Рабочее тело для низкотемпературной компрессионной холодильной машины Советский патент 1985 года по МПК C09K5/04 F25B1/00 

Изобретение относится к составам рабо,чих низкотемпературных компрессионных холодильных машин, создаваемых на базе компрессоров объемного сжатия (например, поршневых ротационных, винтовых, мембранных) как со смазкой, так и без смазки деталей полостей сжатия {иа 1ример, пары поршень-цилиндр), и может быть применено для охлаждения на уровне 177 - 207 К приемников инфракрасного излучения, в электронике, криомедицине. Рабочие тела могут быть использованы также и в крупных холодильных установках, например, пищевой и химической промышленности.

Известно применение в низкотемпературных компрессионных холодильных машинах для получения температур охлаждения 177-207 К фреона-503 (R 503), представляющего азеотропную смесь фреона-23 (R23) и фреона-13 (R13) (смесь трнфторметана с трифторхлорметаном). Эта смесь, широко используемая в технике низких температур, обладает большой скрытой теплотой парообразования, пониженной температурой нормального кипения, низкойуде.чьнойхолодопроизводительностыо 11.

Недостатком известной смеси (R503) является необходимость применять масло ФМ 5,5 АП с низкими противоизносными качествами.

Кроме того, компрессор на R503 имеет высокую те.миературную напряженность обмоток встроенно о электродвигателя.

Наиболее близким к изобретению является рабочее тело, содержащее фреон-23 (R23) и нормальный бутан (RGOO). Применение этой смеси позволяет в 8 раз повысить холодопроизводительность низкотемпературной компрессионной холодильной маилины сравнению с R503 2.

Недостатками данной смеси (R23-R600) являются относите.шно болыпие затраты удельной .мощности н необходимость иоддержания низкого давления всасывания для обеспечения задаш-юй те.мпературы криостатирования, что может привести к вакууму в испарителе и попаданию из-за этого в систему воздуха.

Целью изобретения является разработка такого рабочего вепхества, которое при более высоко.м давлении всасывания имеет повышенное значение удельной холодоироизводительности и небольшие затраты мощности для сжатия.

Поставленная цель достигается тем, что рабочее тело, содержащее фреон-23 и нормальный бутан, дополнительно содержит фреон-14 (R14) при следующем соотношеО/пнии компонентов, мол.

фреон-14 5-15.

Фреон-3320-45

Нормальный бутан Остальное

На чертеже изооражена диаграмма фазовых равновесий.

Как следует из диаграммы, при постоянной температуре, например, Т 192 К (средняя температуры диапазона температур охлаждения 177-207 К рабочего тела) и.меется область АВСД несмеси.мости R14, R23 и R600, характеризующая изменение составов жидкой фазы смеси в зависимости от содержания в ней легкокипяш.его ком понента, т. е. R14. Внутри области АВСД проведены линии постоянных давлений (щтрихпунктирные отрезки), которые соответствуют давлениям всасывания. Наличие пшрокой области несмесимости у рабочего

тела приводит к тому, что температура его кипения в испарителе холодильной машины при изменении давлений всасывания составов, если они берутся из области АВСД где R14, R23 и R600 не смешиваются в жидкой фазе, является постоянной. Для обеспечения максимальной холодоироизво.дительности на температур1-п х уровнях 177- 207 К и при давлениях, превьмиающих атмосферное, в области воз.можных составов АВСД оказывается можно выделить соответствующую этому более узкую область

оптимальных составов авсде (заштрихована

Наличие в рабочем теле R600 позволяет

для смазки герметичного ко.мпрессора при

работе на смеси R14 - R23-R600, как и при

работе на смеси R23-R600, использовать холодильное масло ХФ 22с-16, противоизносные качества которого в 3 раза лучше соответствующих качеств низкотемпературного масла ФМ-5,6 АН.

Р-абочее тело для холодильной машины

приготавливают весовым способом.

В чистые, отвакуумированные и заранее взвешенные баллоны набирают заданное количество предварительно очищенных R14, R12 и R600. После этого каждый из баллонов, присоединяют к стенду и посредством о.хлаждения в жидком азоте проводят переконденсацию компонентов в ресивер холодильной .машины. Затем баллоны с незначительны.ми остатка.ми чистых R14; R23 и R600 взвешивают для уточнения концентрации приготовленного рабочего тела.

В результате проведенных исследований установлено, что описываемое рабочее тело при более высоком давлении всасывания, но несколько меньшей степени сжатия, чем у R23-R600 позволяет достичь той же температуры о.хлаждения, обеспечивая холодопроизводительность в 1,54 раза большую. Это объясняется тем, что величина изотермического дроссель-эффекта увеличивается из-за смещения рабочих давлений

холодильной машины в область более высоких значений и применения в большом количестве такого вещества, как Р600, которое имеет высокое собственное значение

,1134856.

34

дроссель-Эффекта. При использовании пред-потребляемую мощность в 1,4 раза, стоилагаемого рабочего тела холодильная маши-мость примерно в 1,45 раз по сравнению

на работает с давлением всасыванияс системой на R23-R600 с одинаковой хла0,22 МПа; существенно превышающим ат-допроизводительностью. При годовом объмосферное и, таким образом, исключающимеме производства в 1000 изделий эконопопадание воздуха в систему.мический эффект от вредрения этой смеси

На предлагаемой смеси холодильнаядля низкотемпературной компрессионной

машина имеет меньшие массу в 1,3 раза,холодильной мащины составляет 218000 руб.

РАБОЧЕЕ ТЕЛО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ, содержащее фреон-23 и нормальный бутан, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной холодопроизводительности и увеличения давления всасывания, оно дополнительно содержит фреон-14 при следующем соотношении компонентов, мол. %: Фреон-145-15 Фреон-2320-45 Нормальный бутан Остальное