Mövzu 1: Giriş. Süni soyutmanın termodinamiki əsasları Fənn müəllimi: dos. Q. M. Allahverdiyeva

İndiki vaxtda elə bir soyuducu agent yoxdur ki, soyuduculuq texnikasının bütün tələblərinə cavab versin. Ona görə də soyuducu agentin seçilməsində maşınların iş şəraitini və konstruktiv xüsusiyyətlərini mütləq nəzərə almaq lazımdır.

İstifadə edilən soyuducu agentlərə ammonyak NH₃, freonlar (xlorftor qarışıqlı karbon anhidridi), karbon qazları, sular, hava və başqaları aiddir. Bir neçə soyuducu agentlərin fiziki xüsusiyyəti və onların şərti işarələri cədvəl 1-də verilmişdir.

Hal-hazırda daha geniş yayılmış soyuducu agentlərə ammonyak NH₃ və freonlar daxildir.

Freonlar – karbon anhidridi (kimyəvi birləşmə) hansı ki, hidrogen tam və ya hissə – hissə ftoru və xloru əvəz edir (xüsusi hallarda bromu). Bunlardan bir neçəsi satılmaq üçün ’’xladonlar’’ adlanır, 1930-cu ildən istifadə olunur.

Cədvəl 1

Soyuducu agentlərin fiziki xüsusiyyətləri

Freonların (xladonların) yaranmasında ilkin karbon anhidridinə metan CH₄, etan C₂H₆, propan C₃H₈ və butan C₄H₁₀ daxildir. Freonların xüsusiyyətləri onlarda ftorun, xlorun və hidrogenin atomlarının saxlanmasından asılıdır. Qısaca olaraq freonlar rəqəmlə ifadə olunur.

Metandan alınmış freonlar (xladonlar) iki rəqəmlə işarə olunur, bunlardan birincisi – vahid, ikincisi isə birləşmədə ftorun atomlarının sayını ifadə edir. Məsələn, freon-11 – CFCl₃, xladon (freon)-12 – CF₂Cl₂, freon-13 – CFCl₃. Əgər metanda törəyən hidrogen tam çıxmırsa, birləşmədə nə qədər hidrogen atomu qalırsa, bir o qədər vahid birinci rəqəmə əlavə edilir (üstə gəlinir). Məsələn, xladon (freon)-22 - CHF₂Cl, freon-31 – CH₂FCl.

Başqa karbon anhidridindən alınmış freonlar üç rəqəmlə ifadə olunur. Axırıncı rəqəm ftor atomlarının sayını göstərir. Birinci iki rəqəm birləşmə üçün etandan 11 (freon-113 – C₂F₃Cl₃), metandan-21, butandan-31 qəbul olunmuşdur.

Xlor atomlarının brom atomları ilə əvəz edilməsində freon-13B1 işarəsi istifadə edilir. Axırıncı rəqəm birləşmədə brom atomlarının sayını ifadə edir.

Beynəlxalq standartlarda bütün soyuducu agentlərin işarələri simvolik olaraq R kimi qəbul olunmuşdur və (xladagent) sözündən götürülmüşdür (ingilis dilində Refrigerant), belə ki, xladon (freon)-12 beynəlxalq standartlara görə R12, xladon (freon)-22 – R22, freon-13B1 – R13B1 kimi ifadə olunur. Soyuducu agentlərin ifadələrində son iki rəqəmlər müvafiq olaraq onların molekulyar kütləsi ilə qeyri-üzvi birləşməni göstərir (ammonyak R717, su R718, karbon qazı R744).

Ammonyak (R717) rəngsiz qaz olub kəskin iylidir. Yaxşı termodinamiki xüsusiyyətlərə malikdir. Amonyakın normal qaynama temperaturu -33,3C-dir. Adi iş şəraitində buxarlandırıcıda təzyiq atmosfer təzyiqindən yüksək, qaynama temperaturunda vakuum isə - 33,3C-dən aşağı tələb olunur. Kondensatorda suyun soyudulmasında təzyiq 0,8…1,3 MPa-dır. Soyuducu agent kimi 1874-cü ildən istifadə olunur.

Ammonyakın nisbətən böyük həcmi soyutma məhsuldarlığı kompressora daxil olan soyuducu agentin cüzi həcmindən asılı olur. Buna görə də ammonyak maşınları yığcamdır.

Ammonyak yağda həll olmur, ancaq suda intensiv udularaq hopur. Qeyri kiplikdən keçən ammonyakın azalmasında onu iyə görə asan müəyyənləşdirmək olur. Ammonyakın axması (itməsi) xüsusi məhlul hopdurulmuş indikator ilə təyin edilir. İşlədilmədən qabaq kağız silinir və hardan ammonyak axırsa ora yaxınlaşdırılır. Ammonyakın artması ilə havada kağızın rəngi moruq rəngi alır. Qara metallarla (çuqun, polad) ammonyak reaksiyaya girmir, nəmliyin əmələ gəlməsində isə sink, mis və onun xəlitəsini yeyir. Ona görə də ammonyakla işləyən maşınların hissələri mis və onun xəlitəsindən olmalıdır.

Ammonyak mühitinin çatışmamazlıqları insan orqanizminə mənfi təsir göstərməsidir. O kəskin xarakterli iyə malik olub, göz giləsini, mədəni, nəfəs yollarını qıcıqlandırır və nəfəs orqanlarında ağrı, dəridə yanıq əmələ gətirir. Həcmi kondensasiya 0,0005% olduqda havada onun artması hiss olunur. Əgər havada ammonyak həcmə görə 0,5%-dən artıq olarsa, onda arasıkəsilmədən daxil olması zamanı zəhərlənmə ola bilər. Uyğun DÜİST-ə görə ammonyakın qatılığı iş zonalarının, istehsalat sahələrinin havasında 0,02 mq/l-dir. Ammonyak alışandır. O havada pis, oksigendə isə yaxşı yanır. Əgər havada ammonyak 16…26,8% miqdarda həcmi tutursa və açıq alov olarsa, bu zaman partlayış ola bilər, qatılıq 22% olduqda isə daha güclü partlayış olur.

Qazşəkilli ammonyak havadan yüngüldür. Maye ammonyak elektrik enerjisinin keçiricisidir. Ammonyak əlverişli və ucuz soyuducu agentdir. Onun qaynama temperaturu -70C-yə qədər və kondensasiyası 50%-də iş üçün seçilmiş porşenli kompressorlu və borukompressorlu, orta və iri soyuducu maşınlarda istifadə edilir.

Ammonyakla işləyən soyuducu maşınlara xidmət zamanı təhlükəsizlik qaydalarına ciddi riayət etmək tələb olunur. Kiçik maşınlarda və eləcə də kiçik ölçülü kompressorlarda ammonyakın zəhərli və partlayış təhlükəsi olduğuna görə ondan istifadə edilmir.

3.3.1. Xladon-12 (R12) diftovdixlormetan. Zəif iyli təsirsiz qaz, havadan xeyli ağırdır. Ən az zərərli agentlərdən biridir. Normal qaynama temperaturu -29,8C-dir. Kondensatorda təzyiq 1...1,2 MPa, tropik iqlim zonasında onu istifadə etdikdə isə 1,3...1,5 MPa olur.

Xladon12-nin həcmi soyutma məhsuldarlığı azdır, ona görə də R12-də işləyən kompressorun ölçüləri eyni soyutma məhsuldarlığında ammonyakdan təxminən 1,3 dəfə çoxdur.

Xladon-12-də daha çox sıxılma onun dövr etməsində təzyiqin böyük itkisinə səbəb olur, itkinin aşağı düşməsi üçün Xladon-12-nin hərəkət sürəti ammonyakın hərəkət sürəti ilə müqayisədə 2-2,5 dəfə azalır, klapanların en kəsiyindən və ötürücü boruların diametrindən keçərək onun sahələrinin artmasına səbəb olur. Xladon-12 və yağ qarşılıqlı həll olunurlar. Burada yağın plastikliyi kəskin azalır. Etibarlı yağlama üçün DÜİST-in tələblərinə cavab verən xüsusi plastik (özül) yağ istifadə olunur. Aşağı temperaturda (-40…-50C) hərdən Xladon-12-dən yağın tökülməsi baş verə bilər.

Nəmlik olmadıqda maşınqayırmada istifadə edilən bütün metallara qarşı Xladon-12 neytraldır. Maye halda o maşın-aparatların daxili səthindən oksidi, pası, qumu yumaq qabiliyyətinə malik olub və müxtəlif üzvi maddələri həll edir (məsələn, adi rezini). Ona görə də R12 xladonu ilə işləyən soyuducu maşınlarda yalnız xladona davamlı rezinlərdən istifadə edilir. Ammonyakla müqayisədə Xladon-12 demək olar ki, suyu həll etmir. Həll olunmayan su soyuducu qurğularda, hətta cüzi miqdarda korroziya əmələ gətirir ki, bunlar dar keçidləri doldurur. Bunlara bütövlükdə daha çox drossel qurğularında rast gəlinir.

Kimya sənayesində Xladon-12 iki növdə buraxılır: 1) açıq kompressorlu soyuducu maşınlar üçün; 2) ev soyuducuları və germetik maşınlar üçün. Xladon-12 ilə işləyən maşınlarda nəmliyin kütlə payı 0,0025%-dən; ev soyuducuları və germetik maşınlar üçün- 0,0004%-dən artıq olmamalıdır.

Xladon-12 çox axıcılıq qabiliyyətinə malikdir. O hava və ammonyak keçə bilməyən xırda boşluqlardan belə keçmək qabiliyyətinə malikdir. Xladonun axması çətin hiss olunur, belə ki, o çox zəif iyə malikdir. İy o zaman hiss olunur ki, yalnız 20%-dən çox olan havada xladon saxlanmış olsun. Xladonların axma yeri haloid lampalarının və ya elektrik cərəyanı axtaranların köməyi ilə, eləcə də səthə yağ sürtməklə təyin edilir. Maye xladon elektrik cərəyanını keçirmir.

Xladon-12-nin istilikvermə əmsalı ammonyakdan aşağıdır. Xladonun qiyməti ammonyakın qiyməti ilə müqayisədə xeyli yüksəkdir.

Xladon-12-nin üstünlüyü nisbətən zərərsizliyidir, belə ki, ancaq onu həcmə görə 30%-dən yuxarı havada saxladıqda oksigenin çatışmamazlığından orqanizmin zəhərlənməsi əlamətləri əmələ gəlir. Xladon-12 alışmır, hava ilə qarışığında alovlanmır və partlamır, ancaq 400C-dən yuxarı temperaturda dağılır və nəticədə xlorlu ftorlu hidrogen, eləcə də zəhərləyici qaz yaranır. Ona görə də R12 ilə işləyən soyuducu maşınların yerləşdiyi maşın şöbələrində papiros çəkmək və elektrik qızdırıcı avadanlıqların quraşdırılması qadağan edilir. Xladonun buxarı ərzaq məhsullarının rənginə və tamına təsir etmir.

Xladon-12 qaynama temperaturu -30C və kondensasiyası 70C-yə qədər olan soyuducu maşınlarda geniş qəbul edilir. O kiçik və orta soyuducu qurğularda geniş yayılaraq, böyük məhsuldarlıqlı qurğularda istifadə edilir.

3.3.2. Xladon-22 (R22) diftorxlormetan. Bu qazın fizioloji xüsusiyyətləri təxminən Xladon-12-nin fizioloji xüsusiyyətləri ilə eynidir, termodinamiki xüsusiyyətləri isə ammonyakın termodinamiki xüsusiyyəti kimidir. Xladon-22-nin normal qaynama temperaturu -40,8C-dir. Xladon-22-də suyun həll olunması Xladon-12-də həll olunmasına nisbətən bir qədər çoxdur. Xladon-22-nin yağla qarşılıqlı qeyri-üzvi həlli yalnız istənilən yüksək temperaturlarda ola bilər. Temperaturun -10…20C-yə qədər düşməsində yağ tökülə bilər.

Xladon-22-nin istilikvermə əmsalı, Xladon-12-nin istilikvermə əmsalından 25-30% yuxarıdır, ona görə də istilikdəyişmə aparatlarının ölçüləri kiçikdir.

Xladon-22 boşluqdan asan keçir. Nəmlik olmadıqda metallara qarşı neytraldır. Partlayış təhlükəli və alışqan deyil, metal iştirak etdikdə 550C temperaturda dağılmağa başlayır. Xladon-12 ilə müqayisədə Xladon-22 elektrik cərəyanını keçirir. İşçi təzyiqinə görə Xladon-22-nin həcmi soyutma məhsuldarlığı ammonyaka yaxındır.

Xladon-22 aşağı temperaturlu qaynama temperaturu -70C-yə və kondensasiyası 50C-yə qədər olan soyuducu qurğularda, eləcə də kiçik hava kondisioneri qurğularında istifadə edilməsi məsləhət bilinir.

Ozon təbəqəsi Yer kürəsini günəşin məhvedici radiasiyasından qoruyur. Yer kürəsində olan bütün canlıları ultrabənövşəyi şüalanmadan qoruyan ozon qatının qorunması dünya ölkələri üçün birinci dərəcəli problemlərdən sayılır. Beynəlxalq ozon qatının mühafizəsinin devizi belədir: “Səmanı qoru, özünü qoru, ozon təbəqəsini qoru!”.

1994-cü ildə BMT-nin Baş Assambleyası 16 sentyabr tarixini “Beynəlxalq ozon təbəqəsinin mühafizəsi günü” elan edib. Bu gün ozon təbəqəsini dağıdan maddələrə dair imzalanan Monreal protokolunun tarixə salınması məqsədilə təyin olunmuş və dövlətlərə bu tarixi Monreal protokoluna uyğun fəaliyyətlərin təbliğatına həsr etmək təklif edilib. “Ozon təbəqəsinin qorunması haqqında” Vyana Konvensiyasında əks olunan və sonradan dağıdıcı xüsusiyyət daşıyan maddələrə dair Monreal protokolunda həyata keçirilən ozon təbəqəsinin qorunması beynəlxalq təşəbbüsdür. Protokolda iştirakçılar tərəfindən öhdəliyə götürülmüş müəyyən hədlər, ozondağıdıcı maddələrin istehsalı və istehlakının tamamilə dayandırılması müəyyən olunmuşdur. Bu gün Vyana Konvensiyasına 173 dövlət qoşulub.
Ozon qatı Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüaları udur, onların yer səthinə çatmasının qarşısını alır.

Ozon qatının dağılmasında “antropogen faktorun” rolu elmi-dairələrdə daha çox təhlükə mənbəyi kimi müzakirə olunur.

Havanın qütblərə doğru aktiv axını ilə əlaqədar ozonun tərkibinin ən böyük qiyməti Kanada, Şimali Avropa və Rusiyanın Arktikaya yaxın hissəsində qeyd olunur. Yay fəslinə qədər orta en dairələr üzərində ozonun konsentrasiyası yüksək səviyyədə qalır. Belə meteoroloji şəraitin və böyük miqdarda kimyəvi aktiv xlorun olması Antarktika qitəsi üzərindəki ozon qatının dağılmasına səbəb olur.
Ozon qatının dağılması ekvator zonasında planktonların məhvi nəticəsində okeanın biogenezinin dağılmasına, flora və faunanın məhvinə, insanlarda göz və xərçəng xəstəliklərinin artmasına, eləcə də insan və heyvanların immun sisteminin zəifləməsi nəticəsində müxtəlif xəstəliklərin yaranmasına gətirib çıxarır.
Təxminən 1970-ci ildən başlayaraq stratosfer ozonunun miqdarının qlobal azalması müşahidə olunur.

Ozonun ümumi miqdarının azalması buzlaqların əriməsinə səbəb olur, digər tərəfdən, son yüz ildə Yer kürəsində orta illik temperaturun 0,6 dərəcəyə qədər artması qlobal istiləşmə problemi yaradır. Yer kürəsinə düşən UB şüalanmanın artması nəticəsində buzlaqların ərimə sürəti artır. Nəticədə son yüz ildə okean sularının səviyyəsi 10-15 sm artıb.

1982-ci ilin yanvar ayında BMT-nin Ətraf Mühit Proqramı Ozon Qatının Qorunması Haqqında Qlobal Konvensiyanın layihəsinin hazırlanması üçün xüsusi hüquqi və texniki ekspertlər qrupunun ilk müşavirəsini çağırdı. 3 illik aktiv danışıqlardan sonra Konvensiya 1985-ci il mart ayında Vyana şəhərində qəbul edildi. Konvensiyanın 21-ci maddəsinə görə, ölkələr insan sağlamlığını ətraf mühitin ozon qatının dağılması ilə əlaqədar təsirlərdən qorumağa dair öhdəliklər götürüb.

5. Ozon təhlükəsi olmayan soyuducu agentlər

Son illər bir çox ölkələr tərəfindən ozon təhlükəsi olmayan soyuducu agentlərin hazırlanmasına diqqət yetirilir.

1987-ci ildə Monreal protokoluna əsasən ozon təbəqəsini parçalayan maddələrin hazırlanmasına və istifadəsinə qadağalar qoyulmuşdur. 1988-ci ilin martında ’’Du Pont’’ firması hallogenləşmiş freonların (CFC) hazırlanmasının tam dayandırılması haqqında elan vermişdir.

Protokol 1 yanvar 1989-cu ildən qüvvəyə minmişdir. Həmin protokolu 127 ölkə qəul etmişdir. 1990-cı ilin iyun ayında London konfransında inkişaf etmiş ölkələr tərəfindən bütün növ freonların istifadəsinin 2000-ci ilə qədər dayandırılması haqqında qərar qəbul edilmişdir.

Kopenhagendə 1992-ci ilin noyabr ayında isə Beynəlxalq Müşavirədə Monreal protokolu iştirakçıları tərəfindən ozon təhlükəsi olan R11, R12 və R502 soyuducu agentlərin istehsalının dayandırılması barədə qərar qəbul edilmişdir.

Ozon təbəqəsini parçalayan maddələrə soyuduculuq texnikasında geniş yayılan soyuducu agentlər daxildir. Onların ozon təbəqəsini parçalama aktivliyi molekullarda xlor atomunun olması ilə təyin edilir və CO₂-yə nisbətən ozon parçalama potensialı (ODP – Ozon Depletion Potential) və ’’parnik effekti’’ potensialı (GWP – Global Warming Potensial) ilə qiymətləndirilir (cədvəl 2).

Soyuducu agentlər ozon parçalama aktivliyinə görə iki qrupa bölünür:

- ozon parçalayan yüksək aktivlikli soyuducu agentlər (ODP1,0) – xlorftorkarbonlardır (CFC): R11, R12, R13, R113, R114, R115, R502, R503, R12B1, R13B1. Kaliforniya Universitetinin alimi Mario Molin 1974-cü ildə qeyd etmişdir ki, xlor oksidinin molekulu və xlor atomu ozon təbəqəsinin parçalanmasına gətirib çıxaran güclü katalizatorlardır. Xlor molekulunun stratosferə çatması 1-2 il çəkir. Bura yalnız kimyəvi cəhətdən stabil molekullar çatır. CFC molekulları da stabil molekullara daxildir. Stratosferə çatan bir xlor molekulu on mindən yüz minə kimi ozon molekullarını parçalamağa malikdir;

- ozon parçalayan aşağı aktivlikli soyuducu agentlər (ODP0,1)–hidroxlorftorkarbonlardır (HCFC): R21, R22, R141b, R123, R124.

Tərkibində xlor atomu olmayan (ftorkarbonlar FC, bütün soyuducu agentlər hidroftorkarbonlar HFC, karbohidrogenlər HC) ozon təhlükəli deyil (ODP=0). Bunlara R134, R134a, R152a, R143a, R125, R32, R23, R218, R116, RC318, R290, R600, R600a, R717 aiddir.

1. Soyuducu agentlərə hansı tələblər var? 2. Soyuducu agentlərin termodinamiki xüsusiyyətləri hansılardır? 3. Həcmi soyutma məhsuldarlığı nəyə deyilir? 4. Soyuducu agentlərin fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərinə nələr daxildir? 5. Fizioloji xüsusiyyətlər hansılardır? 6. Hansı kimyəvi birləşmələr freon adlanır? 7. Freonlar necə işarə olunur və onlar hansılardır? 8. Freonların istismar xüsusiyyətləri hansılardır və bir-birindən nə ilə fərqlənirlər? 9. Ammonyakın istismar xüsusiyyətləri hansılardır? 10. Ammonyak və freonların hansı fərqli cəhətləri var? 11. Ammonyak və freonlar hansı temperatur hüdudunda istifadə edilir? 12. Ammonyak və freonların ozon təbəqəsinə təsiri. 13. Ozon təhlükəsi olmayan soyuducu agentlər hansılardır? 14. Soyuducu agentlər ozon təbəqəsini parçalama aktivliyinə görə hansı qruplara bölünür? 15. Ozon təbəqəsini parçalama aktivliyi soyuducu agentlərin tərkibində hansı maddənin olması ilə təyin edilir?