Requisitos ambientais para compressores

Com o desenvolvimento da indústria, a poluição da Terra está se tornando cada vez mais séria e a proteção ambiental se tornou uma questão importante de preocupação global. A prevenção da destruição da camada de ozônio atmosférico e das mudanças climáticas globais tem atraído a atenção de países de todo o mundo e alcançado consenso entre governos internacionais, assinando acordos relevantes.
compressor
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Na área de refrigeração e ar condicionado, a destruição da camada de ozônio atmosférico por CFCS e HCFCS, bem como o aquecimento global causado pelo consumo de energia, são questões que devem ser muito valorizadas no projeto de compressores.
Como é sabido, a seleção de refrigerantes é um dos muitos fatores que afetam o projeto do compressor que deve ser altamente valorizado.
Para desenvolver novos compressores usando refrigerantes alternativos, os projetistas primeiro encontraram dois problemas:
Em primeiro lugar, o compressor deve redefinir seu volume de trabalho para atender aos requisitos de pressão de diferentes vazões;
Em segundo lugar, a compatibilidade entre vários materiais em contato com o refrigerante no compressor, como borracha sintética e óleo lubrificante, deve ser abordada.
No passado, mais de cinquenta substâncias foram usadas como refrigerantes. Após a Segunda Guerra Mundial, além do uso de amônia na faixa de grande capacidade de resfriamento, quase todos os campos de refrigeração e ar condicionado foram dominados por haloalkane CFCS e HCFCS. A substituição do CFCS especificada no Protocolo de Montreal em 1974 foi realizada nos países industrializados, enquanto o plano de substituição do HCFCS será concluído em 2020; Para os países em desenvolvimento, será descontinuado em 2010 e 2040, respectivamente. No entanto, em alguns países desenvolvidos, eles estão preparados para alcançá-lo antes do previsto. A Figura 6 mostra os campos de aplicação e possíveis substitutos de CFC-11, CFC-12, HCFC-22 e R502, que antes eram comumente usados ​​na Europa (abaixo da linha de seta horizontal).
CFC-11
O CFC-11 é um refrigerante de baixa pressão usado principalmente em chillers centrífugos, e seu substituto de transição é o HCFC-123. Além disso, HFC-245ca ou HFC-245fa também são refrigerantes de baixa pressão, mas são inflamáveis. Portanto, seus métodos de redução de combustão e toxicidade precisam ser estudados, e seu uso não é tão eficiente quanto o CFC-11 e o HCFC-123. Portanto, muitas empresas passaram a usar HFC-134a em resfriadores centrífugos.
CFC-12
Devido à sua ampla gama de aplicações e problemas de vazamento em ar condicionado automotivo, o CFC-12 é o primeiro objeto a ser considerado como substituto. O HFC-134a pode ser usado como substituto em refrigeradores domésticos e condicionadores de ar automotivos. O HFC-134a tem uma capacidade de resfriamento e eficiência semelhante ao CFC-12 na faixa de temperatura média a alta. No entanto, em condições operacionais abaixo de -23 graus, perde sua atratividade devido à sua menor capacidade de refrigeração e eficiência em comparação com o CFC-12. Embora o HFC-134a tenha um valor ODP zero para o potencial de destruição da camada de ozônio, seu valor GWP para o aquecimento global chega a 1300 (com base no valor GWP do CO2), o que, a longo prazo, também afetará seu desenvolvimento e usar.
HCFC-22
O HCFC{{0}} tem sido amplamente utilizado em refrigeração comercial, ar condicionado comercial e residencial e bombas de calor, com um valor de ODP muito inferior ao do CFC-11 e do CFC-12 , apenas 0,055. Mas seu valor GWP é bastante alto, cerca de 1700. É exatamente por essas razões que alguns países da Europa, como a Alemanha, estão sendo rapidamente eliminados. Já existem vários refrigerantes mistos como substitutos do HCFC-22. A American Refrigeration Association recomendou quatro tipos em seu programa de avaliação de substituição de refrigerante (AREP): HFC-134a, R407C, R410A e R410B. No entanto, em comparação com os outros três, o HFC-134a tem menor capacidade e pressão de refrigeração, e usá-lo como refrigerante requer um redesenho significativo do sistema. Portanto, a possibilidade de utilizá-lo como substituto do HFCF-22 parece ser mínima, mas ainda existe a possibilidade de utilizá-lo em chillers maiores. O refrigerante não azeotrópico R407C provavelmente será um substituto "drop in" para as máquinas existentes, pois é o mais próximo do HCFC-22. Após a substituição, modificações mínimas são necessárias no equipamento do sistema e lubrificantes ácidos são usados ​​para substituir o óleo mineral. Atenção também deve ser dada à adaptação ao grande deslizamento de temperatura do refrigerante (até 5-7 graus). Os refrigerantes quase azeotrópicos R410A e R410B são duas misturas do mesmo HFCS, com a única diferença sendo a proporção de mistura. O R410A é adequado para pequenos aparelhos de ar condicionado do tipo split, mas sua pressão de evaporação é cerca de 1,5 vezes a do HCFC-22. Portanto, o sistema que utiliza esse fluido de trabalho precisa ser totalmente redesenhado, para que seja utilizado apenas em novos sistemas de refrigeração e ar condicionado. O design otimizado desse sistema pode aumentar sua eficiência em 5%.
R502
O R502 tem sido amplamente utilizado em sistemas de refrigeração de baixa temperatura. A AREP recomenda duas alternativas possíveis: R404A e R507. O R404A tem capacidade e eficiência de resfriamento semelhantes ao R502, mas requer mais testes dos componentes do sistema, especialmente compressores, quando adotado. Há um componente no componente misto do R507 que desempenha um papel retardador de chamas, que tem desempenho semelhante ao R502, mas os testes de toxicidade ainda estão em andamento nos Estados Unidos; Mas na Europa, foi aplicado em equipamentos de refrigeração de supermercados.