Badanie wrzenia w przepływie proekologicznych czynników chłodniczych

Wprowadzone na przełomie lat 40-tych i 50- tych XX wieku czynniki chłodnicze chlorowcopochodne, zwane freonami, spowodowały poważne zmiany w technice chłodniczej. Wyparły one bowiem na trwale używane wówczas czynniki, takie jak chlorek metylu CH3Cl i dwutlenek siarki SO2, ograniczając skutecznie zastosowanie amoniaku NH3 do urządzeń lądowych o dużych mocach (z czasem wyeliminowano całkowicie amoniak z okrętowych urządzeń chłodniczych). Freon R12 zaczęto stosować powszechnie w urządzeniach o małej i średniej mocy cieplnej, zaś freon R22, w dużych urządzeniach (jako substytut amoniaku). Do układów niskotemperaturowych wprowadzono mieszaninę azeotropową, jako freon R502 oraz freony R13 i R13B1. W układach chłodniczych ze sprężarkami odśrodkowymi znalazły miejsce freony R11 i R21. Przeprowadzono poważnie zaawansowane prace nad zastosowaniem freonu R21 w siłowniach parowych dwuczynnikowych H2O-R21, zwanych binarnymi. Praktycznie wykorzystywano również inne rodzaje freonów, jak na przykład R142, w odniesieniu do sprężarkowych obiegów pomp ciepła. Rok 1974 należy uznać jako początek końca, bardzo dobrze zapowiadającej się ery freonów w technice chłodniczej. W tym właśnie roku, amerykańscy uczeni Sherwood Rowland i Mario Molina sformułowali hipotezę o niszczeniu warstwy ozonowej przez chlorowcopochodne węglowodory grupy CFC i HCFC, w szczególności chlorofluorokarbony CFC (w tym freony R11 i R12). Stwierdzono, że chlor zawarty w cząsteczkach chlorofluorokarbonów i hydrochlorofluorokarbonów HCFC (w tym R22) jest katalizatorem w reakcjach niszczenia ozonu i odpowiada za powstawanie tak zwanej "dziury ozonowej". Określono między innymi, że pojedynczy atom chloru przyczynia się do zniszczenia około 100000 cząstek ozonu. To spowodowało lawinowe uruchomienie prawnych, proekologicznych działań międzynarodowych. Konwencja Wiedeńska z dnia 22.03.1985 roku wydała decyzję o ochronie stratosferycznej warstwy ozonowej (weszła w życie 22.09.1988 roku; w Polsce obowiązuje od 11.10.1990 r.). Szczególnie znany jest Protokół Montrealski z 16.09.1987 roku, z decyzjami o zasięgu międzynarodowym w zakresie redukcji czynników grupy CFC (postanowienia weszły w życie 1.01.1989 roku). Wszystkie następne konferencje i spotkania międzynarodowe miały na celu zmniejszenie wielkości produkcji różnych rodzajów freonów, terminów ich częściowego i całkowitego wyeliminowania, jak również ograniczeń w eksporcie i imporcie innych substancji zubożających warstwę ozonową. Tym celom służyły, między innymi: Konferencja w Helsinkach-1989r, Spotkanie Londyńskie-1990, Konferencja w Kopenhadze-1990 i wiele następnych. Na podstawie podjętych decyzji ratyfikowanych przez państwa-strony Protokołu Montrealskiego, chlorofluorokarbon-freon R12 został już praktycznie wyeliminowany z zastosowań w nowo projektowanych urządzeniach chłodniczych (w istniejących-poważnie ograniczony). Z wejściem Polski do Wspólnoty Europejskiej, realnie od 2000 roku, liczyć się należy z ograniczeniem produkcji dużych urządzeń pracujących na freonie R22. Wśród zamienników freonu R12 największą popularność zdobywa obecnie czynnik R134a, freon R22 zastępuje się czynnikiem R404a, zaś R502 wypierany jest przez czynnik R507. Powszechnie uznawane w literaturze światowej korelacje dotyczące obliczania współczynników przejmowania ciepła i oporów przepływu są na ogół zweryfikowane eksperymentalnie dla dotychczas stosowanych czynników chlorowcopochodnych, ewentualnie dla amoniaku lub wody. Dlatego zachodzi uzasadniona konieczność prowadzenia badań dla nowych, ekologicznych czynników [2,8,10,11]. Celem prezentowanych badań podstawowych dla nowych proekologicznych czynników chłodniczych było uzyskanie danych, dotyczących wymiany ciepła i oporów przepływu podczas wrzenia pęcherzykowego w przepływie, w zakresie wrzenia rozwiniętego w kanałach rurowych poziomych oraz pionowych.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku