المتطلبات البيئية للضواغط

مع تطور الصناعة ، أصبح تلوث الأرض خطيرًا بشكل متزايد ، وأصبحت حماية البيئة قضية مهمة ذات اهتمام عالمي. اجتذب منع تدمير طبقة الأوزون في الغلاف الجوي وتغير المناخ العالمي اهتمامًا واسع النطاق من البلدان في جميع أنحاء العالم ، وقد توصل إلى إجماع بين الحكومات الدولية ، حيث وقع الاتفاقيات ذات الصلة.
ضاغط
ضاغط
في مجال التبريد وتكييف الهواء ، فإن تدمير طبقة الأوزون في الغلاف الجوي بواسطة مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ، وكذلك الاحترار العالمي الناجم عن استهلاك الطاقة ، هي قضايا يجب أن تحظى بتقدير كبير في تصميم الضاغط.
كما هو معروف جيدًا ، يعد اختيار المبردات أحد العوامل العديدة التي تؤثر على تصميم الضاغط الذي يجب أن يكون ذا قيمة عالية.
من أجل تطوير ضواغط جديدة باستخدام مبردات بديلة ، واجه المصممون أولاً مشكلتين:
أولاً ، يجب على الضاغط إعادة تحديد حجم عمله لتلبية متطلبات الضغط لمعدلات التدفق المختلفة ؛
ثانيًا ، يجب معالجة التوافق بين المواد المختلفة التي تلامس مادة التبريد في الضاغط ، مثل المطاط الصناعي وزيت التشحيم.
في التاريخ الماضي ، تم استخدام أكثر من خمسين مادة كمبردات. بعد الحرب العالمية الثانية ، بالإضافة إلى استخدام الأمونيا في نطاق سعة التبريد الكبيرة ، سيطرت مركبات الكربون الكلورية فلورية و مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية على جميع مجالات التبريد وتكييف الهواء تقريبًا. تم تحقيق بدائل مركبات الكربون الكلورية فلورية المحددة في بروتوكول مونتريال في عام 1974 في البلدان الصناعية ، بينما سيتم الانتهاء من خطة استبدال مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية في عام 2020 ؛ بالنسبة للبلدان النامية ، سيتم إيقافه في 2010 و 2040 ، على التوالي. ومع ذلك ، في بعض البلدان المتقدمة ، هم على استعداد لتحقيق ذلك قبل الموعد المحدد. يوضح الشكل 6 حقول التطبيق والبدائل المحتملة لـ CFC -11 و CFC -12 و HCFC -22 و R502 ، والتي كانت شائعة الاستخدام سابقًا في أوروبا (أسفل خط السهم الأفقي).
CFC -11
الكلوروفلوروكربون -11 عبارة عن مبرد منخفض الضغط يستخدم بشكل أساسي في مبردات الطرد المركزي ، وبديله الانتقالي هو HCFC -123. بالإضافة إلى ذلك ، فإن HFC -245 ca أو HFC -245 fa هي أيضًا مبردات ذات ضغط منخفض ، ولكنها قابلة للاشتعال. لذلك ، يجب دراسة طرق تقليل الاحتراق وسميتها ، كما أن استخدامها ليس بنفس كفاءة استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية -11 ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية -123. لذلك ، تحولت العديد من الشركات إلى استخدام HFC -134 في مبردات الطرد المركزي.
CFC -12
نظرًا لنطاق التطبيقات الواسع ومشكلات التسرب في تكييف هواء السيارات ، فإن CFC -12 هو العنصر الأول الذي يجب اعتباره بديلاً. يمكن استخدام HFC -134 كبديل في الثلاجات المنزلية ومكيفات هواء السيارات. تتمتع HFC -134 بقدرة تبريد وكفاءة مماثلة لـ CFC -12 في نطاق درجات الحرارة المتوسطة إلى العالية. ومع ذلك ، في ظل ظروف التشغيل التي تقل عن -23 درجة ، فإنها تفقد جاذبيتها نظرًا لانخفاض قدرتها على التبريد وكفاءتها مقارنةً بـ CFC -12. على الرغم من أن HFC -134 لها قيمة صفرية ODP لإمكانية استنفاد الأوزون ، فإن قيمة احترارها العالمي للاحترار العالمي تصل إلى 1300 (بناءً على قيمة احترار عالمي لثاني أكسيد الكربون) ، والتي ستؤثر على المدى الطويل أيضًا على تطورها و يستخدم.
HCFC -22
تم استخدام مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية {0} على نطاق واسع في التبريد التجاري ، وتكييف الهواء التجاري والسكني ، والمضخات الحرارية ، مع قيمة ODP أقل بكثير من CFC -11 و CFC -12 ، فقط 0.055. لكن قيمة قدرتها على إحداث الاحترار العالمي عالية جدًا ، حوالي 1700. ولهذا السبب بالتحديد يتم التخلص التدريجي من بعض البلدان في أوروبا ، مثل ألمانيا. يوجد بالفعل العديد من المبردات المختلطة كبدائل لمركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية -22. أوصت جمعية التبريد الأمريكية بأربعة أنواع في برنامج تقييم استبدال المبردات (AREP): HFC -134 a و R407C و R410A و R410B. ومع ذلك ، بالمقارنة مع الثلاثة الآخرين ، فإن HFC -134 لديها قدرة تبريد وضغط أقل ، واستخدامه كمبرد يتطلب إعادة تصميم كبيرة للنظام. لذلك ، فإن إمكانية استخدامه كبديل لـ HFCF -22 تبدو ضئيلة ، لكن إمكانية استخدامه في المبردات الأكبر حجمًا لا تزال قائمة. من المحتمل أن يكون المبرد غير الأزيوتروبي R407C بديلاً "قطرة في" للآلات الحالية ، حيث أنه الأقرب إلى HCFC -22. بعد الاستبدال ، يلزم الحد الأدنى من التعديلات على معدات النظام ، ويتم استخدام مواد التشحيم الحمضية لاستبدال الزيت المعدني. يجب الانتباه أيضًا إلى التكيف مع انزلاق درجة الحرارة الكبيرة لغاز التبريد (حتى 5-7 درجة). بالقرب من المبردات الأزيوتروبية R410A و R410B مزيجان من نفس مركبات الكربون الهيدروفلورية ، والفرق الوحيد هو نسبة الخلط. R410A مناسب لمكيفات الهواء الصغيرة من النوع المنفصل ، لكن ضغط التبخر به يبلغ 1.5 ضعف ضغط HCFC -22. لذلك ، يحتاج النظام الذي يستخدم سائل العمل هذا إلى إعادة تصميمه بالكامل ، لذلك يتم استخدامه فقط في أنظمة التبريد وتكييف الهواء الجديدة. يمكن أن يؤدي التصميم الأمثل لهذا النظام إلى زيادة كفاءته بنسبة 5 بالمائة.
R502
تم استخدام R502 على نطاق واسع في أنظمة التبريد ذات درجات الحرارة المنخفضة. توصي AREP ببديلين محتملين: R404A و R507. تتمتع R404A بقدرة تبريد وكفاءة مماثلة لـ R502 ، ولكنها تتطلب المزيد من الاختبارات لمكونات النظام ، وخاصة الضواغط ، عند اعتمادها. يوجد مكون في المكون المختلط لـ R507 يلعب دورًا مثبطًا للهب ، والذي له أداء مشابه لـ R502 ، ولكن اختبار السمية لا يزال جارياً في الولايات المتحدة ؛ ولكن في أوروبا ، تم تطبيقه على معدات التبريد في السوبر ماركت.