Сухой лед CO2 – все, что вам нужно знать

При обращении с холодильной установкой CO2 необходимо учитывать риск образования сухого льда.

Безопасный ввод в эксплуатацию и обслуживание транскритических агрегатов iCOOL TM CO 2 требует знания характеристик и свойств хладагента CO 2 . В этой статье объясняется, как ведет себя углекислый газ в различных условиях и что следует учитывать при обращении с этим веществом.

Чтобы понять поведение CO 2 в зависимости от температуры и давления, лучше всего ознакомиться с фазовой диаграммой. На следующем изображении показан пример диаграммы этого типа с выделенными характерными точками.

Сухой лед — это углекислый газ в твердом состоянии. Его температура составляет около -78,5°C (-109 F). СО 2 в этой форме имеет очень рыхлую структуру. Он распадается под легким давлением.

Основной характеристикой сухого льда является его способность сублимироваться при нормальном давлении (1 бар), что означает, что он переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Поскольку процесса таяния не происходит, его называют «сухим льдом». За счет сублимации один килограмм сухого льда производит от 300 до 400 литров углекислого газа при атмосферном давлении.

Для создания сухого льда газ CO 2 необходимо сначала сжать под высоким давлением, а затем охладить. Этот процесс называется сжижением. Тогда, уменьшив давление и температуру находящегося под давлением сжиженного СО 2 (например, выпустив его в окружающую среду через трубу), он превратится в белый, похожий на снег СО 2 .

Сильный холод сухого льда может разрушить некоторые типы контейнеров (стекло, пластик). Контакт с кожей вызовет немедленные ожоги (термическое разрушение тканей). Ожоги следует рассматривать как ожоги от чрезмерного тепла.

Работать с сухим льдом следует в термоперчатках. Перчатки из неопрена могут обморозить кожу, и их будет очень трудно снять. Если специальных перчаток нет в наличии, можно использовать кожаные или кухонные перчатки (тканевые). Сухой лед следует хранить в хорошо проветриваемом помещении. Не храните сухой лед в закрытых помещениях без хорошей вентиляции.

Важно отметить, что CO 2 вреден в высоких концентрациях, и необходимо соблюдать все действующие правила и нормы безопасности.

Возьмем классический баллон, наполненный газообразным CO 2 , который длительное время находился при температуре окружающей среды 20°С. При этом абсолютное давление в цилиндре составляет 57,3 бар (давление насыщения). Верхняя часть резервуара заполнена насыщенным газом (газовая подушка), а в нижней части находится некоторое количество CO 2 в насыщенном жидком состоянии. Следует помнить, что почти пустой баллон с CO 2 остается под давлением 57 бар при температуре 20°C, пока он содержит жидкую фазу.

Первоначальное заполнение системы всегда следует начинать с газообразного CO 2 во избежание образования сухого льда.

Правильный подход

Когда CO 2 медленно и осторожно (по нашему опыту, около 20-40 г/с или ~1 бар в течение 30 секунд) удаляется из газового баллона через специальную трубу, он выделяется в газообразном состоянии. Это правильный подход при предварительном заполнении системы через ресивер жидкости.

Это медленное заполнение должно продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное давление в 10 бар, при котором температура насыщения составляет -40°С, обеспечивая запас прочности по сравнению с температурой -56,6°С, при которой начинает образовываться сухой лед. Однако безопаснее заполнять резервуар для жидкости газообразным CO 2 до тех пор, пока давление в резервуаре не сравняется с давлением в баллоне CO 2 , при условии, что объем заполнения, требуемый установкой, не будет превышен.

Неправильный подход

Ситуация изменилась бы, если бы газ CO 2 извлекался из того же баллона, но с интенсивным и сильным потоком. Этот быстрый процесс расширения приводит к значительному снижению температуры газа на выходе из трубы и внутри цилиндра.

При заправке CO 2 из баллона в ресивер жидкости (находящийся под высоким вакуумом) установки таким способом может возникнуть риск того, что баллон остынет слишком быстро и достигнет заданных параметров втрое. Подобные действия могут привести к образованию сухого льда внутри трубы или установки.

Систему следует заполнять только после процесса предварительного заполнения. Окончательную заправку можно производить жидким хладагентом в баке для жидкости или газообразным хладагентом на всасывании (при работающем компрессоре).

Правильный подход

Когда система уже предварительно заполнена газом под давлением около 10 бар, можно использовать баллон с жидкостью и напрямую впрыскивать жидкий хладагент CO 2 (R744) из баллона через трубку, соединенную с точкой обслуживания клапана ресивера жидкости. после предварительной продувки трубопровода давлением системы.

Заполнение резервуара жидкостью должно производиться контролируемым образом, чтобы предотвратить слишком быстрое охлаждение резервуара, что может привести к образованию сухого льда.

Неправильный подход

Когда система заполняется (под высоким вакуумом) путем прямого отбора жидкого хладагента из баллона с CO 2 с помощью погружной трубки и без первоначального предварительного заполнения газом, в ресивере образуется большое количество сухого льда. Такая ситуация значительно задержит процесс ввода завода в эксплуатацию, поскольку сухой лед будет сублимироваться со скоростью 1% от его общей массы в час в изолированном контейнере (14% при комнатной температуре).

Соблюдая несколько правил, можно избежать сухого льда в вашей установке CO 2 . При вводе в эксплуатацию и обслуживании холодильных систем с агрегатами CO 2 , такими как iCOOL TM CO 2 , всегда обращайтесь к руководству, а также инструкциям по вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию.