Урок на тему "Холодоагенти. Фреони та їх властивості" для учнів ПТНЗ за спеціальністю "машиніст холодильних установок".

Урок № 50   Розряд ІІ                               Дата:___________

ТЕМА:ХОЛОДОАГЕНТИ. Фреони та їх властивості.

Мета:  навчальна - Розглянути  основні властивості фреонів, галузі їх застосування..                                                                                                розвивальна – Розвивати вміння застосовувати знання з фізики та хімії  в холодильній техніці.                                                                                       виховна - Виховувати цікавість до майбутньої професії.                             Тип уроку: комбінований.                                                                        Методи: розповідь з елементами бесіди, демонстрації, фронтальне опитування.                                                                                           Література: С.С.Червяков, А.І.Кулаковський, "Основы холодильного дела": Навчальний посібник для СПТУ.-Москва: "Высшая школа", 1988.- 144с.                                                                                                    Міжпредметні звязки: фізика. хімія.                                                           Оснащення: комп’ютер, проектор,  довідковий матеріал, опорний кон­спект катки-завдання.                                                                                                                                 

                                   ХІД УРОКУ                                     

                 І. Організаційний момент                                                                        Перевірка присутності та готовності учнів до уроку                     

ІІ.  Повторення матеріалу                                                                                      - Які речовини називають холодоагентами?

 - Перелічіть основні вимоги до них.

 - Назвіть  термодинамічні властивості ХА.

- Назвіть  теплофізичні властивості ХА.

- Назвіть  фізико-хімічні властивості ХА.

- Назвіть  фізіологічні властивості ХА.

- Назвіть  економічні властивості ХА.

- Назвіть  термодинамічні властивості ХА.

    - Назвіть  основні речовини, які використовують у якості холодоагентів..

          ІІІ. Вивчення нового матеріалу    

  План викладення нового матеріалу                                                   

  1. Загальна характеристика фреонів.

 2. Позначення фреонів.

 3. Властивості різних марок фреонів. 

 4. Переваги та недоліки застосування фреонів.

Загальна характеристика фреонів.

На зорі холодильного машинобудування (кінець XІХ ст.)  найбільше поширення одержав аміак. Завдяки високим  термодинамічним властивостям він витиснув  холодоагенти, які застосовували до нього такі, як хлористий етил, сірчистий ангідрид, хлористий метил, диоксид вуглецю й ін. Сірчистий ангідрид і хлористий метил почали обмежено застосовувати лише в домашніх  холодильниках, а громіздкі вуглекислотні машини зберігалися якийсь час на кондитерських фабриках, де велике скупчення людей на перший план висувало вимогу безпеки. Аміак же  токсичний і вибухонебезпечний.

Серйозну конкуренцію аміаку склала група нових холодоагентів 30-і роки) під загальною назвою фреони. Ця група  холодильних агентів являє собою галоїдні похідні  вуглеводневих: метану (СН₄), етану (С₂Н₆) і пропану (С₃Н₈). Атоми  водню заміщені в них галогенами (фтором F, хлором С1 або бромом Вг). Ці холодоагенти по своїх термодинамічних властивостях не уступають аміаку, а головне, майже нешкідливі й безпечні. Зі  здешевленням фреонів вони повністю витиснули аміак.

Позначення фреонів.

Для позначення холодоагентів у СРСР прийнята система  розроблена Міжнародною організацією по стандартизації (ИСО), відповідно до якої холодоагенти позначаються буквою R (Refrіgerant - холодильний агент) і цифрою. Для фреонів цифри однозначно  пов'язані з хімічною формулою: остання - цифра вказує число атомів фтору, передостання - число атомів водню плюс 1, третя праворуч - число атомів вуглецю мінус 1.  Кількість   атомів хлору, що залишилось, в цифрі не вказується. Число атомів брому  вказується після цифри (В1 - один атом, В2 - два атоми брому й т.д. ).

Наприклад: 1) дифторхлорметан (CHF₂C1)- R22: фтору 2 атоми (остання цифра 2), водню 1 атом +1=2  (передостання цифра 2); вуглеці 1 атом - 1=0, Цифра 0 

спереду опускається. Тому похідні метану мають тільки дві цифри. У СРСР галоїдні похідні метану називають хладонами (торговельна марка фреону із припустимими домішками вологи й інших з'єднань);

2) дифторхлоретан (C₂H₃F₂C1) - R142: фтору - 2 атоми  (остання

цифра 2), водню - 3 атоми +1=4, вуглецю 2 атоми - -1 = 1 (третя цифра праворуч).

В 60-х роках почали застосовувати суміші холодоагентів. Так, суміш, що складається з 90 % маси R22 і 10 % R12, позначають R22/R12 (90/10). Азеотропні суміші, тобто  такі, у яких при кипінні й конденсації масовий процентний склад практично не  змінюється, умовно позначаються цифрами 500, 501 і т.д..

Властивості різних марок фреонів.

Хладон-12 (R12).

Найпоширеніший  холодоагент в  установках малої й середньої холодопродуктивності. Об'ємна холодопродуктивність при стандартному режимі   (t₀ -15 °С; t_к = = +30 °С) приблизно в 1,5 рази нижче, ніж в аміаку, але більш  низькі тиски дозволяють використовувати його при температурі  конденсації до 70°С. Температура наприкінці  стиску становить близько 60- 70°С. Звичайно R12 застосовують в одноступінчастих машинах з t₀ до -30°С, але його можна використовувати й у більше широкому діапазоні температур кипіння (до -70 °С).

Коефіцієнти тепловіддачі в R12 нижче, ніж в аміаку.  Більша щільність пари викликає втрати тиску в трубопроводах. Тому при проектуванні збільшують діаметри трубопроводів, площа прохідних перетинів клапанів, щоб зменшити швидкість руху пари в 2-2,5 рази в порівнянні з аміаком і знизити цим втрати тиску.

По токсичності R12 - один з найменш шкідливих холодоагентів. Хладон-12 в 4,3 рази важче повітря. При вмісті його в  приміщенні близько 30 % людина відчуває нестачу кисню  (головний біль, слабість).  Необхідно передбачати вентиляцію машинних відділень. Забір  повітря при цьому повинен бути знизу, Хладон-12 негорючий і  невибухонебезпечний, але при температурі понад 400 °С розкладається, утворюючи  фтористий і хлористий водень, а також сліди отрутного газу - фосгену. Продукти розкладання фреонів  викликають подразнення слизових оболонок, головний біль, блювоту й інші ознаки отруєння. Курити й працювати з відкритим полум'ям у приміщенні, де встановлені фреонові машини, категорично забороняється.

Стосовно   металів всі фреони інертні, до вони добре змивають із металів окалину,  пісок і забруднення. Щоб бруд не забив прохідний перетин  регулюючого вентиля, на  рідинній лінії фреонових машин  установлюють фільтри з азбестової тканини й дрібної латунної сітки. Вода у фреонах майже не  розчиняється (при 0 °С не більше 0,0006 % по масі). Навіть  невелика кількість вологи, що залишилася в системі при поганому сушінні перед зарядкою, при дозарядці фреону або масла, а також потрапила з  повітрям (при розкритті окремих вузлів), викликає замерзання вологи в дросельному отворі РВ, що порушує живлення випарника. Тому при монтажі на  рідинній лінії звичайно встановлюють осушувачі, наповнені силікагелем або цеолітом, які добре адсорбують вологу.

Хладон-12, як і більшість інших фреонів, добре  розчиняє мінеральні масла, що полегшує повернення масла в компресор, спрощуючи експлуатацію у порівнянні з аміаком. Фреони добре розчиняють різні органічні речовини, наприклад звичайну гуму. Тому прокладки для ущільнення  рознімних з'єднань роблять зі спеціальних сортів гуми, стійких до масла, бензину й фреонам, або з пароніту.

Здатність фреоновий проникати через найменші нещільності (плинність) вимагає особливо ретельного ущільнення місць з'єднань. Пари фреонів безбарвні й мають дуже слабкий захід.

Хладон-22 (R22).

По термодинамічних властивостях R22 навіть трохи перевершує аміак. Поряд із цим, як і всі фреоньг, він майже безпечний і нешкідливий. Менше відношення тисків pjpo, чим в аміаку, і більше низькі температури після стиску в компресорі (до 100 °С) дозволяють розширити область застосування  одноступінчастого стиску на R22 до -40 ч 45 °С. Двоступінчастий стиск на R22 забезпечує t0 до -70 °С, а з  ежектором, що підтискає (замість третього щабля) - до -100  С. R22 починає поступово витісняти аміак і на великих  установках.

Фреон-502 (R502).

R502 - це азеотропна суміш R22 і R115 D8,8 і 51,2 %). По властивостях близький до R22, але має ще більш низькі температури стиску. Дозволяє розширити діапазон  застосування одноступінчастих машин до t = -50 °С (при t = 45 °С). Ефективність циклу ще вище, ніж в R22. Особливо ефективний у машинах з бессальниковыми й герметичними компресорами. Через підвищену вартість R502 поки ще знаходить обмежене  застосування, але це - дуже перспективний холодоагент.

R13B1.

Має найбільш широкий діапазон можливості  застосування одноступінчастого стиску - до t0 = -60 СС, температура конденсації - до 35 °С. Найбільш перспективний холодоагент  середнього тиску, але поки ще знаходить обмежене застосування через високу вартість.

Холодоагенти високого тиску R13, R14 і ін.

 Ця група  холодоагентів характеризується тим, що критична температура їх нижче 30 °С, тобто  при tu = 30 °С и більше вони не конденсуються. Тому холодоагенти високого тиску застосовують тільки в нижній галузі каскадних установок, прохолоджуючи конденсатор не водою, а  киплячим аміаком або R22 при -15 °С и нижче. R13 і близькі до них по тисках R23, R170 (этан) і R503 (R13/R23) мають нормальні температури кипіння: -81,6; -82; -88,5 і -87,8 °С. Їх застосовують для одержання температур  кипіння від -80 до -110°С. R14 з нормальною температурою кипіння -128 °С и критичною температурою -45,6 °С можна використати в діапазоні температур кипіння від -155 °С (р0 = 0,21 • 10* Па) до -ПО °З (р0 = 3,1 10* Па). Температура конденсації його повинна становити біля -80 ч- Ч-70 °С [рл = A2ч-18) 105 Па].

Холодоагенти низького тиску R12B1, R142 і ін.

Ця група холодоагентів має нормальну температуру кипіння -10 °С и вище. Холодоагенти з найбільшої об'ємної холодопроизводитель- ностью - R12B1 і R142 - застосовують у поршневих компресорах при температурі конденсації до 100 °С, використовуваних у  холодильних машинах кондиціювання повітря в тропічному виконанні, для кранових кондиціонерів і теплових насосів.

У холодильних машинах з відцентровими компресорами  невеликої продуктивності використають R113, R11 і R114.  Останній знаходить застосування й у домашніх холодильниках.

ІV. Закріплення матеріалу

Користуючись роздатковим матеріалом заповнити таблицю

V. Підведення підсумків та оцінювання учнів.

                  В.:Таким чином, сьогодні на уроці ми з вами вивчили основні властивості фреонів, галузі їх застосування..                                                                                                                                                                                                                                                                                      

                 Обґрунтування та виставлення оцінок за урок.

               7. Домашнє завдання.

            С.С.Червяков, А.І.Кулаковський, "Основы холодильного дела": с. 46-48

 Реферат, презентація на тему "Аміак"