Зміст
Компресор працює справно, тиск у нормі, а холодильна установка все одно не виходить на потрібну температуру. У більшості таких випадків причина криється в одному параметрі, який рідко пояснюють докладно: температурі кипіння фреону. Це не довідкова цифра з таблиці, а фізична величина, від якої залежить ефективність усього контуру, від побутового кондиціонера до промислового чиллера на кілька сотень кіловат холоду.
Що таке температура кипіння фреону
Температура кипіння фреону означає температуру, за якої холодоагент переходить з рідкого стану в газоподібний за певного тиску. Вода кипить за 100°C, тому що атмосферний тиск становить приблизно 1 бар. Фреони влаштовані інакше: більшість із них закипає за мінусових температур навіть при звичайному атмосферному тиску, і саме ця властивість робить їх придатними для холодильних циклів.
Відповідь на питання, що таке температура кипіння фреону, найкраще шукати не в довіднику, а в самому холодильному контурі. У випарнику холодоагент забирає тепло з повітря, води або розсолу за рахунок кипіння: рідина перетворюється на пару, поглинаючи теплоту пароутворення. Чим нижча точка кипіння фреону при робочому тиску в контурі, тим нижчу температуру можна отримати на виході з випарника.
Тут криється поширена помилка новачків: точка кипіння фреону не є фіксованою константою, як температура кипіння води за нормальних умов. Вона щоразу підлаштовується під тиск, який створює компресор і регулює терморегулювальний вентиль. Це і робить холодильний цикл керованим процесом, а не просто фізичним явищем.
Температура кипіння фреону: таблиця для основних холодоагентів
Кожен фреон має власну температуру кипіння при атмосферному тиску 101,3 кПа. Ці значення слугують відправною точкою для розрахунку роботи холодоагенту в реальній системі під тиском, тому таблиця кипіння фреону завжди починається саме з них.
|
Холодоагент |
Тип |
Температура кипіння, °C (1 атм) |
|
R22 |
ГХФУ |
-40,8 |
|
R134a |
ГФУ |
-26,3 |
|
R404A |
суміш |
-46,6 |
|
R407C |
суміш |
-43,6 |
|
R410A |
суміш |
-51,6 |
|
R32 |
ГФУ |
-51,7 |
|
R507A |
суміш |
-47,1 |
|
R290 (пропан) |
вуглеводень |
-42,1 |
|
R717 (аміак) |
природний |
-33,3 |
|
R744 (CO2) |
природний |
-78,5 |
Ці цифри пояснюють, чому R410A і R32 витіснили R22 у більшості сучасних чиллерів: нижча точка кипіння фреону дозволяє ефективніше працювати при менших об'ємах холодоагенту в контурі.
Залежність температури кипіння фреонів від тиску
Точку кипіння фреону не варто вважати сталою величиною. Вона змінюється залежно від тиску в контурі за принципом: чим вищий тиск, тим вища температура кипіння, і навпаки. Цей зв'язок описує рівняння Клаузіуса-Клапейрона, і саме на ньому побудована робота будь-якої холодильної машини, від невеликого спліт-блока до промислового чилера.
На практиці інженеру не потрібно рахувати це рівняння вручну: достатньо пам'ятати головний принцип і мати під рукою таблицю тиску фреону для конкретного холодоагенту. Компресор підвищує тиск фреону на стороні нагнітання, тому холодоагент конденсується, тобто переходить назад у рідину, при набагато вищій температурі, ніж закипає при атмосферному тиску. Наприклад, R410A закипає за -51,6°C в умовах атмосферного тиску, але при робочому тиску конденсації близько 28-30 бар той самий фреон конденсується вже за +45...+50°C. Різниця в понад 90 градусів між цими двома станами і є принципом, на якому тримається холодильна техніка.
Саме залежність температури кипіння фреонів від тиску лежить в основі всього холодильного циклу. У випарнику підтримується знижений тиск, щоб фреон кипів за низької температури і забирав тепло з середовища. У конденсаторі тиск підвищений, щоб пара віддавала тепло і поверталася в рідкий стан.
На схемі видно практичне застосування залежності: у випарнику низький тиск утримує точку кипіння фреону в мінусовій зоні, а в конденсаторі високий тиск піднімає температуру переходу пари в рідину вище кімнатної.
Розгорнута таблиця тиску фреону і температури кипіння
На практиці інженери не рахують рівняння щоразу вручну, а користуються готовою таблицею кипіння фреону, яка одразу пов'язує тиск із температурою насичення для конкретного холодоагенту. Нижче розгорнута таблиця тиску фреону для восьми поширених холодоагентів у робочому діапазоні від -40°C до +60°C. Тиск наведено як надлишковий, тобто саме те значення, яке показує манометр на сервісному колекторі відносно атмосферного тиску.
|
Темп., °C |
R22 |
R134a |
R404A |
R407C |
R410A |
R507A |
R717 (аміак) |
R600a |
|
-40 |
0,05 |
-0,48 |
0,32 |
-0,16 |
0,73 |
0,39 |
-0,28 |
-0,71 |
|
-30 |
0,64 |
-0,15 |
1,04 |
0,37 |
1,71 |
1,15 |
0,19 |
-0,53 |
|
-20 |
1,46 |
0,33 |
2,02 |
1,12 |
2,98 |
2,18 |
0,90 |
-0,27 |
|
-10 |
2,55 |
1,01 |
3,32 |
2,16 |
4,72 |
3,54 |
1,91 |
0,09 |
|
0 |
3,98 |
1,93 |
5,03 |
3,57 |
6,98 |
5,29 |
3,29 |
0,57 |
|
10 |
5,80 |
3,14 |
7,18 |
5,28 |
9,76 |
7,51 |
5,15 |
1,21 |
|
20 |
8,10 |
4,72 |
9,86 |
7,63 |
13,35 |
10,25 |
7,57 |
2,02 |
|
30 |
10,90 |
6,70 |
13,14 |
10,65 |
16,65 |
13,63 |
10,67 |
3,05 |
|
40 |
14,30 |
9,16 |
17,11 |
14,25 |
22,90 |
17,74 |
14,55 |
4,32 |
|
50 |
18,30 |
12,18 |
21,90 |
18,70 |
29,50 |
22,75 |
19,33 |
5,86 |
|
60 |
23,20 |
15,81 |
27,62 |
24,20 |
не застосовується |
28,85 |
25,14 |
7,72 |
Тиск у таблиці подано в барах. Позначка «не застосовується» означає, що за такої температури холодоагент виходить за межі свого типового робочого діапазону.
Для R32, який дедалі частіше замінює R410A в нових чиллерах і кондиціонерах, довідники зазвичай подають тиск в абсолютних величинах, тому змішувати ці дані з таблицею вище не варто. Окрема таблиця для R32:
|
Темп., °C |
R32, бар (абсолютний тиск) |
|
-10 |
6,2 |
|
0 |
8,8 |
|
10 |
12,2 |
|
20 |
16,5 |
|
30 |
21,8 |
|
40 |
28,2 |
|
50 |
35,8 |
Манометр на сервісному колекторі показує саме тиск, а не температуру. Реальну температуру кипіння в конкретній точці контуру монтажник визначає за такою таблицею тиску фреону або за шкалою манометра, розміченою під конкретний холодоагент.
Графік наочно показує головний висновок цього розділу: криві різних фреонів мають схожу форму, але проходять на різній висоті. За однакової температури кипіння R410A вимагає суттєво вищого тиску, ніж R22 чи аміак, а це напряму впливає на вибір компресора, трубопроводів і запобіжної арматури під час проєктування системи.
Навіщо ці дані потрібні на практиці
Розуміння того, що таке температура кипіння фреону і як вона пов'язана з тиском, впливає на кілька практичних завдань:
- Діагностика несправностей. Занижений або завищений перегрів на випарнику одразу вказує на нестачу чи надлишок фреону в контурі.
- Підбір обладнання. Розрахунок випарника й конденсатора неможливий без точки кипіння фреону при робочих параметрах контуру.
- Контроль безпеки. Знання залежності тиску й температури кипіння дозволяє вчасно помітити небезпечне підвищення тиску, наприклад через неконденсовані гази в системі.
- Перехід на інші холодоагенти. Заміна R22 на R410A чи R32 вимагає перерахунку робочих тисків, оскільки в кожного фреону своя температура кипіння і своя крива насичення.
Коли варто звернутися до фахівців
Знати температуру кипіння фреону і вміти читати таблицю тиску фреону корисно для будь-якого технічного фахівця. Але коли йдеться не про побутовий кондиціонер, а про промисловий чиллер, градирню чи холодильний контур виробничого об'єкта, розрахунок ускладнюється: додається потужність обладнання, тип холодоагенту, температурний режим і специфіка виробничого процесу.
Фахівці компанії «Термоком ВК» проконсультують і підберуть чиллер, градирню або іншу промислову холодильну техніку під конкретні задачі вашого об'єкта, з урахуванням холодоагенту, робочих тисків і потрібного температурного режиму. Звертайтеся: розрахуємо параметри та підберемо обладнання, яке впорається з вашим навантаженням.
Температура кипіння фреону: часті питання
Зібрали запитання, які найчастіше ставлять про температуру кипіння фреону та її вплив на роботу холодильного обладнання.
Яка температура кипіння фреону?
Це залежить від конкретного холодоагенту. При атмосферному тиску R22 закипає за -40,8°C, R134a за -26,3°C, R410A за -51,6°C, а R32 за -51,7°C. Повну таблицю значень для десяти поширених фреонів наведено в статті вище.
Чому фреон кипить при мінусовій температурі?
Фреони спеціально підбирають за цією властивістю: щоб холодоагент забирав тепло з повітря чи води за низьких температур, його точка кипіння має бути значно нижчою за робочу температуру середовища. На відміну від води, яка кипить за 100°C, більшість фреонів переходять у газ вже за мінусових значень навіть при звичайному атмосферному тиску.
Як тиск впливає на температуру кипіння фреону?
Напряму: що вищий тиск у контурі, то вища температура кипіння фреону, і навпаки. Саме тому у випарнику підтримують знижений тиск, щоб холодоагент кипів за мінусової температури й забирав тепло, а в конденсаторі тиск підвищують, щоб та сама речовина перейшла назад у рідину вже за плюсової температури.
Чим відрізняються R22 і R410A за температурою кипіння?
R22 закипає за -40,8°C, R410A за -51,6°C, тобто атмосферні точки кипіння в них близькі. Але за робочих температур R410A вимагає суттєво вищого тиску, ніж R22, а отже, компресор, трубопроводи й запобіжна арматура для цих холодоагентів не взаємозамінні без перерахунку.
Де взяти таблицю тиску фреону для розрахунків?
Розгорнуту таблицю з тиском для восьми поширених холодоагентів у діапазоні від -40°C до +60°C ми навели вище в статті. Якщо потрібно підібрати обладнання під конкретний холодоагент і робочий тиск, фахівці «Термоком ВК» проконсультують і допоможуть з розрахунком чиллера, градирні чи іншої промислової холодильної техніки.
