CZ288229B6

CZ288229B6 - Operation of a refrigeration system

Info

Publication number: CZ288229B6
Application number: CZ1995949A
Authority: CZ
Inventors: Klaus Mall
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 2001-05-16
Also published as: DE59508547D1; EP0677563B1; PL179110B1; ATE194642T1; HU218028B; HU9501083D0; DE4412954A1; EP0677563A1; HUT71983A; PL308073A1; CZ94995A3

Description

Způsob provozu chladicího zařízení

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu provozu chladicího zařízení.

Dosavadní stav techniky

Fluorchlorované uhlovodíky (FCKW) platily na základě svých výhodných fyzikálních a fyziologických vlastností po mnoho desetiletí jako nepostradatelné látky pro nejrůznější technická použití, přičemž v chladicí technice byly používány výhodně jako chladivá pro malospotřebitelská a průmyslová chladicí zařízení. Na základě s nimi spojené problematiky se zřetelem na ozonovou vrstvu a na skleníkový efekt se již několik let se zvýšeným úsilím zkoušejí náhradní látky, které by měly jinak stejné výhody. U průmyslových chladicích zařízení se již dlouhou dobu osvědčuje amoniak, který nemá ani ozon poškozující potenciál, ani nevykazuje skleníkový efekt. Kvůli svým životnímu prostředí neškodícím vlastnostem je amoniak nově používán také v malospotřebitelských chladicích zařízeních. V mezičase bylo také diskutováno použití uhlovodíků, jako je například propan nebo isobutan, popřípadě z nich vyrobených směsí, jako chladicích prostředků. Vzhledem k jedovatosti amoniaku, popřípadě hořlavosti uhlovodíků je pro zásobování chladem v prodejních místnostech supermarketů potřebné mezizařazení chladivá, popřípadě recyklování chladivá.

Na chladivá, zařazená uvnitř chladicích zařízení, jsou kladeny různé požadavky. Tak musí být například chladivo, které přichází v úvahu v obchodě s potravinami, neškodné z hlediska toxicity a ekologické nezávadnosti. Dále musí mít dostatečně vysokou teplotu vzplanutí, aby se nemusela provádět nákladná ochranná opatření pro případ požáru. Kromě toho by měla být kinematická viskosita uvnitř teplotního rozmezí, ve kterém se chladivo používá, pokud možno nepatrná, aby se vyloučily náklady na energii při přečerpávání chladivá a aby se vyloučil nevýhodný vliv při přestupu tepla.

V závislosti na teplotních oblastech, požadovaných pro určitá chladicí zařízení, probíhá přenos chladu pomocí normálního chladicího okruhu, například při teplotě až -15 °C, nebo pomocí hlubokochladicího okruhu, například při teplotě až -40 °C. Pro normální chladicí okruh přichází v úvahu buď směs ethylalkohol-voda, nebo propylenglykol-voda.

Směs ethylalkoholu a vody však v potřebné směsi s teplotou vzplanutí 29 °C však s sebou přináší značné nebezpečí v možnosti požáru. Akceptovatelnost tohoto chladívaje tedy značně rozporná. Ethylalkohol má dále jedovatost (hodnota MAK 1000). Směsi ethylalkoholu a vody mají při potřebné koncentraci 30% hmotnostních ve viskositě maximum. Pro použitou koncentraci chladivá činí kinematická viskosita při teplotě -10 °C 18,3 mm²/s. Tato vysoká viskosita má za následek značné energetické náklady při přečerpávání chladivá a nevýhodný vliv při přenosu tepla v chladicích boxech.

Ještě poněkud vyšší energetické náklady má směs polypropylenglykolu a vody jako chladivo, neboť pro dosažení dostatečně nízkého bodu mrazu jsou potřebné relativně vysoké koncentrace glykolu ve vodě. Pro oběh pro hluboké chlazení se nabízí například chladivo, popsané v DE-OS 38 25 096, sestávající ze směsi polyorganosiloxanů. Tato směs má při teplotě -40 °C kinematickou viskositu menší než 6 mm²/s a její teplota vzplanutí je vyšší než 55 °C. Nevýhody této směsi jsou v nepatrném koeficientu tepelné vodivosti a v nízkém specifickém teple. Poslední nevýhoda se musí proto vyrovnávat ve zvýšení oběhového množství chladivá, což musí být nutně zohledněno v dimensování trubkového vedení, to znamená ve zvětšení průměru trubek.

Podstata vynálezu

Cílem a úkolem předloženého vynálezu je tedy poskytnutí chladivá, které by uvnitř teplotního rozmezí, ve kterém se má používat, mělo vysokou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost a které

-1 CZ 288229 B6 by mělo pokud možno nepatrnou kinematickou viskositu. Musí být za druhé také ekologicky a toxicky nezávadné a musí mít dobrou snášenlivost s používanými konstrukčními materiály.

Podle předloženého vynálezu tohoto bylo dosaženo tím, že se jako chladivo použije vodný roztok mravenčanu draselného, přičemž při teplotě chladivá -15 až -30 °C je koncentrace soli v roztoku 5 v rozmezí 30 až 40 % hmotnostních a při teplotě chladivá -30 až -55 °C je koncentrace soli v roztoku v rozmezí 40 až 55 % hmotnostních.

Na základě často rozsáhlých sítí trubkových vedení je třeba při volbě chladivá brát v úvahu jeho viskositu. Vyšší viskosita vede k tomu, že energetické náklady při přečerpávání chladivá stoupají. Mravenčan draselný má ve srovnání se všemi jinými, jako chladivá používanými solemi, jako je to například chlorid sodný, chlorid vápenatý, směs chloridu vápenatého a chloridu hořečnatého nebo uhličitan draselný, značně nepatrnou kinematickou viskositu.

Toto je ukázáno v následující srovnávací tabulce 1, ve které jsou uvedeny viskosity v pro některá chladivá a pro chladivo podle předloženého vynálezu pro teploty chladivá -10 °C a -30 °C, přičemž jejich body mrazu jsou o 10K nižší.

Tabulka 1

Chladivo	v io (mm²/s)	v 3o (mm²/s)
chlorid vápenatý	4,4	15,0
uhličitan draselný	5,5	29,8
propylenglykol	18,0	250,0
ethylenglykol	6,5	48,5
ethanol/voda	13,2	34,5
mravenčan draselný	2,7	8,3

Mravenčan draselný nemá ve srovnání s jinými chladivý z toxikologického a ekologického hlediska žádné nevýhody. Nespadá pod ustanovení o nebezpečných látkách a není povinně registrovaný. Je dále podle bezpečnostního sborníku biologicky odbouratelný a také nepodléhá ustanovení o hořlavých kapalinách (VbF).

Na obr. 1 je znázorněna křivka ledu a soli chladivá podle předloženého vynálezu. Pod křivkou ledu a soli dochází k vysrážení ledu, popřípadě soli, tedy mravenčanu draselného. V průsečíku křivky ledu a soli - eutektickém bodě - dochází k vysrážení ledu a soli.

Při použití chladivá podle předloženého vynálezu v malospotřebitelských chladicích zařízeních v oblasti normálního chlazení se podle vynálezu navrhuje, aby při teplotě chlazení -15 °C až 25 -30 °C byla koncentrace solí v rozmezí 30 až 40 % hmotnostních. Při použití chladivá podle předloženého vynálezu v oblasti hlubokého chlazení, tedy při chlazení na teplotu -30 až asi -55 °C, by měla být koncentrace soli mezi 40 a 55 % hmotnostních.

Ve srovnání s jinými chladivý na bázi solí, například chloridu vápenatého nebo chloridu sodného, mají vodné roztoky chladivá podle předloženého vynálezu slabě alkalické a tedy korozi inhibující 30 vlastnosti. Přídavek pH-korekčních činidel a/nebo pufrovacích substancí není při použití oceli jako materiálu pro trubkové vedení tedy potřebný.

Známé inhibitory koroze, jako je například benztriazol, tolyltriazol a merkaptobenztriazol nejsou v chladivu podle předloženého vynálezu rozpustné nebo jsou rozpustné pouze velmi těžko. Dále je proto podle předloženého vynálezu navrženo přidávat k uvedenému chladivu jako inhibitor 35 koroze 1,2,4-triazol v koncentraci v rozmezí 10 až 2000 ppm, výhodně 500 až 1500 ppm. 1,2,4Triazol je v chladivu podle předloženého vynálezu úplně rozpustný. Dále se může alternativně nebo dodatečně přidávat jako inhibitor koroze borax v koncentraci v rozmezí 500 až 2500 ppm, výhodně v rozmezí 1000 až 1500 ppm.

-2CZ 288229 B6

V tabulce 2 jsou uvedeny výsledky pokusů na zkoušky koroze podle ASTM D 1384-87, přičemž hodnoty byly dosaženy s inhibitorem 1 1,2,4,-triazolem při koncentraci 100 ppm a s inhibitorem 2 při koncentraci 100 ppm 1,2,4-triazolu a 2500 ppm boraxu. Na obr. 2 je uvedeno grafické vyhodnocení tabulky 2 (znaménko zde znamená přírůstek hmoty).Tabulka 2

Materiál	úbytek (pm/a)
	1,2,4-triazol inhibitor 1	1,2,4-triazol/borax inhibitor 2	bez inhibitoru
SE-Cu F25 měď	-0,46	0,00	9,3
CuZn37 F38	-0,25	-0,26	20
mosaz
L-CuP6 tvrdá pájka	0,00	-0,44	29
St 12.03 ocel	6,5	1,8	49
A199 F14 hliník	1,2	5,0	19,8

Běžné nekovové materiály, jako jsou například elastomery z nitrilového kaučuku a chlorbutadienového kaučuku, jakož i plastomeiy z polyvinylchloridu, polyamidy a polyethyleny, jsou vůči chladivům podle předloženého vynálezu odolné. Stejné platí také pro již nějakou dobu používaná bezazbestová těsnění z aramidových vláken.

Mravenčan draselný je technicky obchodovaná látka, například v kožedělném průmyslu a je tedy k disposici v dostatečném množství za přijatelnou cenu.

Aby se zjistily nejmenší netěsnosti v trubkových vedeních, armaturách nebo aparátech, navrhuje se dále, aby se do chladivá podle předloženého vynálezu přidávalo barvivo, jako je například xylenolová oranž, v koncentraci 10 až 50 ppm, výhodně 20 až 40 ppm.

Další varianta vynálezu se vyznačuje tím, že se za nepřítomnosti inhibitoru boraxu přidá do chladivá indikátor pH, výhodně fenolftalein, v koncentraci < 100 ppm. Pomocí indikátoru pH, přidaného do chladivá, je lehce detekovatelný průnik amoniaku do chladivá. Zprvu bezbarvé chladivo se při přídavku fenolftaleinu jako indikátoru pH v případě průniku amoniaku zbarví červenofialově.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob provozu chladicího zařízení, vyznačující se tím, že se jako chladivo použije vodný roztok mravenčanu draselného, přičemž při teplotě chladivá -15 až -30 °C je koncentrace soli v roztoku v rozmezí 30 až 40% hmotnostních a při teplotě chladivá -30 až -55 °C je koncentrace soli v roztoku v rozmezí 40 až 55 % hmotnostních.

-3CZ 288229 B6
2. Způsob provozu chladicího zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do chladivá jako inhibitor přidá 1,2,4-triazol v koncentraci v rozmezí 10 až 2000 ppm, výhodně 500 až 1500 ppm.
3. Způsob provozu chladicího zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, 5 že se jako inhibitor přidá do chladivá borax v koncentraci v rozmezí 500 až 2500 ppm.
4. Způsob provozu chladicího zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se do chladivá přidá barvivo, jako je například xylenolová oranž.
5. Způsob provozu chladicího zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že se barvivo přidá v koncentraci 10 až 50 ppm, výhodně 20 až 40 ppm.
10 6. Způsob provozu chladicího zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se za nepřítomnosti inhibitoru boraxu přidá do chladivá indikátor pH, výhodně fenolftalein, v koncentraci < 100 ppm.