Хімічні, фізичні та теплові властивості водню H2, який у холодильній техніці має позначення холодоагент R702.
Загальна характеристика
- Хімічна формула: H₂
- Назва: Водень
- Позначення як холодоагент: R702
- Походження: природний (нефторований) газ
- ODP (потенціал руйнування озонового шару): 0
- GWP (потенціал глобального потепління): 0
Хімічні властивості водню (H₂)
- Найлегший хімічний елемент (атомний номер 1)
- Двоатомна молекула (H₂)
- Сильно горючий газ
- Утворює з повітрям та киснем вибухонебезпечні суміші
- Діапазон вибуховості в повітрі: 4–75 % (об.)
- Температура самозаймання: ≈ 585 °C
- Відновник (активно реагує з киснем, галогенами, оксидами металів)
- Хімічно інертний за нормальних умов до багатьох матеріалів
Фізичні властивості
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Молярна маса | 2,016 г/моль |
| Густина (0 °C, 1 атм) | 0,0899 кг/м³ |
| Колір / запах | Безбарвний, без запаху |
| Температура плавлення | −259,2 °C |
| Температура кипіння | −252,9 °C |
| Критична температура | −240 °C |
| Критичний тиск | ≈ 13 бар |
| Розчинність у воді | Дуже низька |
Водень значно легший за повітря (у ~14 разів)
Теплові (термодинамічні) властивості
- Питома теплоємність (Cp):
≈ 14,3 кДж/(кг·К) – дуже висока - Теплопровідність (0 °C):
≈ 0,168 Вт/(м·К) – одна з найвищих серед газів - Теплота випаровування:
≈ 455 кДж/кг (за температури кипіння) - Низька щільність → дуже великий питомий об’єм
Водень як холодоагент R702
Переваги:
- Нульовий вплив на клімат та озоновий шар
- Надзвичайно висока теплопровідність
- Висока теплоємність
- Можливість використання при кріогенних температурах
Недоліки:
- Надзвичайно висока вибухо- та пожежонебезпечність (клас A3)
- Дуже низька температура кипіння → непридатний для звичайних холодильних систем
- Потребує спеціальних матеріалів і герметичних систем
- Високі втрати через дифузію (проникає крізь метали)
Практичне застосування R702
- Кріогенна техніка
- Воднева енергетика
- Охолодження генераторів великої потужності
- Наукові та лабораторні установки
- Аерокосмічна галузь
У побутових та комерційних холодильних установках не застосовується
Класифікація безпеки (ASHRAE)
- Клас: A3
- A – низька токсичність
- 3 – висока горючість
| Молекулярна маса | 2.016 |
| Питома обсяг газу при НУ | 12.1 м 3 / кг , 194 футів 3 / фунт, |
| Щільність рідкого одню при атмосферному тиску | 71.0 кг / м 3 , 4.43 фунтів / фут 3 |
| Абсолютна в’язкість газу при атмосферному тиску | 0.009 сПуаз |
| Швидкість звуку в газі при 1 атм | 1315 м / с |
| Питома теплоємність – c p | 14310 Дж / (кг ° K) = Дж / (кг ° С), 3.42 БТЕ / (фунт ° F) = кал / (г ° C) |
| Показник адіабати – c p / c v | 1.405 |
| Індивідуальна газова постійна – Ri | 4126Дж / (кг ° C) |
| теплопровідність | 0.0182 (Вт / м ° C), 0.105 БТЕ / (год * фут * ° F) |
| Температура кипіння на лінії насичення при 1 атм = 14.7 psia = 760 мм рт.ст. | -252,65 ° C, -423 ° F, 20,4 ° K |
| Питома теплота пароутворення при температурі кипіння | 447000 Дж / кг, 192 БТЕ / фунт |
| Питома теплота згоряння. Вища теплотворна здатність. | 144000 кДж / кг, 62050 БТЕ / фунт |
| Температура плавлення / замерзання при 1 атм | -434.6 ° F, -259.1 ° C |
| Питома теплота плавлення | 25.0 БТЕ / фунт, 58000 Дж / кг |
| Критична температура – температура при якій рідка фаза існувати вже не може | -399.8 ° F, -240.0 ° C, |
| Критичне тиск-тиск насичених парів при критичній температурі | 1.30МПа, 189 psia |
| Критична щільність – щільність в критичному стані, коли втрачається відмінність у властивостях між рідиною і її парою | 0.033 м 3 / кг, 0.53 футів 3 / фунт |
| пожежонебезпека | пожежо- та вибухонебезпечний |
R702 (H₂) — це екологічно ідеальний, але технічно складний та небезпечний холодоагент, придатний лише для спеціалізованих кріогенних і промислових систем із суворими вимогами до безпеки.