Уважаемый посетитель! Сайт www.ozoneprogram.ru использует файлы cookie и похожие технологии, чтобы с помощью достоверной и персонализированной информации улучшить работу сайта, повысить его эффективность и удобство. Продолжая просмотр сайта, вы соглашаетесь на использование файлов cookie в соответствии с предупреждением об использовании файлов cookie на сайте www.ozoneprogram.ru. Если вы не согласны с использованием файлов cookie, настройте браузер или откажитесь от посещения сайта. Закрыть
Вывод озоноразрушающих веществ
и фторсодержащих газов в Российской Федерации
Назад

Диоксид углерода. Описание технологии

Физико-химические свойства:

  • химическая формула — CO2 (двуокись углерода, углекислый газ);
  • точка сублимации (кипения) при 101,3 кПа: -78,4 °C;
  • критическая температура: 31,1 °С;
  • критическое давление (абс.): 73,6 бар;
  • растворим в воде.

Получение

В промышленных количествах диоксид углерода выделяется из дымовых газов или получается, как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов или производстве алкоголя.

Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха, как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.

Воздействие на человека и окружающую среду

Диоксид углерода негорюч и нетоксичен. Этот газ входит в состав атмосферного воздуха, где его содержание составляет около 0,04%. Повышение концентрации CO2 во вдыхаемом воздухе негативно отражается на самочувствии человека.

Практический предел концентрации (ППК) для CO2 равен 0,07 кг/м3, это в несколько раз меньше ППК ГФУ и ГХФУ. Это ограничивает максимально допустимое количество хладагента в системе, которое для помещений без вентиляции вычисляется по формуле ППК×V (где V—объем помещения).

Помимо концентрации в воздухе при утечке, фактором риска при использовании с CO2 является высокое рабочее давление. Для предотвращения аварийных ситуаций необходима установка предохранительных клапанов и реле давления.

Диоксид углерода имеет нулевую ОРС, а его способность влиять на климат принята за единицу измерения потенциала глобального потепления. Следует отметить, что ПГП многих традиционных ХФУ/ГХФУ/ГФУ-хладагентов значительно (в сотни и тысячи раз) превышает ПГП диоксида углерода.

Применение

Диоксид углерода применяется в холодильной отрасли с XIX века. Пик его популярности как хладагента пришелся на 1920-30-е годы, после чего он был вытеснен синтетическими фреонами. В международной номенклатуре хладагентов (R-нумерации) диоксид углерода (углекислый газ, CO2) обозначается R744.

В конце XX века вред, наносимого окружающей среде озоноразрушающими хладагентами и фторсодержащими парниковыми газами фреонами, заставил холодильную отрасль вновь обратить внимание на CO2, как хладагент с нулевой озоноразрушающей способностью (ОРС) и потенциалом глобального потепления (ПГП), равным 1.

Помимо безопасности для окружающей среды, заслуживают внимания термодинамические свойства диоксида углерода: высокая теплопроводность, относительно низкая вязкость, низкая критическая температура, высокая температура тройной точки, плотность газа, обеспечивающая высокую эффективность теплообмена между хладагентом и воздухом, высокие значения давления, из-за чего потеря давления в трубопроводе мало влияет на эффективность охлаждения, высокая объемная производительность, благодаря чему системы на CO2 компактнее оборудования с аналогичными характеристиками, использующими другие хладагенты.

CO2 может использоваться в качестве хладагента как в субкритических, так и в транскритических холодильных системах.

Диапазон рабочих температур и давлений субкритического цикла находится ниже критической точки и выше тройной точки. Это «классический» холодильный цикл парокомпрессионной холодильной машины, в котором тепло передается от менее нагретого тела (среды) более нагретому за счет изменений агрегатного состояния хладагента, сопровождающихся поглощением или выделением тепловой энергии.

Субкритические системы на CO2 отличаются простотой, однако при их проектировании и эксплуатации следует учитывать такие факторы, как ограничения температур и высокие значения давления.

Транскритическим называют цикл охлаждения, в котором отвод тепла от хладагента происходит при температурах, превышающих критическую (31,1 °С), так что конденсации при этом не происходит. В конструкции транскритических холодильных систем отсутствует конденсатор. Вместо него используется газоохладитель.

Простейшая транскритическая установка состоит из компрессора, газоохладителя, испарителя и расширительного устройства (дроссельного отверстия или капиллярной трубки). В простейших установках нет регуляторов давления, и они, следовательно, работают при оптимальном высоком давлении и максимальной производительности при данных неизменных условиях работы.

Одна из наиболее перспективных для применения — транскритическая бустерная система. «Бустерной» система называется из-за использования дополнительных (бустерных) низкотемпературных компрессоров. Типичная транскритическая углекислотная бустерная система разделяется на три секции: высокого, среднего и низкого давления.

Секция высокого давления начинается с компрессора высокого давления, проходит через газоохладитель и теплообменник на всасывающей линии, а заканчивается клапаном регулирования высокого давления. Расчетное давление в этой секции, как правило, составляет от 90 до 120 бар.

Секция среднего давления начинается от расширительного клапана высокого давления, где поток разделяется на газ и жидкость в ресивере.

Газообразная фаза отводится во всасывающую линию компрессора высокого давления через перепускной клапан. Жидкая фаза подается к расширительным клапанам, где происходит ее расширение перед подачей в низкотемпературный и среднетемпературный испарители.

Газ из низкотемпературного испарителя сжимается в низкотемпературном компрессоре и смешивается с газами, поступающими из среднетемпературного испарителя и перепускной линии. Отсюда газ подается во всасывающую линию компрессора высокого давления и заполняет контур.

Расчетное давление в среднетемпературной секции обычно составляет 40–45 бар, а в низкотемпературной секции — 25 бар. При этом все чаще среднетемпературная и низкотемпературная секции рассчитываются на одинаковое давление.

Наиболее широко CO2 применяется в каскадных системах. Существуют различные виды каскадных холодильных систем на CO2: с непосредственным кипением, с насосной циркуляцией, с вторичным рассольным контуром, а также комбинации этих систем. Каскадная система состоит из двух изолированных холодильных контуров, сопряженных через каскадный теплообменник. В качестве хладагента на низкотемпературной стороне используется CO2, а на высокотемпературной стороне — углеводороды, гидрофторуглероды (ГФУ) или аммиак. Высокотемпературного хладагента для каскадной системы требуется очень немного (значительно меньше по сравнению с обычной системой аналогичной производительности на том же хладагенте).

Дополнительные материалы