مبردها (مبرد): انواع، خواص و کاربردها

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

مبرد چیست؟ اینها مایعات خاصی هستند. از آنها در تهویه مطبوع و یخچال استفاده می شود. مبرد در هنگام جذب گرما از مایع به گاز و هنگامی که کمپرسور گاز را فشرده می کند به مایع برمی گردد. انتخاب مبرد ایده آل بر اساس خواص ترمودینامیکی است. باید خورنده، ایمن، غیر سمی و غیر قابل اشتعال باشد.

تاریخچه مختصر مبرد

دانشمند بلژیکی فردریک سوورث در اواخر دهه 1890 در سنتز CFC ها پیشگام بود. کشف او پس از جایگزینی کلرید در تتراکلرید کربن با فوتورید برای سنتز CFC-11 و CFC-12 رخ داد. در اواخر دهه 1920، توماس میدگلی جونیور فرآیند سنتز را بهبود بخشید و استفاده از CFC ها را به عنوان مبرد برای جایگزینی آمونیاک، کلرومتان و دی اکسید گوگرد که معمولاً در آن زمان استفاده می شد، به چالش کشید.

آنها مضر، قابل اشتعال و برخی حتی سمی بودند. شایع ترینمبرد یک CFC بود به نام فریون - نام تجاری DuPont برای یخچال "R-12". با توجه به الزامات دهه 30 قرن گذشته، این مبردها ایده آل، مبتنی بر علمی و ایمن تر، گازهای غیرخورنده و ارزان به نظر می رسید.

تا دهه 1970 بود که مولکول های کلر به طور کامل لایه اوزون را از بین می برد و ممنوع شد. در دهه 1970، دانشمندان دریافتند که آمونیاک مبرد با نفوذ اشعه مادون قرمز به داخل آنها تداخل می کند، زیرا آنها در جو جمع می شوند و باعث انتقال گرما می شوند که منجر به تغییرات آب و هوایی می شود، بنابراین این ترکیب ممنوع شد.

در دهه های 1990 و 2000، CFC ها با HCFC ها (هیدروکلروفلئوروکربن ها) جایگزین شدند و رایج ترین HCFC "R-22" است که اثرات مخرب بسیار کمتری بر ازن داشت، با این حال هنوز خطرناک بود. برای حل مشکل تخریب لایه ازن، دانشمندان HFCهایی را ارائه کردند که حاوی کلر نبود. با این حال، آنها بعداً متوجه شدند که HFC هنوز از طریق گازهای گلخانه ای به محیط زیست آسیب می رساند.

انواع مدرن رسانه های تبرید

کمیسیون اروپا دستور داده است که مبرد R134A برای خودروهای سواری دارای گواهینامه فروخته شده در اتحادیه اروپا استفاده نشود. این دستور در ابتدا برای 1 ژانویه 2011 در نظر گرفته شده بود. با این حال، از آنجایی که مبرد جدید هنوز در بازار عمومی در دسترس نبود، این مهلت تا 1 ژانویه 2013 تمدید شد.

شروع از ژانویه 2017، همه به تازگی ثبت نام کرده اندخودروها باید از مبرد جایگزین استفاده می کردند. در سال 2018، تنها 60 درصد از خودروهای سواری جدید ساخت اروپا از مبرد ایمن استفاده می کنند. خودروهایی که خارج از اتحادیه اروپا فروخته می‌شوند همچنان از R134A یا مبرد خطرناک‌تری استفاده می‌کنند.

انواع اصلی مبرد:

1. CFCs - chlorofluorocarbons.
2. HCFC - هیدروکلرو فلوئوروکربن.
3. HFC – HydroFluoroCarbons.

با این حال، همه آنها به دلیل اثرات زیست محیطی جایگزین شده اند یا در آینده نزدیک جایگزین خواهند شد. مبرد HFO اکنون شروع به جایگزینی CFC ها کرده است زیرا پتانسیل گرمایش جهانی بسیار کمتری دارند و ازن را تخریب نمی کنند، اگرچه برخی از آنها بسیار قابل اشتعال هستند. در حال حاضر نسل 4 مبرد وارد بازار شده است که دارای خواص ترمودینامیکی عالی و سازگار با محیط زیست است.

انتخاب جایگزین برای R12

مبرد

R12 هنوز به طور گسترده در کاربردهای تبرید استفاده می شود. در واقع، یافتن مبردی که بتواند در شرایط عملیاتی جایگزین این مبرد جهانی شود، بسیار دشوار بود. R134A مناسب ترین برای این اهداف است.

مقایسه R134A و R12:

1. ظرفیت در دمای اواپراتور -7 درجه سانتیگراد برای هر دو مبرد یکسان است و کمتر از -7 درجه سانتیگراد، اگر R12 با مبرد r134A جایگزین شود، اثر خنک کنندگی قابل توجهی از بین خواهد رفت. در چنین مواردی توصیه می شود به جای جایگزینی R134A از مخلوطی از مبردها استفاده کنید. فریون 134 برای دمای پایین نیز قابل استفاده استموقعیت ها.
2. ضرایب انتقال حرارت برای R134A بالاتر از R12 است. اگر آنها در همان فاز مایع وجود داشته باشند، ضریب انتقال حرارت مبرد R134A 27-37٪ بیشتر و در فاز گاز 37-45٪ بیشتر است. اگر آنها در دو فاز مایع و گاز وجود داشته باشند، ضریب انتقال حرارت برای R134A 28٪ تا 34٪ در اواپراتور و 35 تا 41٪ در کندانسور بیشتر است.
3. اثر خنک کنندگی R134A حدود 22 درصد بیشتر از R12 است. بنابراین، دبی جرمی R134A مورد نیاز در هر تن تبرید حدود 18 درصد کمتر از R12 است. این بدان معناست که برای یک ظرفیت معین از سیستم تبرید، مقدار مورد نیاز آن 18 درصد کمتر از R12 است. یعنی در تمام تجهیزاتی که R12 با فریون 134 جایگزین می شود، مقدار مبردی که باید شارژ شود کمتر از R12 است. با این حال، حجم ویژه R134A کمی بزرگتر از R12 است، بنابراین برای همان مقدار مبرد، حجم اشغال شده توسط R134A بزرگتر از R12 است.
4. افزایش اثر خنک کنندگی R134A با افزایش حجم ویژه آن جبران می شود. بنابراین، R134a شارژ شده در سیستم های اصلاح شده باید 5 تا 10٪ کمتر از R12 باشد.

تبدیل R12 به R134A

برخی از تاسیسات اولیه از آمونیاک به عنوان مبرد استفاده می کردند. با این حال، اکثر خودروهای مدرن ساخته شده قبل از سال 1995 از R12 استفاده می کردند. R12 یک مبرد ic2 از نظر فناوری پیشرفته و کارآمد بود، اما بعداً مشخص شد که یک گاز تخریب کننده لایه ازن است و تولید و استفاده از آن محدود شد.

بعد از سال 1995 با R134A جایگزین شد و هنوز هم هستدر بسیاری از خودروها استفاده می شود. اگر خانواده یک ماشین قدیمی با سیستم تهویه مطبوع R12 داشته باشد، در صورت نشتی یا تعمیر، رانندگان با مشکلات بزرگی در پر کردن چنین سیستمی مواجه می شوند. صنعت شروع به تولید آداپتورهای ویژه کرد و پس از آن فرآیند تبدیل سیستم به R134A ساده شد.

تغییر در سیستم خنک کننده

برای تبدیل R12 به R134A، فقط باید چند تغییر کوچک در سیستم ایجاد شود. خوشبختانه کمپرسور مورد استفاده در سیستم قدیمی R12 همچنان با مبرد R134A کار می کند و به همان اندازه کارآمد خواهد بود. کندانسور و اواپراتور فقط مبدل های حرارتی هستند، بنابراین برای راه اندازی مبرد دیگری نیز نیازی به تعویض ندارند.

یکی از قطعاتی که باید عوض شود، خشک کن است. آخرین عنصر سیستم که نیاز به تغییر دارد پورت های فشار هستند. R134A از پورت های مختلفی برای شارژ سیستم و اندازه گیری فشار استفاده می کند، بنابراین پورت های قدیمی R12 باید برداشته شده و جایگزین شوند یا با آداپتورها تکمیل شوند. پس از خرید تجهیزات لازم، مبرد و روغن قدیمی را خارج کنید. هنگام نصب یک مبرد جدید ic2، روغن PAG سازگار با R134A نیز باید اضافه شود تا کمپرسور روغن کاری شود.

بعد از تبدیل یک سیستم از R12 به R134A، مهم است که فشار سیستم را برای چند روز بررسی کنید تا مطمئن شوید همه چیز به درستی کار می کند. اگر نشتی کوچکی در سیستم مشاهده شد، Red Angel A/C Stop Leak را برای آب بندی اعمال کنیدسیستم.

مبردها ایمن تر از فریون هستند

HCFC R-22 معمولی که برای دهه ها مورد استفاده قرار گرفته است، آنقدرها که کارشناسان زمانی فکر می کردند برای محیط زیست خوب نیست. آژانس حفاظت از محیط زیست برای حذف تدریجی مبرد کار کرد و در نهایت آن را به طور کامل ممنوع کرد. مرحله خروج از R-22 در سال 2010 آغاز شد. تا سال 2020، استفاده از مبرد به شدت محدود خواهد شد و تا سال 2030 کاملاً ممنوع خواهد شد.

دوستدار محیط زیست ترین مبردهایی که در حال حاضر در بازار موجود است "R-290" و "R-600A" هستند. آنها HCs یا هیدروکربن هستند و نام شیمیایی آنها "Propane" برای R-290 و "Isobutane" برای R-600A است. آنها 100٪ بدون هالوژن هستند، پتانسیل تخریب لایه ازن ندارند و از نظر گرمایش جهانی بالقوه کم خطرترین هستند. آنها همچنین بسیار کارآمد انرژی هستند، اما به دلیل هیدروکربن بودن بسیار قابل اشتعال هستند. در حال حاضر، "سبز" ترین انواع مبردها R134A، R-407C، R-410A هستند. سازندگانی که این مبردها را تولید می کنند ادعا می کنند که این مواد کاملا بی خطر هستند.

سیلندر با فریون R134A

با کشف اثرات مخرب مبردهای CFC و HCFC بر لایه ازن، این گروه به طور گسترده ای به عنوان جایگزین مورد استفاده قرار گرفت. مبرد در یخچال R134A هیدروفلوئوروکربن (HFC) است که پتانسیل تخریب لایه ازن صفر دارد و اثر گلخانه ای کمی دارد.

مبرد R134Aیک ترکیب شیمیایی تترا فلوئورواتان است که از دو اتم کربن، دو اتم هیدروژن و چهار اتم فلوئور تشکیل شده است. فرمول شیمیایی آن CF3CH2F است. وزن مولکولی مبرد R134A 133.4 و نقطه جوش آن 26.1 درجه سانتیگراد است. R134A غیر قابل اشتعال و غیر منفجره است، دارای سمیت طبیعی و پایداری شیمیایی خوب است، تا حدودی میل ترکیبی بالایی برای رطوبت دارد.

R134A از نظر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی کلی بسیار شبیه به R12 است. بنابراین، جایگزینی عالی محسوب می شود. خواص مبرد R134 به شرح زیر است:

1. دمای احتراق خودکار - 770 درجه سانتی گراد.
2. نرخ تخریب لایه ازن - 04.
3. حلالیت در آب 0.11 درصد وزنی 25 C.
4. دمای بحرانی - 122 درجه سانتی گراد.
5. کد رنگ: آبی روشن.
6. پتانسیل گرمایش جهانی (GWP)1200.
7. دمای مبرد، نقطه جوش -26.1 درجه سانتی گراد.

خواص ترمودینامیکی R-407C

از نظر خواص، با ویژگی های موجود در R-22 مطابقت دارد. R-407C یک جایگزین معمولی مبرد برای کسانی است که به دنبال ارتقاء تجهیزات R-22 هستند. مخلوط هیدروفلوئوروکربن ها شامل پنتا فلوئورواتان، دی فلورومتان و 1، 1، 1، 2-تترافلوئورواتان است. یک مبرد جایگزین پرکاربرد که در سیستم های تهویه مطبوع بسته بندی شده و سیستم های جداسازی بدون جاروبک و همچنین سیستم های تهویه مطبوع سبک و انبساط مستقیم در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی رایج است. R-407C همچنین در سیستم های تبرید با دمای متوسط و در بسیاری از آنها کار می کندلوازم جدید.

تجهیزات جدید با استفاده از نیتروژن به عنوان شارژ نگهدارنده با R-407C به دلیل استفاده از اسانس پلیول بهترین عملکرد را دارند. در حالی که دستگاه‌های جدید و سیستم‌های تبرید رایج‌تر هستند، R-407C را می‌توان در برخی از سیستم‌های R-22 ارتقا داد، اگر تعویض روغن در این روش لحاظ شود. این جایگزین برای فریون به دلیل پتانسیل تخریب لایه ازن صفر آن، سازگار با محیط زیست در نظر گرفته می شود.

پتانسیل تخریب لایه ازن R-404A

در این مبرد 0 است، درست مانند R-407C و R-134A. اغلب برای سیستم های تبرید که به دمای -45 تا 15 درجه سانتیگراد نیاز دارند استفاده می شود. به دلیل دامنه دمای عملیاتی گسترده ای که دارد در کاربردهای حمل و نقل تجاری و صنعتی بسیار کاربرد دارد. بسیار شبیه R-22 است و عملکرد بهتری را ارائه می دهد. از آنجایی که R-404A به سرعت به هوا یا آب واکنش نشان نمی دهد، برای بسیاری از مصارف بی خطر در نظر گرفته می شود. همچنین غیر قابل اشتعال، بی رنگ و بی بو است.

با این حال، مانند هر مبرد دیگری، کاربران همیشه باید اقدامات احتیاطی مناسب را برای محافظت از خود انجام دهند. تماس مستقیم با R-404A همچنان می تواند باعث سرمازدگی شود و قرار گرفتن بیش از حد در معرض آتش یا گرما می تواند باعث پارگی مخزن شود. R-404A نسبتاً رایج است و برای خرید در فروشگاه هایی که در ارائه محصولات گرمایشی و سرمایشی تخصص دارند در دسترس است.

مخلوطی از دو مبرد هیدروفلوئوروکربن، دی فلورومتان و پنتا فلوئورواتان است.یک مبرد تخریب کننده نئوزون که بازده انرژی بهتری نسبت به R-22 و R-407C ارائه می دهد و از کلر در فرمولاسیون خود استفاده نمی کند. به دلیل فشار و ظرفیت خنک کنندگی بالاتر به عنوان جایگزینی برای R-22 مناسب تر است.

ویژگی R-410A

اگر کاربران تصمیم به خرید دستگاه هایی دارند که از R-410A استفاده می کنند، این روند معمولاً بسیار ساده است. در واقع، بسیاری از شرکت های تهویه مطبوع و تبرید واحدهایی را به طور خاص برای استفاده با R-410A می سازند. اگرچه در تبریدهای تجاری، تهویه مطبوع و یخچال ها محبوبیت بیشتری دارد، مهم است که توجه داشته باشید که این جایگزین فریون در واحدهای A/CR-22 کار نمی کند.

مبرد

R-410A دارای درجه فشار بالاتری هستند، بنابراین یک گیج منیفولد متفاوت از آنچه که معمولاً در R-22 استفاده می شود مورد نیاز است. مبرد باید به صورت مایع و فقط در فواصل کوتاه شارژ شود. R-410A با چندین نام تجاری فروخته می شود: AZ-20، Suva410A، GenetronR410A، Forane410A، EcoFluo rR410 و Puron. خرید آنلاین و فروشگاه های تخصصی بسیار آسان است.

تهویه مطبوع خودرو

دستورالعمل اتحادیه اروپا در سال 2006 همه خودروهای جدید فروخته شده در اتحادیه اروپا را ملزم می کند که مجهز به مبرد با پتانسیل کم گرمایش جهانی (GWP) باشند. این محدودیت روی 150 GWP تنظیم شده است که YF در حال حاضر می تواند ارائه دهد. مزیت آن خاصیت دفع خود است - تقریباً در جو کاملاً تجزیه می شودیازده روز.

علیرغم اینکه HFO1234yf به عنوان مبرد جدید پذیرفته شد، آلمان شک داشت. دایملر و برخی دیگر از تولیدکنندگان آلمانی و همچنین مقامات نظارتی معتقدند که YF به دلیل اشتعال پذیری بالا خطرناک است. در پاسخ، آلمان برخی از خودروهای دایملر را تأیید کرد که برخلاف دستورالعمل اتحادیه اروپا به کار خود با R134A ادامه دهند.

کمیسیون اروپا حتی آلمان را به دلیل عدم اجرای کامل مقررات جدید انتشار مبرد تهدید کرده است. جنرال موتورز و تویوتا علناً حمایت خود را از YF ابراز کرده و اعلام کردند که این ماده را بی خطر می دانند.

هزینه سیستم های جدید

هزینه اضافی مبرد جدید YF در محدوده 30-50 یورو است. سیستم‌های YF کارایی کمتری دارند و به استفاده اضافی از مبدل حرارتی داخلی نیاز دارند.

از آنجایی که هزینه فرآیند تولید برای YF بالاتر از R134A است، برای سال‌های متمادی برای این محصول تعرفه ورودی پیش‌بینی می‌شود، به‌ویژه از سال 2018 که تمام خودروهای ثبت‌شده جدید در اتحادیه اروپا ملزم به استفاده از مبرد خواهند بود. غیر از R134A. از R134A.

افزایش قیمت از ۱ فوریه ۲۰۱۸:

1. R452a + 20%.
2. R410a + 20%.
3. R448a + 15%.
4. R449a + 15%.

مدرن سازی سیستم R-22

جایگزینی R22 با R134A یک فرآیند نسبتاً ساده است. اول از همه، R22 کامل باید از سیستم حذف شود. سپس لازم است تمام روغن روان کننده از سیستم خارج شود(حداکثر مقدار روغن باقی مانده در داخل سیستم 5 درصد کل مقدار موجود در آن است). روغن معدنی باید با روغن استر مصنوعی جایگزین شود. خشک کن و فیلتر روغن نیز باید تعویض شوند.

مقدار R134A مورد نیاز در سیستم 90 تا 95٪ R22 است. برچسب‌هایی باید روی سیستم‌هایی که با R134A ارتقا یافته‌اند قرار داده شود که مبرد و روغن روان‌کننده جدید را توصیف کند. اگرچه این فرآیند آسان است، اما مهم است که آن را با دقت انجام دهید. باقیمانده R-22 در سیستم می تواند منجر به آلودگی متقاطع شود. برای R-22 و R-134A می تواند سیستم خنک کننده خودرو را کمتر قابل اعتماد کند و فشار سر کمپرسور را به سطوح خطرناکی برساند و منجر به از کار افتادن کامل سیستم شود. علاوه بر این، R-134A به یک ترکیب روغن ویژه - پلی آریلن نیاز دارد.

در سال 1987، پروتکل مونترال اعلام شد، که یک معاهده بین المللی در بسیاری از کشورها برای کمک به مبارزه با لایه آسیب دیده O-zone است. یکی از ابتکارات او حذف تدریجی CFC ها در سراسر جهان بود. در سال 1994، ایالات متحده به استفاده از R-12 در صنعت خودرو پایان داد. R-12 با HFC جایگزین R-134a جایگزین شده است. در سال 2010، تحت پروتکل مونترال، ایالات متحده اعلام کرد که استفاده از R-22 را در برنامه های آینده به تدریج حذف خواهد کرد. همه ماشین‌های جدید HFC R-410A را هدف قرار خواهند داد که حاوی کلر نیست.