گاز فریون چیست؟
گاز فریون، ترکیبی شیمیایی است که در بسیاری از صنایع برای ایجاد سرما به کار می‌رود. گاز فریون به طور گسترده در یخچال های خانگی، یخچال های صنعتی، سیستم های تهویه مطبوع و کولرها به عنوان مبرد استفاده می‌شود. وظیفۀ این ماده در سیستم های خنک‌کننده، انتقال گرما از محیطی به محیط دیگر است. امروزه از انواع مختلف گازهای فریون با درصد های مختلف در صنایع برای سرمایش و تهویه مطبوع بهره گرفته می‌شود. در این مقاله، به بررسی گاز فریون، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن و انواع مبرد های امروزی خواهیم پرداخت.
آشنایی با گاز فریون
فریون در واقع یک نام تجاری برای گروهی از مواد شیمیایی به نام کلرو فلورو کربن ها (CFC) است. این مواد در صنایع بیشتر با نام فریون شناخته می‌شوند و برای دسته‌بندی انواع آن ها از عددگذاری استفاده می‌شود. در گذشته برای ساخت یخچال های خانگی و دستگاه های تهویه هوا از فریون 12 استفاده می‌شد. دلیل این انتخاب، ویژگی‌های منحصر به فرد فریون 12 بود؛ این گاز ظرفیت گرمایی بالایی دارد، در دمای معمولی به شکل گاز است و در صورت فشرده شدن یا سرمایش، به مایع تبدیل می شود. از دیگر ویژگی های این گاز می توان به غیر قابل اشتعال بودن و غیر سمی بودن آن اشاره کرد، که آن را برای سیستم های خنک کننده ایده آل می‌ساخت.
CFCها بدون رنگ و بو هستند، اما امروزه با افزودن ترکیبات شیمیایی دیگر به گاز های مبرد، بویی شبیه به اتر از آن ها استشمام می‌شود. در ادامه مقاله، به کاربرد های گاز فریون خواهیم پرداخت.
تاریخچه تولید گازهای CFC
تولید گاز های CFC به قرن بیستم بازمی‌گردد، زمانی که برای اولین بار این گاز در واحدهای صنعتی تولید و به عنوان خنک کننده در سیستم های سرمایشی استفاده شد. اولین گاز تولید شده خاصیت انفجاری داشت، اما در سال 1930 فریون 12 به صورت آزمایشگاهی تولید شد و با توجه به غیرقابل اشتعال بودن و عدم ایجاد مشکل در صورت تنفس، به سرعت جای خود را در صنایع سرمایشی باز کرد.
با این حال، با توجه به تأثیرات مخرب این گاز ها بر لایه اوزون، در قرارداد وین تصمیم گرفته شد که استفاده از این گاز ها محدود و در نهایت متوقف شود. با این حال، همچنان در برخی کشور های در حال توسعه از انواع گاز های فریون استفاده می شود، زیرا در دسترس و ارزان هستند.
انواع گاز فریون
قبل از تولید انبوه گاز های CFC، از آمونیاک و ترکیبات آن به عنوان مبرد استفاده می شد. با ظهور فریون، به دلیل خواص ترمود ینامیکی عالی و غیرقابل اشتعال بودن، استفاده از آن گسترش یافت. با افزایش نگرانی ها درباره زمین‌گرمایی، ترکیبات شیمیایی دیگری مانند HCFC ها و HFC ها به عنوان جایگزین‌های فریون معرفی شدند. امروزه از گاز های فریون به همراه سایر گاز های مبرد به صورت ترکیبی استفاده می‌شود تا عملکرد دستگاه بهبود یافته و احتمال نشت گاز کاهش یابد.
انواع گازهای مبرد
در ادامه به معرفی و بررسی مختصر انواع گاز های مبردی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، می‌پ ردازیم:
- مبرد R11: قبلاً در صنایع فوم‌سازی و شستشوی سیکل‌های ترکیبی استفاده می شد، اما به دلیل تأثیرات مخرب بر لایه اوزون با گاز های دیگر جایگزین شده است.
- مبرد R12: همچنان در کشو رهای در حال توسعه به صورت عمده استفاده می شود. این گاز خواص ترمودینامیکی ایده آلی دارد و تولید آن کم هزینه است، اما باید با گاز های دیگری جایگزین شود.
- مبرد R22: بیشتر در دستگاه های تبریدی در دما های پایین استفاده می شود، اما به دلیل GWP بالا با گاز های دیگری جایگزین شده است.
- مبرد R134: جایگزین فریون 12 است و در ساخت یخچال های خانگی و کولر خودرو به خوبی عمل می کند.
- فریون R290: با نام پروپان شناخته می‌شود و یکی از جایگزین های فریون 12 است.
- مبرد R404a: ترکیبی از سه گاز مختلف است و در یخچال های فریزر و سایر وسایل سرماساز عمومی استفاده می شود.
جمع‌بندی
در ساخت سیستم های سرماساز همواره به یک گاز مبرد نیاز است. در گذشته از آمونیاک استفاده می شد، اما با کشف فریون 12، این گاز به سرعت جایگزین شد. با این حال، به دلیل عوارض زمین گرمایی، استفاده از آن محدود شده و با مبرد های دیگری جایگزین شده‌اند. امروزه بیشتر از گاز های مبرد ترکیبی استفاده می شود تا علاوه بر حفظ خواص ترمو دینامیکی مناسب، شاخص GWP پایینی نیز داشته باشند.