MÔI CHẤT LẠNH
Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh, ga lạnh, hay môi chất lạnh) là chất mô giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn, môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống nhờ quá trình nén được thực hiện bởi máy nén.
CÁC MÔI CHẤT LẠNH THƯỜNG DÙNG
Amôniăc (R171)
Là một chất khi không màu, có mùi hắc, lỏng sôi ở áp suất khi quyển ở nhiệt độ -33.35oC. Amôniăc có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp với chu trình máy lạnh nén hơi dùng máy nén pittông, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, không dùng cho máy nén tuoocbin vì tỉ số áp suất quá thấp.
Tính chất vật lý: có áp suất ngưng tụ khá cao, nếu nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng là 37oC thì nhiệt độ ngưng tụ là 42oC. Áp suất lên tới 16.5 at. Nhiệt độ cuối tầm nén cao nên phải làm mát xinlanh bằng nước và hơi hút phải là hơi bão hòa, áp suất bay hơi thường lơn hơn 1 at và chỉ bị chân không khi nhiệt độ bay hơi thấp hơn 33.4oC. Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ. Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn. Khả năng hòa tan nước không hạn chế nên không có hiện tượng tắc ẩm, tuy vậy lượng nước trong hệ thống không được vượt quá 0.1% để đảm bảo hiệu suất làm việc của hệ thống. Không hòa tan dầu nên phải có bình tách dầu đẩy và các bình thu dầu tránh dầu đọng ở các thiết bị trao đổi nhiệt và máy nén phải có bơm dầu để bôi trơn và các chi tiết chuyển động. Amôniăc dẫn điện nên không dùng được trong các máy nén kín và nữa kín.
Tính chất hóa học: Phân hủy thành thành nitơ và hydro ở nhiệt độ 260oC, nhưng khi có mặt ẩm và bề mặt thép làm chất xúc tác thì ở nhiệt độ 120oC đã phân hủy, do vậy cần phải làm mát thật tốt đầu xylanh và khống chế nhiệt độ cuối tầm nén càng thấp càng tốt. Không ăn mòn kim loại đen, đồng thau phốt pho và phi kim loại chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim đồng nên không được dùng đồng trong máy nén lạnh amôniăc.
Tính an toàn: có khả năng cháy nổ , ở nồng độ 13.5 – 16% amôniăc sẽ cháy khi ở nhiệt độ khoảng 651oC, vì vậy các gian máy không được dùng ngọn lửa trần và phải được thông thoáng thường xuyên. Khi hỗn hợp với thủy ngân sẽ gây nổ nên không được dùng áp kế thủy ngân trong hệ thống amôniăc.
Tính chất sinh lý: độc hại với con người, gây kích thích niêm mạc mắt, dạ dày, co thắt cơ quan hô hấp, làm bỏng da. Làm giảm chất lượng sản phẩm bảo quản, làm biến màu rau quả.
Tính kinh tế: Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, bảo quản.
R22
Công thức hóa học CHClF2 là chất khí không màu, có mùi nhẹ, nặng hơn không khí, sôi ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ -40.8oC. Được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp,đặc biệt trong lĩnh vực điều hòa không khí, do có ảnh hưởng xấu đến môi trường (phá hủy tần ôzôn) nên cũng chỉ được phép sử dụng cho đến 2020.
Tính chất vật lý: Có áp suất ngưng tụ cao tương tự amôniăc, nhiệt độ ngưng 42oC, áp suất ngưng tụ 16.1 at. Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng vẫn cần làm mát đầu máy nén. Áp suất bay hơi thường cao hơn áp suất khí quyển, năng suất lạnh riêng thể tích gần bằng amôniăc nên máy nén lạnh tương đối gọn. Độ nhớt lớn, tính lưu động kém hơn amôniăc nên đường ống, cửa van lớn hơn. Hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho bôi trơn, đặc biệt trong khoảng nhiệt độ từ -20oC đến -40oC, R22 không hòa tan dầu nên người ta tránh không cho hệ thống lạnh dùng R22 làm việc ở chế độ nhiệt độ này. Không hòa tan nước nên có nguy cơ tắc ẩm. Không dẫn điện nên sử dụng tốt cho máy nén kín và nửa kín, cần lưu ý lỏng R22 dẫn điện nên không để lỏng lọt về máy nén tiếp xúc với phần điện của động cơ.
Tính chất hóa học: phân hủy ở nhiệt độ 550oC khi có chất xúc tác là thép, ở nhiệt độ cao hơn R22 sẽ tự phân hủy thành những chất rất độc hại. Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng gây trương phồng một số các chất hữu cơ như cao su và chất dẻo.
Tính an toàn: không cháy nổ nhưng khi phân hủy ở nhiệt độ cao sẽ sinh ra các sản phẩm rất độc hại.
Tính chất sinh lý: không độc hại cũng không sử dụng duy trì sự sống. Không làm biến chất sản phẩm bảo quản.
Tính kinh tế: đắt, nhưng dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ.
R12
Công thức hóa học CCl2F2, là chất khí không màu, có mùi nhẹ, nặng hơn không khí, nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là -29.8oC. Được sử dụng rất rộng rãi, đặc biệt trong các tủ lạnh cũ, nhưng do có mức độ phá hủy tần ôzôn lớn và hiệu ứng lồng kính cao nên đã không được phép sử dụng từ năm 1996, tuy nhiên trên thực tế, do các thiết bị sử dụng R12 vẫn hoạt động nên thời hạn này được kéo dài thêm 10 năm đối với các nước đang phát triển và do vậy hiện nay lượng R12 trên thị trường ngày càng ít đi.
Tính chất vật lý: Có áp suất luân ngưng tụ trung bình, với nhiệt độ ngưng tụ 42oC, áp suất ngưng tụ khoảng 10atm. Nhiệt độ cuối tầm nén thấp, áp suất bay hơi thấp hơn 1 at. Năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ (khoảng 60% của amôniăc) nên lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống cũng lớn lên, vì vậy chỉ thích hợp cho hệ thống có công suất nhỏ (như tủ lạnh gia đình). Khả năng trao đổi nhiệt kém hơn của amôniăc.
R134A
R134A có công thức hoá học CH2F-CF3, là môi chất lạnh không chứa chlorine trong thành phần hoá học nên chỉ số ODP = 0, R134A đã được thương mại hoá trên thị trường và dùng để thay thế cho R12 ở nhiệt độ cao và trung bình, đặc biệt là điều hoà không khí trong ô tô, điều hoà không khí nói chung, máy hút ẩm và bơm nhiệt. Ở giải nhiệt độ thấp R134A không có những đặc tính thuận lợi, hiệu quả năng lượng rất thấp nên không thể dùng được, R134A cũng có những tính chất tương tự như R12 :
Không gây cháy nổ, không độc hại, không ảnh hưởng sấu đến cơ thể sống.
Tương đối bền vững về mặt hoá học và nhiệt.
Không ăn mòn các kim loại chế tạo máy, có các tính chất vật lý phù hợp . . .
Cũng như R12, R134A phù hợp hầu hết các kim loại, phi kim loại và hợp kim chế tạo máy, như kẽm , magie, chì và hợp kim nhôm với thành phần magie lớn hơn 2% khối lượng. Đối với phi kim loại R134A có tính phù hợp cao hơn.
Tuy R134A là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học hãng DOPONT thì cần chú ý rằng khi trộn R134A với một loại khí hoặc lỏng nào đó gây cháy nổ thì sẽ tạo ra một chất gây cháy vì thế không được trộn lẫn R134A với bất kỳ chất khí hoặc lỏng nào gây cháy nổ.
Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp alkylbenzol không hoà tan R134A. Nếu điều kiện yêu cầu R134A phải hoà tan trong dầu thì cần phải chọn các loại dầu polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG hoặc plyclesters POE. Khi thay thế môi chất lạnh, dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận và hỏi các nhà sản xuất về cách ứng dụng cho các trường hợp cụ thể .