R600a фреон (изобутан): характеристики (свойства), таблицы, диаграммы

Использование изобутана в качестве хладагента R600a началось в начале 20 века. Позже его вытеснил фреон R12 (дифтордихлорметан). После принятия Монреальского протокола и приложений к нему, R600a вернулся в сферу холодильного оборудования в 1990-х.

Тогда он был представлен в качестве замены хладагентам CFC (хлорфторуглеродам) и HCFC (гидрохлорфторуглеродам), которые наносили вред окружающей среде. Этот фреон приобрел популярность в индустрии охлаждения благодаря своей экологичности.

Основное преимущество R600a – низкий уровень воздействия на окружающую среду. У него очень низкий потенциал глобального потепления (ПГП, GWP), он не разрушает озоновый слой (ODP=0). Его потенциал глобального потепления (GWP) составляет всего три, что значительно ниже, чем у других широко используемых хладагентов, таких как R134a и R404a. Он также энергоэффективен при средних температурах. Это делает его более рентабельным в долгосрочной перспективе.

Основной недостаток R600a – воспламеняемость. Его использование требует дополнительных мер безопасности как при разработке оборудования, та и при его эксплуатации. Кроме того, R600a имеет меньшую теплопроводность, чем другие хладагенты. Поэтому он может не подходить для использования в высокотемпературных холодильных системах.

Свойства и характеристики R600a фреона

В таблице ниже приведены физико-химические свойства и характеристики R600a фреона.

Параметр	Значение характеристики
Химическая формула	C4H10
Молекулярная (молярная) масса, г/моль	58,12
Плотность при 25 °C (77 °F), г/мл	2,064
Плотность пара (воздух=1)	2,06
Температура плавления при 100 КПа	-159 °С / -255 °F
Точка кипения при 100 КПа	-12 °С / 10 °F
Точка воспламенения	-83 °С / -117 °F
Критическая температура	135 °С
Критическое давление, МПа	3,66
Критическая плотность, г/мл	0,221
Растворимость в воде при 25 °C (77 °F), мг/кг	48,9
Давление пара при 21 °C (70 °F)	310 КПа / 45 psia
Скрытая теплота парообразования, кДж/кг	366,5
Минимальная температура воспламенения	460 °C / 860 °F
Нижний предел воспламеняемости по объему	1,8%
Верхний предел воспламеняемости по объему	8,5%
Нижний предел воспламеняемости по весу, г/м3	28
Верхний предел воспламеняемости по весу, г/м3	203
Потенциал глобального потепления (ПГП/GWP)	3
Потенциал разрушения озонового слоя	0
Класс опасности	2.1
Класс безопасности ASHRAE	A3

Плюсы и минусы R600a

Как у любого фреона, у изобутана есть свои плюсы и минусы. Давайте рассмотрим их.

Плюсы фреона R600a

1. Не разрушает озоновый слой Земли. Имеет низкий потенциал глобального потепления. Он всего в три раза больше чем у двуокиси углерода и почти в 500 раз меньше чем у R134a.
2. Техника на R600a работает при давлении ниже, чем на других хладагентах. Поэтому она дешевле, более долговечна и издает меньше шума.
3. Изобутан – один из самых дешевых хладагентов.
4. Для заправки оборудования нужно горазд меньше R600a, по сравнению с аналогичными хладагентами.
5. В случае утечки изобутана из системы его можно дозаправить, а не заменять полностью.

Минусы фреона R600a

1. Из-за высокой воспламеняемости при хранении хладагента нужно соблюдать особые правила безопасности.
2. R600a не подходит для оборудования с большим объемом заправки хладагента и систем кондиционирования.
3. Производство изобутана связано с высокими рисками возгорания и взрыва.

Совместимость с компрессорными маслами

• Минеральные (M): Совместимы с хладагентом R600a.
• Алкилбензольные (AB): Совместимы с фреоном R600a.
• Полусинтетические (M+AB): Совместимы с R600a.
• Полиэфирные (POE): Ограниченно совместимы. У этих масел высокая растворимость в углеводородах. Может потребоваться использование POE более высокой вязкости.
• Полиалкиленгликольные (PAG): Не совместимы.
• Полиальфаолефиновst (PAO): Не совместимы.

Таблица давления-температуры для фреона R600a

Ниже приведена таблица зависимости температуры и давления в точке кипения. В ней использованы следующие сокращения:

• t,°C – температура в градусах Цельсия.
• t,°F – температура в градусах Фаренгейта.
• P, barA – абсолютное давление в бар.
• P, barG – избыточное давление в бар.
• P, psia – абсолютное давление в фунтах на кв. дюйм.
• P, psig – избыточное давление фунтах на кв. дюйм.

Таблица давления и температуры для R600a хладагента (изобутана)

t,°C	t,°F	P, barA	P, barG	P, psia	P, psig
-70	-94	0,05	-0,97	0,70	-14,00
-68	-90	0,05	-0,96	0,81	-13,89
-66	-87	0,06	-0,95	0,92	-13,78
-64	-83	0,07	-0,94	1,05	-13,65
-62	-80	0,08	-0,93	1,20	-13,50
-60	-76	0,09	-0,92	1,36	-13,34
-58	-72	0,10	-0,91	1,53	-13,17
-56	-69	0,12	-0,89	1,73	-12,97
-54	-65	0,13	-0,88	1,95	-12,75
-52	-62	0,15	-0,86	2,18	-12,52
-50	-58	0,17	-0,85	2,45	-12,25
-48	-54	0,19	-0,83	2,73	-11,97
-46	-51	0,21	-0,80	3,05	-11,65
-44	-47	0,23	-0,78	3,39	-11,31
-42	-44	0,26	-0,75	3,77	-10,93
-40	-40	0,29	-0,73	4,17	-10,53
-38	-36	0,32	-0,70	4,61	-10,09
-36	-33	0,35	-0,66	5,09	-9,61
-34	-29	0,39	-0,63	5,61	-9,09
-32	-26	0,42	-0,59	6,17	-8,53
-30	-22	0,47	-0,55	6,77	-7,93
-28	-18	0,51	-0,50	7,42	-7,28
-26	-15	0,56	-0,45	8,12	-6,58
-24	-11	0,61	-0,40	8,86	-5,84
-22	-8	0,67	-0,35	9,66	-5,04
-20	-4	0,72	-0,29	10,52	-4,18
-18	0	0,79	-0,23	11,44	-3,26
-16	3	0,86	-0,16	12,41	-2,29
-14	7	0,93	-0,09	13,45	-1,25
-12	10	1,00	-0,01	14,56	-0,14
-10	14	1,08	0,07	15,74	1,04
-8	18	1,17	0,16	16,99	2,29
-6	21	1,26	0,25	18,31	3,61
-4	25	1,36	0,35	19,72	5,02
-2	28	1,46	0,45	21,20	6,50
0	32	1,57	0,56	22,77	8,07
2	36	1,68	0,67	24,43	9,73
4	39	1,80	0,79	26,18	11,48
6	43	1,93	0,92	28,02	13,32
8	46	2,07	1,05	29,96	15,26
10	50	2,21	1,19	32,00	17,30
12	54	2,35	1,34	34,15	19,45
14	57	2,51	1,50	36,40	21,70
16	61	2,67	1,66	38,76	24,06
18	64	2,84	1,83	41,24	26,54
20	68	3,02	2,01	43,83	29,13
22	72	3,21	2,20	46,55	31,85
24	75	3,41	2,39	49,39	34,69
26	79	3,61	2,60	52,36	37,66
28	82	3,82	2,81	55,46	40,76
30	86	4,05	3,03	58,70	44,00
32	90	4,28	3,27	62,07	47,37
34	93	4,52	3,51	65,59	50,89
36	97	4,78	3,76	69,25	54,55
38	100	5,04	4,03	73,07	58,37
40	104	5,31	4,30	77,04	62,34
42	108	5,60	4,58	81,16	66,46
44	111	5,89	4,88	85,45	70,75
46	115	6,20	5,19	89,90	75,20
48	118	6,52	5,51	94,53	79,83
50	122	6,85	5,84	99,32	84,62
52	126	7,19	6,18	104,29	89,59
54	129	7,55	6,53	109,45	94,75
56	133	7,92	6,90	114,79	100,09
58	136	8,30	7,28	120,32	105,62
60	140	8,69	7,68	126,04	111,34
62	144	9,10	8,09	131,96	117,26
64	147	9,52	8,51	138,08	123,38
66	151	9,96	8,95	144,41	129,71
68	154	10,41	9,40	150,96	136,26
70	158	10,88	9,86	157,70	143,00

Изобутан и Монреальский протокол

Так как у фреона R600a очень низкий потенциал глобального потепления, а озоноразрушающий потенциал равен 0, он не попадает под действие Монреальского протокола, Киотского протокола и т.д. Правила использования R600a различаются в зависимости от страны.

В Европе и Азии фреон R600a – широко распространенный хладагент для холодильного оборудования небольшой мощности. Однако важно отметить, что изобутан легко воспламеняется, поэтому существуют правила техники безопасности для обеспечения надлежащего обращения и хранения.

В Соединенных Штатах R600a не так широко используется из-за соображений безопасности. Агентство по охране окружающей среды (EPA) классифицирует его как вещество с ограниченным доступом. В основном его используют для производства смешанных хладагентов.

Применение в смешанных хладагентах

R600a обычно используется в небольших холодильных системах, таких как бытовые холодильники, морозильники, охладители для напитков, автономные витрины и торговые автоматы. Характеристики R600a не позволяют его использовать в системах кондиционирования воздуха. Однако его можно применять в небольших переносных кондиционерах и осушителях.

В последние годы изобутан начали применять в составе смешанных хладагентов. Его добавляют для улучшения показателей новых газов. Ниже приводим список фреонов, одобренных EPA, в состав которых входит R600a.

• GHG (R406A) — 4%.
• GHG-X4 (R414A) — 4%.
• Hot Shot (R414B) — 1.5%.
• ISCEON 79 (R422A) — 3.4%.
• ICOR XAC1 (R422B) — 3%.
• ICOR XLT1 (R422C) — 3%.
• ISCEON MO29 (R422D) — 3.4%.
• RS-44, новый состав (R424A) — 0.9%.
• RS-24, новый состав (R426A) — 0.6%.
• RS-52 (R428A) — 1.9%.
• RS-45 (R434A) — 2.8%.
• HCR-188C (R441A) — 6%.
• GHG-HP — 4%.
• GHG-X5 — 4%.
• ICOR AT22 — 1.5%.

Термодинамические диаграммы log(p)-h для фреона R600a

Техника безопасности при работе с R600a

Условия хранения

Хранить вдали от источников возгорания в хорошо проветриваемом месте при температуре не выше 45°С / 115°F. Избегайте несовместимых материалов и условий. Не допускайте нахождения емкостей с изобутаном вблизи открытых источников огня, нагретых поверхностей, электроприборов.

Меры предосторожности при обращении с R600a

При работе с R600a необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности для обеспечения безопасности. Важно носить защитное снаряжение, в том числе перчатки и защитные очки, и работать в хорошо проветриваемом помещении. Также крайне важно избегать открытого огня и источников воспламенения, так как R600a легко воспламеняется.

Аварийные процедуры для R600a

В случае утечки или другой чрезвычайной ситуации, связанной с R600a, крайне важно немедленно покинуть зону и связаться с аварийно-спасательными службами. Избегайте использования электрического оборудования или создания искр в пораженной области. Тем, у кого проблемы с дыханием, при необходимости следует обратиться за медицинской помощью.

Сравнение R600a, R290, R134a, R404A, R22 и R12

Хладагент	R600a	R290	R134a	R404A	R22	R12
Химическая формула	CH-(CH3)3	C3H8	CF3-CH2F	44/52/4	CHF2Cl	CF2Cl2
Критическая температура в °C	135	96.7	101	72.5	96.1	112
Молекулярная масса в кг/кмоль	58.1	44.1	102	97.6	86.5	120.9
Нормальная температура кипения в °C	-11.6	-42.1	-26.5	-45.8	-40.8	-29.8
Давление (абсолютное) при -25 °C в бар	0.58	2.03	1.07	2.50	2.01	1.24
Плотность жидкости при -25 °C в кг/л	0.60	0.56	1.37	1.24	1.36	1.47
Плотность пара при температуре до -25/+32 °C в кг/м3	1.3	3.6	4.4	10.0	7.0	6.0
Объемная емкость при -25/45/32 °C в кДж/м3	373	1164	725	1334	1244	727
Энтальпия испарения при -25 °C в кДж/кг	376	406	216	186	223	163
Давление (абсолютное) при +20 °C в барах	3.0	8.4	5.7	11.0	9.1	5.7

Термодинамические свойства R600a (изобутана), таблица

Ниже приведена таблица термодинамических свойств фреона R600a на линии насыщения. Для удобства в ней использованы следующие сокращения:

• P – давление, бар.
• t,°C – температура в градусах Цельсия.
• t,°F – температура в градусах Фаренгейта.
• Vl – удельный объем жидкости, дм3/кг или л/кг.
• Pl – плотность жидкости, кг/дм3 или кг/л.
• Hl – энтальпия жидкости кДж/кг.
• Sl – энтропия жидкости кДж/кг*К.
• Vv – удельный объем пара, м3/кг.
• Pv – плотность пара, кг/м3.
• Hv – энтальпия пара кДж/кг.
• Sv – энтропия пара кДж/кг*К.
• Lv – скрытая теплота.

Таблица термодинамических свойств фреона R600a на линии насыщения

P	t,°C	t,°F	Vl	Pl	Hl	Sl	t,°C	t,°F	Vv	Pv	Hv	Sv	Lv
0,004	-100	-148	1,462	0,684	-6,395	0,067	-100	-148	65,234	0,015	428,19	2,577	434,585
0,006	-95	-139	1,473	0,679	3,036	0,121	-95	-139	41,078	0,024	433,861	2,539	430,825
0,01	-90	-130	1,483	0,674	12,549	0,173	-90	-130	26,648	0,038	439,62	2,505	427,072
0,015	-85	-121	1,494	0,669	22,144	0,225	-85	-121	17,764	0,056	445,465	2,475	423,321
0,023	-80	-112	1,505	0,664	31,823	0,276	-80	-112	12,14	0,082	451,392	2,448	419,569
0,033	-75	-103	1,516	0,66	41,587	0,326	-75	-103	8,487	0,118	457,397	2,424	415,81
0,048	-70	-94	1,528	0,655	51,439	0,375	-70	-94	6,059	0,165	463,479	2,403	412,04
0,067	-65	-85	1,539	0,65	61,38	0,423	-65	-85	4,41	0,227	469,633	2,385	408,253
0,093	-60	-76	1,551	0,645	71,413	0,471	-60	-76	3,266	0,306	475,855	2,368	404,442
0,126	-55	-67	1,564	0,64	81,54	0,518	-55	-67	2,459	0,407	482,142	2,354	400,602
0,168	-50	-58	1,576	0,634	91,764	0,564	-50	-58	1,879	0,532	488,489	2,342	396,726
0,221	-45	-49	1,589	0,629	102,086	0,61	-45	-49	1,456	0,687	494,893	2,331	392,807
0,287	-40	-40	1,602	0,624	112,512	0,655	-40	-40	1,143	0,875	501,349	2,323	388,837
0,368	-35	-31	1,616	0,619	123,042	0,7	-35	-31	0,907	1,102	507,853	2,315	384,811
0,466	-30	-22	1,63	0,614	133,682	0,744	-30	-22	0,728	1,373	514,4	2,309	380,719
0,584	-25	-13	1,644	0,608	144,433	0,787	-25	-13	0,591	1,693	520,987	2,305	376,554
0,725	-20	-4	1,659	0,603	155,3	0,831	-20	-4	0,483	2,069	527,607	2,301	372,307
0,891	-15	5	1,674	0,597	166,286	0,874	-15	5	0,399	2,506	534,257	2,299	367,972
1,013	-11,76	10,832	1,684	0,594	173,481	0,901	-11,76	10,832	0,354	2,826	538,587	2,298	365,106
1,085	-10	14	1,69	0,592	177,395	0,916	-10	14	0,332	3,012	540,933	2,297	363,537
1,31	-5	23	1,706	0,586	188,632	0,958	-5	23	0,278	3,593	547,628	2,297	358,996
1,57	0	32	1,722	0,581	200	1	0	32	0,235	4,257	554,337	2,297	354,337
1,867	5	41	1,74	0,575	211,504	1,042	5	41	0,2	5,012	561,056	2,298	349,552
2,206	10	50	1,758	0,569	223,149	1,083	10	50	0,17	5,867	567,778	2,3	344,629
2,59	15	59	1,776	0,563	234,94	1,124	15	59	0,146	6,831	574,497	2,302	339,558
3,022	20	68	1,796	0,557	246,881	1,165	20	68	0,126	7,913	581,207	2,305	334,326
3,507	25	77	1,816	0,551	258,98	1,205	25	77	0,11	9,126	587,901	2,309	328,921
4,047	30	86	1,837	0,544	271,241	1,246	30	86	0,095	10,48	594,57	2,312	323,329
4,648	35	95	1,859	0,538	283,672	1,286	35	95	0,083	11,988	601,207	2,317	317,535
5,312	40	104	1,883	0,531	296,28	1,326	40	104	0,073	13,666	607,802	2,321	311,522
6,044	45	113	1,907	0,524	309,073	1,366	45	113	0,064	15,529	614,344	2,326	305,271
6,849	50	122	1,933	0,517	322,06	1,406	50	122	0,057	17,595	620,823	2,331	298,763
7,73	55	131	1,96	0,51	335,251	1,446	55	131	0,05	19,886	627,223	2,336	291,972
8,692	60	140	1,989	0,503	348,657	1,486	60	140	0,045	22,426	633,528	2,341	284,872
9,739	65	149	2,02	0,495	362,291	1,526	65	149	0,04	25,242	639,718	2,347	277,427
10,875	70	158	2,053	0,487	376,169	1,566	70	158	0,035	28,369	645,766	2,352	269,597
12,107	75	167	2,089	0,479	390,309	1,607	75	167	0,031	31,846	651,643	2,357	261,334
13,438	80	176	2,128	0,47	404,732	1,647	80	176	0,028	35,721	657,313	2,362	252,582
14,874	85	185	2,17	0,461	419,464	1,687	85	185	0,025	40,057	662,735	2,367	243,27
16,42	90	194	2,217	0,451	434,54	1,728	90	194	0,022	44,927	667,857	2,371	233,318
18,081	95	203	2,269	0,441	450,001	1,77	95	203	0,02	50,43	672,618	2,374	222,618
19,865	100	212	2,328	0,43	465,904	1,811	100	212	0,018	56,697	676,937	2,377	211,032
21,778	105	221	2,395	0,418	482,329	1,854	105	221	0,016	63,91	680,699	2,378	198,37
23,826	110	230	2,473	0,404	499,389	1,897	110	230	0,014	72,331	683,741	2,379	184,352
26,019	115	239	2,568	0,389	517,263	1,942	115	239	0,012	82,372	685,808	2,377	168,544
28,366	120	248	2,688	0,372	536,259	1,989	120	248	0,011	94,741	686,459	2,371	150,2
30,88	125	257	2,852	0,351	557,006	2,04	125	257	0,009	110,866	684,814	2,361	127,808
33,578	130	266	3,115	0,321	581,255	2,099	130	266	0,007	134,723	678,439	2,34	97,184