Современные хладагенты и проблемы экологии

Сегодня проблема защиты озонового слоя по-прежнему актуальна. В 2006 г. над Антарктидой возникла самая большая из всех отмеченных за более

Современные хладагенты и проблемы экологии

Информация

Экология

Другие материалы по предмету

Экология

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по теме «Современные хладагенты и проблемы экологии»

 

 

Содержание

 

Введение

Эволюция в области хладагентов

Защита озонового слоя

Глобальное потепление

Использование природных хладагентов

Природные хладагенты R717 и R723 как альтернатива ГХФУ и ХФУ

Список литературы

 

Введение

 

Всем нам хорошо известно, что искусственное охлаждение связано с осуществлением термодинамических циклов холодильных машин, которые основаны главным образом на фазовых превращениях тел, называемых рабочими веществами или хладагентами. Хладагенты, являясь неотъемлемой частью холодильной машины, существенно влияют на ее конструкцию. Так, отдельные термодинамические характеристики хладагента (например, давление кипения , давление конденсаций ) определяют конструкцию основного элемента машины - компрессора. Разность давлений определяет нагрузку на рабочие элементы компрессора. От свойств хладагента зависит выбор материала для основных элементов, а также для труб, соединяющих их. Вместе с тем, хладагент должен отвечать таким требованиям, как растворимость в масле, не токсичность, не взрывоопасность, низкая цена и т. п. Таким образом, от вида хладагента зависят многие параметры холодильной машины. Выбор хладагента осуществляется в каждом конкретном случае, основываясь на анализе совокупности всех качеств и факторов, характеризующих как работу холодильной машины, так и конструктивные особенности ее отдельных элементов, и по существу является целой проблемой.

Однако в конце прошлого столетия появилась новая проблема, связанная с рабочими веществами - проблема экологий. Судьбоносными для холодильной техники стали Монреальский (сентябрь 1987 г.) и Киотские (декабрь 1997 г.) протоколы. Лексикон обогатился новыми понятиями: «озоновые дыры», «глобальное потепление», «парниковые газы». Озоноразрушающими веществами (ОРВ) оказались фреоны, в молекулах которых имелись атомы хлора и брома, так называемые CFC-хладагенты. Парниковые газы - виновники глобального потепления - тоже фреоны, причем не только разрушающие озоновый слой (CFC- и HCFC-хладагенты и бромфреоны), но и озонобезопасные (HFC-хладагенты). К парниковым газам отнесены полностью фторированные углеводороды (PFC-хладагенты) и шестифтористая сера SF6 (R846). В «корзине» парниковых газов - диоксид углерода, метан и закись азота.

Эволюция в области хладагентов

 

Эволюцию в области хладагентов можно условно разделить на четыре поколения (рис.1).

 

 

Первое поколение хладагентов: «все, что работает». Наиболее распространенными хладагентами в течение первых 100 лет искусственного охлаждения были обычные растворители и другие летучие вещества. Они и составили первое поколение хладагентов, которое включало «все, что работало», среди доступных в то время веществ. Почти все эти ранние хладагенты были токсичными или горючими, или и то, и другое вместе, а некоторые еще и очень химически активными. Обычными были несчастные случаи. В дальнейшем (20-е годы прошлого столетия) многие компании характеризовали пропан (R290) как «безопасный хладагент без запаха» в отличие от аммиака (R717).

Второе поколение: «безопасность и долговечность». Второе поколение отличается растущим внедрением галогенсодержащих химических продуктов, мотивируемым их безопасностью и долговечностью. Промышленное производство R12 началось в 1931 г., а R11 - в 1932 г. Хлорфторуглероды (CFC), а позднее, начиная с 50-х годов, в системах кондиционирования и тепловых насосах как бытовых, так и коммерческих гидрохлорфторуглероды (HCFC) доминировали во втором поколении хладагентов. Аммиак был и все еще оставался наиболее распространенным хладагентом в системах промышленного холода, особенно для производства и хранения продуктов и напитков.

Третье поколение: «защита озонового слоя». Связь, обнаруженная между выбросами CFC, в том числе CFC-хладагентов, и разрушением озонового слоя, стала катализатором появления третьего поколения хладагентов, нацеленного на защиту озона стратосферы. Венская конвенция и Монреальский протокол обязывают отказаться от озоноразрушающих веществ (ODS). Химические галогенсодержащие вещества, прежде всего, стали объектом ограничения с акцентом на применение HCFC в переходный период и HFC в более далекой перспективе. Эти изменения спровоцировали возобновление интереса к природным хладагентам, в частности к аммиаку, диоксиду углерода, углеводородам и воде, и в месте с тем к более широкому использованию абсорбционной техники и других способов получения холода (без применения парокомпрессионных машин, работающих на галогенсодержащих хладагентах). Производители поставили на рынок первые альтернативные хладагенты в конце 1989 г. В течение 10 последующих лет были выпущены хладагенты для замены большей части озоноразрушающих рабочих веществ.

Четвертое поколение: «глобальное потепление». Ситуация, касающаяся изменения климата обусловила переход к четвертому поколению хладагентов. Четвертый оценочный доклад (AR4) межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) отражает последнюю согласованную научную точку зрения, в соответствии с которой «потепление климата неоспоримо, как теперь очевидно из наблюдающегося роста средних мировых температур воздуха и океана, повсеместного таяния снежного покрова и льдов и высокого среднего уровня Мирового океана». В докладе сделано заключение, что «рост наблюдавшихся средних мировых температур с середины ХХ в. вызван увеличением концентрации парниковых газов антропогенного происхождения» и что «видимое влияние человечества сейчас расширяется и на другие климатические аспекты, включая потепление океанов, средние континентальные температуры, температурные экстремумы и розу ветров». Таким образом, проблема глобального потепления вследствие эмиссии (выброса) в атмосферу парниковых газов, к которым относятся большинство используемых сейчас хладагентов, является сейчас наиболее актуальной и ждет своего решения.

В связи с вышесказанным, предлагаю обсудить вопрос: «современные хладагенты и проблемы экологии», так как считаю что, дальнейшее развитие холодильных машин как отрасли холодильной техники напрямую связано с решением проблемы использования хладагентов.

 

Защита озонового слоя

 

Уже 100 лет как люди научились создавать искусственный холод, используя его в самых различных областях своей деятельности. Но по-настоящему массово холодильные и климатические установки начали применяться с 30-х годов прошлого века. И связано это было в первую очередь с началом промышленного производства хладагентов, относящихся к группе хлорфторуглеродов (ХФУ): R12, R11, R113, R114. Позже появился гидрохлорфторуглерод (ГХФУ) R22, который стал вскоре одним из основных хладагентов в промышленных и торговых средне- и низкотемпературных холодильных установках. Для очень низких температур были созданы хладагенты R13, R503. Казалось, химики решили для человечества вопрос с подбором безопасного и дешевого хладагента. Но в 1974 г. В США ученые Калифорнийского университета сделали открытие, согласно которому ХФУ могут разрушать озоновый слой на высоте 15…50 км над Землей, защищающий ее поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, губительного для земной жизни. Содержание озона в атмосфере составляет всего 0,001%, но он поглощает 99% вредного излучения, поэтому даже незначительное уменьшение содержания озона в атмосфере может иметь существенные негативные последствия. Принцип воздействия ГХФУ (R22) на озоновый слой такой же, как ХФУ. Разница лишь в том, что благодаря наличию атомов водорода молекулы ГХФУ разлагаются гораздо быстрее и, как правило, в нижних слоях атмосферы.

К моменту открытия пагубного воздействия ХФУ на атмосферу Земли производство хладагентов имело уже значительные объемы: в 1976 г. выпуск R12 достиг 340 тыс. т, а в 1986 г., предшествовавшем году подписания Монреальского протокола о запрете озоноразрушающих веществ, суммарное производство фреонов составило более 1,1 млн. т. Приоритет фреонов был нарушен Монреальским протоколом 1987 г. Производство CFC-хладагентов в развитых странах теперь прекращено, а Китай пообещал прекратить выпуск R12 с 2010 г. Но в миллионах бытовых холодильниках, десятках тысяч чиллеров и в тепловых насосах находятся тысячи тонн R11 и R12. R22 еще разрешен в развитых и развивающихся странах.

 

Сегодня проблема защиты озонового слоя по-прежнему актуальна. В 2006 г. над Антарктидой возникла самая большая из всех отмеченных за более чем 30 лет наблюдений «озоновая дыра». Ожидают ее затягивание до уровня хотя бы 1980 г. лишь к 2065 г. Но, несмотря на ежегодные отчеты о рекордном размере «озоновой дыры» над Антарктидой, озоновый слой восстанавливается. Научные оценки во всем мире подтверждают, что как новые выбросы ODS, так и остаточные прежние выбросы имеют тенденцию к снижению. Ученые отмечают, что минимальная концентрация озона и площадь зоны с его минимальной концентрацией уже в течение нескольких лет стабильны и даже начинается восстановление озонового слоя по сравнению с 1998 г., когда его состояние оценивалось как наихудшее (рис.2). Несомненно, это связано с мерами, принимаемыми мировым сообществом для защиты озонового слоя Земли. Так, многие развитые страны прекратили применение CFC-хладагентов в новом холодильном оборудовании, начиная с 1996 г., как того требовал Монреальский протокол. Развивающиеся страны должны сделать это до 2010 г. Исключ

Похожие работы

1 2 3 4 > >>