землі).

Рідина передає свою температуру (+8°С) другому контуру. У другому контурі циркулює фреон. (Відмітна особливість фреону полягає в тому, що при температурі вище 3°С він з рідкого стану переходить в газоподібний). Рідкий фреон, отримуючи від первинного контура температуру +8°С переходить в газоподібний стан. Далі, газоподібний фреон надходить в компресор, де газ стискається з 4 до 26 атмосфер. При такому стисканні він нагрівається з +8°С до +75°С.

(Це найважливіший  етап роботи теплового насосу. Саме на цьому етапі відбувається  перетворення енергії великого  об'єму газу з температурою +8°С  в малий об'єм газу з температурою +75°С. При цьому загальна енергія газу до і після компресора залишається незмінною. Просто він сконцентрувався в згусток енергії, якій нікуди дітись. Тому і відбувається нагрівання газу до +75°С).

 

Енергія газу (фреон), розігрітого  до +75°С передається в третій контур – систему опалювання і гарячого водопостачання будинку. В процесі передачі енергії газу третьому контуру, після втрат (10-15°С), опалювальний контур нагрівається до температури 60-65°С.

Газ (фреон), віддавши свою енергію опалювальному контуру, захолоняє до 30-40°С . При цьому, він, як і раніше, знаходиться під тиском в 26 атмосфер. Потім відбувається зниження тиску до 4 атмосфер (так званий ефект дроселювання). В результаті падіння тиску відбувається значне охолоджування газу (ефект, зворотній підвищенню температури при збільшенні тиску). Він охолоджується до 0-3°С і стає рідиною. Температура фреону 0-3°С передається теплоносію первинного контура, який відносить його у глиб землі. Проходячи свердловиною, теплоносій нагрівається і виходить на поверхню землі з температурою +8°С, яка знову подається на другий контур.

А в цей час відбувається процес завершення циклу в другому  контурі. Рідкий фреон з температурою 0С° знову стикається з первинним  контуром, що приносить із землі +8°С. Процес повторюється.

 

 

У холодильному обладнанні як хладогент довгий час використовувалася  небезпечна для людини речовина аміак, і ця обставина значною мірою  загальмувала розвиток холодильної  техніки. Проблема була вирішена в 1931 році, коли було синтезовано один з різновидів нешкідливого для людського організму фреону. Згодом інженери отримали понад чотири десятки різних фреонів, що відрізняються один від одного по властивостях і хімічному складу. Найбільш дешевими і ефективними виявилися R-11, R-12, які в довгий час застосовувалися в холодильній техніці, але надалі їх заборонили через виявлені озоноруйнуючі властивості.Фреони використовуються в промислових, побутових та торгівельних в холодильниках фреони були названі головними винуватцями озонових дірок.

 

Найбільш «ходовим» став R-22, - практично у всіх середньотемпературних холодильниках і у всіх кондиціонерах застосовували тільки його. Проте, в 1987 році був прийнятий протокол Монреаля, що обмежує використання озоноруйнуючіх речовин, під це обмеження потрапив і фреон R-22, в холодильних установках його стали замінювати багатокомпонентними аналогами.

 

У свою чергу, низькотемпературні холодильники працюють в основному  на фреоні R-404A, середньотемпературні - на R-134А або R-404а, а кондиціонери на R-407C або R-410А. Будучи сумішами таких же сполук, однак вони менш зручні в експлуатації ніж R-22. Наприклад, до складу R-407С входять три компоненти - R-32, R-125 і R-134А, - кожен з яких відповідає за забезпечення певних властивостей: перша сприяє збільшенню продуктивності, друга виключає займання, третя визначає робочий тиск в контурі. Переваги одночасно являються недоліками, тому що при витоках цього хладогенту його фракції випаровуються нерівномірно і оптимальний склад змінюється. Відповідно, дозаправка як у фреоні R-22 неприпустима, необхідно повністю злити фреон і замінити на новий, що призводить до додаткових істотних витрат; крім того для кожного фреону небхідно застосовувати тільки ту марку масла, яка сумісна з даним хладогентом. У разі неправильної заправки маслом компресор холодильної установки виходить з ладу. На відміну від R-22, який добре розчинний у звичайному мінеральному маслі, нові хладогенти дають можливість використання дорогого синтетичного поліефірного масла. Головним же мінусом подібних багатокомпонентних систем є те, що при їх застосуванні (з такою ж продуктивністю, як і у випадку використання R-22) використовується технічно більш складне обладнання, яке коштує значно дорожче тих пристроїв, які працюють з R-22 через більш високого (у першому випадку) робочого тиску, дорожчого обслуговування та ремонту, та й самі фреони в кілька разів дорожче фреону R-22. При цьому як така шкідливість фреону R-22 для озонового шару до цих пір не доведена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колись фреони розглядалися як ідеальні для практичного застосування хімічні речовини, оскільки вони дуже стабільні й неактивні, а виходить, не токсичні. Як це не парадоксально, але саме інертність цих сполук робить їх небезпечними для атмосферного озону. ХФВ не розпадаються швидко в тропосфері (нижньому шарі атмосфери, що простирається від поверхні землі до висоти 10 км), як це відбувається, наприклад, зі здебільшого окислів азоту, і зрештою проникають у стратосферу, верхня границя якої розташовується на висоті близько 50 км. Коли молекули ХФВ піднімаються до висоти приблизно 25 км, де концентрація озону максимальна, вони піддаються інтенсивному впливу ультрафіолетового випромінювання (рис. 2), що не проникає на менші висоти через екрануючу дію озону. Ультрафіолет руйнує стійкі у звичайних умовах молекули фреонів, які розпадаються на компоненти, що мають високу реакційну здатність, зокрема, атомний хлор. Таким чином, ХФВ переносить хлор з поверхні землі через тропосферу й нижні шари атмосфери, де менш інертні сполуки хлору руйнуються, у стратосферу, до шару з найбільшою концентрацією озону. Дуже важливо, що хлор при руйнуванні озону діє подібно каталізатору: у ході хімічного процесу його кількість не зменшується. Внаслідок цього один атом хлору може зруйнувати до 100 000 молекул озону перш ніж буде дезактивований або повернеться в тропосферу. Зараз викид фреонів в атмосферу обчислюється мільйонами тонн, але варто помітити, що навіть у гіпотетичному випадку повного припинення виробництва й використання ХФВ негайного результату досягти не вдасться: дія фреонів, які вже потрапили в атмосферу, буде тривати кілька десятиліть. Вважається, що час життя в атмосфері для двох найбільш широко використовуваних ХФВ: фреон-11 (CFCl3) і фреон-12 (CF2Cl2) становить 75 і 100 років відповідно.