Теплоносители

В холодильной технике наибольшее распространение получили следующие теплоносители: вода; водный раствор хлористого натрия (NаС1); водный раствор хлористого кальция (СаС12); этиленгликоль; пропиленгликоль; глицерин; метиловый спирт (метанол). 
Теплоносители можно условно разбить на три группы: вода, рассолы и антифризы. 
Вода. Наиболее универсальным теплоносителем является вода и ее применение оправдано во всех холодильных системах, обеспечивающих охлаждение помещений, камер или технологического оборудования при температуре выше 0°С. Как правило, это крупные установки и системы кондиционирования воздуха и промышленные охладители жидкости (чиллер). 
Обладая хорошей текучестью, большой теплоемкостью и высокими значениями коэффициента теплоотдачи, вода является очень хорошим теплоносителем и с точки зрения термодинамики и теплопередачи. Стоимость воды невелика, она практически не вызывает коррозии трубопроводов и аппаратов холодильных машин.
Недостатком воды как теплоносителя является высокая температура замерзания, что существенно ограничивает ее применение. 
Рассолы. Для понижения температуры замерзания теплоноси¬телей используют водные растворы солей, которые получили название рассолов. Чем больше растворено соли в воде, тем ниже температура замерзания раствора, но это понижение температуры замерзания не бесконечно. Раствор любой соли в воде имеет определенную концентрацию, при которой температура замерзания раствора минимальна. Такая концентрация раствора соли в воде получила название эвтектической концентрации (или эвтектики), а раствор — эвтектического раствора.
В холодильной технике используют два вида рассола — водный раствор хлористого натрия (NaCl) и хлористого кальция (СаСl2). 
Минимальная температура раствора хлористого натрия -21 oС. Она достигается при эвтектической концентрации 23 % соли в воде. Раствор хлористого натрия используют для охлаждения и замораживания мяса, рыбы и других продуктов преимущественно орошением. Раствор хлористого натрия (поваренная соль) безопасен для человека, что позволяет использовать его при контакте продукта с охлаждающей или замораживающей средой, т.е. теплоносителем.
Водный раствор хлористого кальция (СаС12) используют в технологических процессах замораживания или хранения продуктов, когда температура охлажденного теплоносителя (рассола) должна быть ниже -18 oС. Эвтектическая температура раствора хлористого кальция составляет -55 °С при концентрации, около 30 %. Недостатком раствора хлористого кальция являет его токсичность и коррозионная активность к материалу трубопроводов.
Характеристики растворов хлористого натрия и хлористого кальция в воде приведены в табл. 2.3 и 2.4.
Таблица 2.3

  Характеристика водного раствора (рассола) хлористого натрия

Колличество NaCl в растворе, % по массе	Плотность при 15,5 оС, кг/л	Удельная теплоемкость при 15,5оС, кДж(кгК)	Температура замерзания, оС
0	1	4,18	0
5	1,035	3,92	-2,8
10	1,72	3,71	-6,4
15	1,111	3,54	-11,1
20	1,15	3,4	-16,8
23	1,175	3,33	-21,1
25	1,191	3,29	-8,8

Таблица 2.4 
Характеристика водного раствора (рассола) хлористого кальция

Колличество СаС12 в растворе, % по массе	Плотность при 15,5оС, кг/л	Удельная теплоёмкость при 15,5 оС, кДж(кгК)	Температура замерзания,оС
0	1	4,18	0
5	1,044	3,88	-2,4
10	1,087	3,57	-5,4
15	1,133	3,31	-10,3
20	1,182	3,08	-18
25	1,233	2,88	-29,4
29,87	1,29	2,74	-55
30	1,295	2,73	-46

Антифризы. Некоторые водорастворимые соединения, имеющие низкую температуру замерзания, получили название антифризов. К наиболее часто применяемым антифризам относятся водные растворы этиленгликоля, пропиленгликоля, метилового спирта и глицерина. В табл. 2.5 приведены температуры замерзания анти¬фризов в зависимости от их концентрации в воде. 

Температура замерзания водных растворов антифризов

Метиловый спирт		Глицерин		Этиленгликоль		Пропиленгликоль
Содержание, % по массе	Температура замерзания, t,оС	Содержание %, по массе	Температура замерзания t, оС	Содержание % по массе	Температура замерзания t, оС	Содержание % по массе	Температура замерзания t, оС
5	-2,2	10	-1,6	15	-5,3	5	-1,7
10	-4,7	20	-4,8	20	-8,8	10	-3,3
15	-6,8	30	-9,5	25	-12,2	15	-5,3
20	-10,4	40	-15,4	30	-15,8	20	-7,2
25	-14,7	50	-23	35	-20	25	-9,5
30	-19,5	60	-34,7	40	-24,7	30	-12,8
35	-25,1	70	-38,9	45	-30	35	-16,4
40	-29,4	80	-20,8	50	-35,8	40	-20,8
45	-33,1	90	-1,6			45	-26,1
50	-36,7	100	17			50	-31,9
55	-40,3					55	-39,8
						59	-49,4

 

Наиболее широко в холодильной технике применяют водные растворы этиленгликоля и пропиленгликоля.Причем применение пропиленгликоля предпочтительней, так как этиленгликоль токсичен. В отличие от рассолов антифризы исключительно стойкие соединения и не испаряются при эксплуатации. Антифризы не вызывают коррозии трубопроводов, не вступают в химические реакции с цветными металлами и сплавами, но они существенно дороже рассолов.