R600a фреон (ізобутан): характеристики (властивості), таблиці, діаграми

Використання ізобутану як холодоагент R600a почалося на початку 20 століття. Потім його витіснив фреон R12 (дифтордихлорметан). Після прийняття Монреальського протоколу та додатків до нього, R600a повернувся до сфери холодильного обладнання у 1990-х.

Тоді він був представлений як заміна холодоагентів CFC (хлорфторвуглеців) і HCFC (гідрохлорфторвуглеців), які завдавали шкоди навколишньому середовищу. Цей фреон набув популярності в індустрії охолодження завдяки своїй екологічності.

Основна перевага R600a – низький рівень впливу на довкілля. Він має дуже низький потенціал глобального потепління (ПГП, GWP), він не руйнує озоновий шар (ODP=0). Його потенціал глобального потепління (GWP) складає всього три, що значно нижче, ніж у інших холодоагентів, що широко використовуються, таких як R134a і R404a. Він також енергоефективний за середніх температур. Це робить його більш рентабельним у довгостроковій перспективі.

Основний недолік R600a – займистість. Його використання вимагає додаткових заходів безпеки як при розробці обладнання, так і при його експлуатації. Крім того, R600a має меншу теплопровідність, ніж інші холодоагенти. Тому він може не підходити для використання у високотемпературних холодильних системах.

Властивості та характеристики R600a фреону

У таблиці нижче наведено фізико-хімічні властивості та характеристики R600a фреону.

Параметр	Значення
Хімічна формула	C4H10
Молекулярна (молярна) маса, г/моль	58,12
Щільність при 25 °C (77 °F), г/мл	2,064
Щільність пари (повітря = 1)	2,06
Температура плавлення при 100 КПа	-159 °С / -255 °F
Точка кипіння при 100 КПа	-12 °С / 10 °F
Точка займання	-83 °С / -117 °F
Критична температура	135 °С
Критичний тиск, МПа	3,66
Критична густина, г/мл	0,221
Розчинність у воді при 25 °C (77 °F), мг/кг	48,9
Тиск пари при 21 °C (70 °F)	310 КПа / 45 psia
Прихована теплота пароутворення, кДж/кг	366,5
Мінімальна температура займання	460 °C / 860 °F
Нижня межа займистості за обсягом	1,8%
Верхня межа займистості за обсягом	8,5%
Нижня межа займистості за вагою, г/м3	28
Верхня межа займистості за вагою, г/м3	203
Потенціал глобального потепління (ПГП/GWP)	3
Потенціал руйнування озонового шару	0
Клас небезпеки	2.1
Клас безпеки ASHRAE	A3

Плюси та мінуси R600a

Як у будь-якого фреона, у ізобутану є свої плюси та мінуси. Давайте розглянемо їх.

Плюси фреону R600a

1. Чи не руйнує озоновий шар Землі. Має низький потенціал глобального потепління. Він всього втричі більший ніж у двоокису вуглецю і майже в 500 разів менше ніж у R134a.
2. Техніка на R600a працює при тиску нижче, ніж на інших холодоагентах. Тому вона дешевша, більш довговічна і видає менше шуму.
3. Вибутий – один з найдешевших холодоагентів.
4. Для заправки обладнання потрібно набагато менше R600a, в порівнянні з аналогічними холодоагентами.
5. У разі витоку ізобутану із системи його можна дозаправити, а не замінювати повністю.

Мінуси фреону R600a

1. Через високу займистість при зберіганні холодоагенту потрібно дотримуватися особливих правил безпеки.
2. R600a не підходить для обладнання з великим обсягом заправки холодоагенту та систем кондиціювання.
3. Виробництво ізобутану пов’язане з високими ризиками спалаху та вибуху.

Сумісність із компресорними маслами

• Мінеральні (M): Сумісні з холодоагентом R600a.
• Алкілбензольні (AB): Сумісні з фреоном R600a.
• Напівсинтетичні (M+AB): Сумісні з R600a.
• Поліефірні (POE): Обмежено сумісні. У цих олій висока розчинність у вуглеводнях. Може знадобитися використання POE більш високої в’язкості.
• Поліалкіленглікольні (PAG): Не сумісні.
• Поліальфаолефінівst (PAO): Не сумісні.

Таблиця тиску-температури для фреону R600a

Нижче наведено таблицю залежності температури та тиску в точці кипіння. У ній використані такі скорочення:

• t, ° C – температура в градусах Цельсія.
• t, ° F – температура у градусах Фаренгейта.
• P, barA – абсолютний тиск у бар.
• P, barG – надлишковий тиск у бар.
• P, psia – абсолютний тиск у фунтах на кв. дюйм.
• P, psig – надлишковий тиск фунтів на кв. дюйм.

Таблиця тиску та температури для R600a холодоагенту (ізобутану)

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

Вибутий і Монреальський протокол

Так як у фреону R600a дуже низький потенціал глобального потепління, а озоноруйнуючий потенціал дорівнює 0, він не підпадає під дію Монреальського протоколу, Кіотського протоколу і т.д. Правила використання R600a різняться залежно від держави.

У Європі та Азії фреон R600a – широко розповсюджений холодоагент для холодильного обладнання невеликої потужності. Однак важливо відзначити, що ізобутан легко запалюється, тому існують правила техніки безпеки для забезпечення належного поводження та зберігання.

У Сполучених Штатах R600a не так широко використовується через міркування безпеки. Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) класифікує його як речовину з обмеженим доступом. В основному його використовують для змішаних холодоагентів.

Застосування у змішаних холодоагентах

R600a зазвичай використовується в невеликих холодильних системах, таких як побутові холодильники, морозильники, охолоджувачі напоїв, автономні вітрини та торговельні автомати. Характеристики R600a не дозволяють використовувати його в системах кондиціонування повітря. Однак його можна застосовувати у невеликих переносних кондиціонерах та осушувачах.

В останні роки ізобутан почали застосовувати у складі змішаних холодоагентів. Його додають для покращення показників нових газів. Нижче наводиться список фреонів, схвалених EPA, до складу яких входить 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, новий склад (R424A) – 0.9%.
• RS-24, новий склад (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%.

Термодинамічні діаграми log(p)-h для фреону R600a

Техніка безпеки під час роботи з R600a

Умови зберігання

Зберігати вдалині від джерел займання в добре провітрюваному місці при температурі не вище 45°С/115°F. Уникайте несумісних матеріалів та умов. Не допускайте знаходження ємностей із ізобутаном поблизу відкритих джерел вогню, нагрітих поверхонь, електроприладів.

Запобіжні заходи при поводженні з R600a

При роботі з R600a необхідно дотримуватись належних запобіжних заходів для забезпечення безпеки. Важливо носити захисне спорядження, у тому числі рукавички та захисні окуляри, і працювати в приміщенні, що добре провітрюється. Також дуже важливо уникати відкритого вогню та джерел займання, оскільки R600a легко займається.

Аварійні процедури для R600a

У разі витоку або іншої надзвичайної ситуації, пов’язаної з R600a, дуже важливо негайно залишити зону та зв’язатися з аварійно-рятувальними службами. Уникайте використання електричного обладнання або створення іскор у ураженій області. Тим, у кого проблеми з диханням, за потреби слід звернутися за медичною допомогою.

Порівняння R600a, R290, R134a, R404A, R22 та R12

Холодоагент	R600a	R290	R134a	R404A	R22	R12
Хімічна формула	CH-(CH3)3	C3H8	CF3-CH2F	44/52/4	CHF2Cl	CF2Cl2
Критична температура у °C	135	96.7	101	72.5	96.1	112
Молекулярна маса кг/кмоль	58.1	44.1	102	97.6	86.5	120.9
Нормальна температура кипіння у °C	-11.6	-42.1	-26.5	-45.8	-40.8	-29.8
Тиск (абсолютний) при -25 °C бар	0.58	2.03	1.07	2.50	2.01	1.24
Щільність рідини при -25 °C кг/л	0.60	0.56	1.37	1.24	1.36	1.47
Щільність пари при температурі до -25/+32 °C кг/м3	1.3	3.6	4.4	10.0	7.0	6.0
Об’ємна ємність при -25/45/32 °C кДж/м3	373	1164	725	1334	1244	727
Ентальпія випаровування при -25 °C кДж/кг	376	406	216	186	223	163
Тиск (абсолютний) при +20 °C у барах	3.0	8.4	5.7	11.0	9.1	5.7

Термодинамічні властивості R600a (ізобутану), таблиця

Нижче наведено таблицю термодинамічних властивостей фреону R600a лінії насичення. Для зручності у ній використані такі скорочення:

• P – тиск, бар.
• t, ° C – температура в градусах Цельсія.
• t, ° F – температура у градусах Фаренгейта.
• Vl – питомий об’єм рідини, дм3/кг чи л/кг.
• Pl – щільність рідини, кг/дм3 чи кг/л.
• Hl – ентальпія рідини кДж/кг.
• Sl – ентропія рідини кДж/кг*К.
• Vv – питомий об’єм пари, м3/кг.
• Pv – густина пари, кг/м3.
• Hv – ентальпія пари кДж/кг.
• Sv – ентропія пари кДж/кг*К.
• Lv – прихована теплота.

Таблиця термодинамічних властивостей фреону R600a на лінії насичення

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