Chladivo

Nádoby s rôznymi chladivami

Fázový diagram hélia

Tekutý dusík

Chladivo alebo chladiaca látka či chladiace médium je látka, ktorou sú naplnené chladiace zariadenia alebo chladiace okruhy zariadení.

1. Chladivo v chladiacich zariadeniach (tepelné čerpadlo, chladiaci stroj) podstupuje termodynamický chladiaci cyklus. Podľa typu chladiaceho cyklu resp. tepelných podmienok môže byť trvalo v plynnom stave, podstupovať prechod medzi plynným, parným a kvapalným stavom, alebo byť pohlcované a vypudzované inou látkou.
2. Chladivo v chladiacich okruhoch len prenáša teplo z miesta s vyššou teplotou na miesto s nižšou teplotou. V závislosti od typu chladiva a tepelných a tlakových podmienok v okruhu môže byť v plynnej, alebo kvapalnej fáze.

Chladivá chladiacich zariadení

Výber chladiva

Najdôležitejšími parametrami, podľa ktorých sa vyberie vhodné chladivo pre dané zariadenie sú teplota chladeného priestoru a teplota okolia. Aby bol zabezpečený dostatočný tepelný tok cez výparník a kondenzátor, rozdiel teplôt medzi okolím a chladivom v danej časti zariadenia by mal byť väčší ako 10°C (okolie výparníka teplejšie, okolie kondenzátora chladnejšie). Najnižšia teplota chladiva vo výparníku určuje aj najnižší tlak sýtych pár v systéme. Tento by mal byť vyšší, ako atmosférický, aby do chladiaceho systému nevznikol vzduch. Teplota v kondenzátore zase súvisí s tlakom sýtosti chladiva.

Ak pre dané teplotné podmienky nevyhovuje ani jedno dostupné chladivo, použije sa tzv. kaskádový chladiaci cyklus s dvoma alebo viacerými chladiacimi cyklami s rôznymi chladivami, kotré pracujú medzi teplotami T₁ < T₂ < T₃ < .. < T_n.

Ďalšie vlastnosti chladív

Pri výbere chladiva treba ďalej posudzovať:

• netoxickosť
• nehorľavosť
• nekorozívnoať
• chemickú stálosť
• veľké výparné teplo
• nízku cenu
• ekologickosť

Niektoré typy chladív

• Čpavok - patrí medzi najčastejšie používané chladivá a pri zariadeniach so sorpčným obehom takmer jediné. Až do -34°C je jeho tlak vyparovania vyšší, ako atmosférický, ale používa sa až do teplôt -50°C. Okrem železa pôsobí korozívne na ostatné kovy.
• Metylchlorid - vhodný pre menšie zariadenia ale je zdravotne škodlivý, v niektorých krajinách zakázaný.
• Freóny - boli populárne koncom 20.storočia, neskôr pre ich účinok na ozónovú vrstvu celosvetovo zakázané.
• Ďalšie chladivá sú napríklad oxid uhličitý, niektoré uhľovodíky, metylpropán, dimetyléter ...

Zdroje pre kapitolu: .

Chladivá chladiacich okruhov

Chladivá v chladiacich okruhoch zabezpečujú chladenie zariadení, ktoré pri svoje práci teplo vytvárajú a pomáhajú tak udržiavať optimálny tepelný režim daného zariadenia. V týchto prípadoch dosahuje pracovná teplota chladeného zariadenia vyššie teploty, ako je teplota okolia, preto je odvádzanie tepla poháňané prirodzeným rozdielom teplôt. Takýmito zariadeniami sú napríklad tepelné motory, spaľovacie motory, jadrové reaktory. Chladivo je potrebné vybrať s ohľadom na pracovnú teplotu zariadenia, teplotu okolia a iné špecifické podmienky.

Plynné chladivá

Pri chladení jadrových reaktorov sa využívajú ako plynné chladivá oxid uhličitý, dusík a hélium.

Kvapalné chladivá

Kvapalné chladivá sa nazývajú aj chladiace kvapaliny. Často používanou kvapalinou je voda, resp. destilovaná voda. Je vhodná pre zariadenia pracujúce pri teplote do 100°C v prostrediach, kde sa nedosahujú príliš vysoké záporné teploty. Ak sa použije pretlakový chladiaci systém, teploty zariadenia môžu byť aj vyššie. Používa sa aj v chladiacich okruhoch jadrových reaktorov avšak pod vysokým tlakom okolo 14 MPa. Ďalším kvapalným chladivom reaktorov je ťažká voda. Ďalšou častou kvapalnou chladiacou látkou sú oleje.

Tuhé chladivá

Ako tuhé chladivá sa používajú tzv. tekuté kovy, ktoré majú relatívne nízku teplotu topenia. Patria sem draslík a sodík. Využívajú sa na chladenie jadrových reaktorov.

Zdroje pre kapitolu: .

Špeciálne využitie chladív

Pre niektoré zvlášť teplotne zaťažené súčiastky sa využíva ich špeciálna konštrukcia. Nevytvorí sa chladiaci okruh, ale chladivo je zakomponované v dutine vo vnútri súčiastky. Pri pohybe súčiastky sa chladivo v dutine pohybuje a pomáha prenášať teplo z tepelne exponovanej časti do menej zaťažených častí, resp do častí, z ktorých je možné telo ďalej odviesť. Príkladom sú duté výfukové ventily s dutinou čiastočne vyplnenou sodíkom. Pri pracovnej teplote je sodík tekutý a odvádza teplo z taniera ventilu, ktorý je vystavený horúcim spalinám k jeho drieku, ktorý je možné cez vedenie ventilu v hlave valca dobre chladiť.