Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Moderator: ArcherBarry

Reageer
Berichten: 5

Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Ik heb een gesloten glazen U buis met daarin kwik en ammoniak in vloeibare/gas vorm.
De U-buis bestaat uit 2 buis vormige reservoirtjes met daartussenin een capilair buisje die de reservoirtjes met elkaar verbindt. Zie afbeelding.
Mercury Motor.jpg
Mercury Motor.jpg (112.53 KiB) 1399 keer bekeken
Als je een zijde geisoleerd houdt en de andere zijde van temperatuur laat veranderen (bv van 20 naar 22 graden C) dan wordt het kwik van het ene naar het andere reservoir geduwd vanwege de drukverhoging.
Mijn vraag is nu: kan ik Ammoniak vervangen door <b>HCFC-22 </b>(R22)?
De druk/temperatuur curve is vrijwel gelijk van R22 en R717.
 
Maar gewicht, enthalpy en entropy in vloeistof en gas vorm van beiden verschillen. Ik kan dit niet berekenen. Ik heb daar helaas te weinig kennis voor.
(En de scheikunde leraren op de VMBO Laboratorium opleiding waarop mijn dochter zit konden mij ook antwoord geven.)
 
Kan iemand mij hier meer inzicht in verschaffen?
Alvast bedankt!
 

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Ik heb een gesloten glazen U buis met daarin kwik en ammoniak in vloeibare/gas vorm.
Erg duidelijk is dit verhaal niet.
Zit er alleen gasvormig ammoniak in dat ding, of ook vloeibaar ammoniak?
 
Heeft dit ding een officiële naam?
 
En wat is precies de functie van dit ding?
Moet het bij een exacte temperatuur omslaan?

Berichten: 5

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Pinokkio schreef: Erg duidelijk is dit verhaal niet.
Zit er alleen gasvormig ammoniak in dat ding, of ook vloeibaar ammoniak?
 
Heeft dit ding een officiële naam?
 
En wat is precies de functie van dit ding?
Moet het bij een exacte temperatuur omslaan?
 
Sorry voor mijn onduidelijk verhaal. 
Er zit ook vloeibare ammoniak in. 
Het is de aandrijving van een Reutter Atmos klok uit de dertiger jaren. 
De U buis is gemonteerd een een trommeltje dat om zijn as kan draaien. Een zijde is zoveel mogelijk geisoleerd zodat de temperatuur aan die zijde van de U-buis lang constant blijft. De andere zijde is met koper vijlsel aan de wand van het trommeltje gelijmd zodat de temperatuurs wisseling so snel mogelijk wordt doorgegeven. Zodoende maakt het een kantelende beweging bij temperatuurwisselingen van een paar graden. Het werkgebied is ongeveer van -10 graden tot +50 graden. Het systeem past zich na een bepaalde tijd aan, aan een hogere of lagere temperatuur aangezien de isolatie van de ene zijde niet perfect is. Zodoende werkt het bij allerlei temperaturen zolang er maar een verschil van 1 of 2 graden Celsius is tussen bijvoorbeeld dag en nacht.
Aangezien <b>HCFC-22</b> minder gevaarlijk is om mee te werken dan NH3 wil ik graag weten of dit ook werkt.
Ik hoop dat ik zo duidelijk genoeg ben.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Hoe weet je dat er in die van jou ammoniak in zit? Ik zie op internet dat er ook zijn met ethylchloride erin.
 
En heb je al nagedacht hoe je die ammoniak vervangt zonder dat er ook lucht in de U-buis terecht komt voor je het afsluit?
 
Voor zover ik weet is R22 niet meer te koop, want verboden.

Berichten: 5

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Pinokkio schreef: Hoe weet je dat er in die van jou ammoniak in zit? Ik zie op internet dat er ook zijn met ethylchloride erin.
 
En heb je al nagedacht hoe je die ammoniak vervangt zonder dat er ook lucht in de U-buis terecht komt voor je het afsluit?
 
Voor zover ik weet is R22 niet meer te koop, want verboden.
Ethylchloride zit er niet in. Dat zit in de Atmos klokken, zeg maar vanaf 1938 tot heden. Daar zit een balg systeem in dat op temperatuur en drukverschillen werkt. Dat systeem werkt niet bij hoge omgevings temperaturen.
De Atmos van daarvoor heeft het systeem zoals op het plaatje waarin ammoniak is gebruikt.
 
 
Mijn vraag is een technische vraag. Ik probeer namelijk het gedrag van de verschillende stoffen te  begrijpen. Wat zijn de bepalende factoren die bij een bepaalde hoeveelheid warmte toevoer zorgen voor een bepaalde drukverhoging in een buisjes wat de stof in gedeeltelijk vloeibare en gedeeltelijk gasvormige vorm bevat. 
Je kan in plaats van R22 dus ook een ander gas nemen als voorbeeld.
Het gaat mij in eerste instantie om het begrijpen. Vandaar dat ik op het wetenschapsforum mijn vraag stel. Ikzelf kom er niet uit.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Mijn vraag is nu: kan ik Ammoniak vervangen door HCFC-22 (R22)?

De druk/temperatuur curve is vrijwel gelijk van R22 en R717.

Maar gewicht, enthalpy en entropy in vloeistof en gas vorm van beiden verschillen. Ik kan dit niet berekenen. Ik heb daar helaas te weinig kennis voor.
Gewicht, enthalpie en entropie doen niet ter zake.

Het gaat om de helling van de dampspanningscurve: de verandering van de dampspanning van het medium als functie van de temperatuursverandering.
 
ATMOS I Motor.jpg
ATMOS I Motor.jpg (63.51 KiB) 1469 keer bekeken
In beide buizen zit boven het kwik (2) een ruimte met vloeibare (3) en gasvormige ammoniak (4).  Om de linker buis zit een omhulsel (5) met daarin een stof met een zeer hoge soortelijke warmte (6) en dat alles is geisoleerd met een vacuummantel (7) eromheen (zoals in een thermosfles), en isolatiemateriaal (9) aan de onderzijde.

De druk van de ammoniak is gelijk aan de verzadigde dampdruk van ammoniak bij de temperatuur ervan. Bijvoorbeeld: bij 20 oC is dat 857 kPa.

Als de ongeisoleerde rechter buis door omgevingsinvloed één graad warmer wordt zal de druk in 4Rechts bij 21 oC stijgen naar 885 kPa. Daardoor is er een drukverschil tussen 4R en 4L van 885 - 857 = 28 kPa en dat drukt het kwik gedeeltelijk naar links waardoor de schijf (8) naar links kantelt. Uiteindelijk zal de ammoniak in 3L en 4L dezelfde temperatuur krijgen als in 3R en 4R door warmtegeleiding via het kwik in (1).
 
Zou het ammoniak in beide buizen vervangen worden door vloeibaar plus gasvorming R22 dan geeft een temperatuursverschil van 21 oC in 3R/4R en 20 oC in 3L/4L een drukverschil van 936 - 910 = 26 kPa.

R22 geeft bij kamertemperatuur dus een ietsje kleiner drukverschil bij het zelfde temperatuursverandering dan ammoniak. Anders gezegd: de helling van de dampspanningscurve van R22 is bij kamertemperatuur iets kleiner dan van ammoniak.
Het werkgebied is ongeveer van -10 graden tot +50 graden.
Ik heb dat niet op internet gevonden, maar ik neem dat dan maar even aan.

Bij de ondergrens van -10 oC geeft ammoniak een drukverschil van 12 kPa/oC
 
Bij -10 oC geeft R22 een drukverschil van bijna 13 kPa/oC.

Dus dat betekent dat R22 bij -10 oC minstens zo goed zou moeten werken als ammoniak.
 
Bij +50 oC is de verzadigde dampspanning van ammoniak 2034 kPa en die van R22 is 1943 kPa, dus geen risico van te hoge druk door vervanging van ammoniak door R22.

Samenvatting:

- ofschoon de dampdruk van R22 bij kamertemperatuur hoger is dan die van die van ammoniak, is dat bij 50 oC niet zo, dus in dat opzicht niet onveiliger.

- ofschoon de helling van de dampspanningscurve van R22 bij kamertemperatuur iets lager is dan die van ammoniak, is bij -10 oC de helling van R22 juist ietsje groter dan van ammoniak.

- met R22 moet de Atmos klok in theorie net zo goed werken als met ammoniak.

Berichten: 5

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Pinokkio schreef: Gewicht, enthalpie en entropie doen niet ter zake.

Het gaat om de helling van de dampspanningscurve: de verandering van de dampspanning van het medium als functie van de temperatuursverandering.
 
AfbeeldingATMOS I Motor.jpg
In beide buizen zit boven het kwik (2) een ruimte met vloeibare (3) en gasvormige ammoniak (4).  Om de linker buis zit een omhulsel (5) met daarin een stof met een zeer hoge soortelijke warmte (6) en dat alles is geisoleerd met een vacuummantel (7) eromheen (zoals in een thermosfles), en isolatiemateriaal (9) aan de onderzijde.

De druk van de ammoniak is gelijk aan de verzadigde dampdruk van ammoniak bij de temperatuur ervan. Bijvoorbeeld: bij 20 oC is dat 857 kPa.
Als de ongeisoleerde rechter buis door omgevingsinvloed één graad warmer wordt zal de druk in 4Rechts bij 21 oC stijgen naar 885 kPa. Daardoor is er een drukverschil tussen 4R en 4L van 885 - 857 = 28 kPa en dat drukt het kwik gedeeltelijk naar links waardoor de schijf (8) naar links kantelt. Uiteindelijk zal de ammoniak in 3L en 4L dezelfde temperatuur krijgen als in 3R en 4R door warmtegeleiding via het kwik in (1).
 
Zou het ammoniak in beide buizen vervangen worden door vloeibaar plus gasvorming R22 dan geeft een temperatuursverschil van 21 oC in 3R/4R en 20 oC in 3L/4L een drukverschil van 936 - 910 = 26 kPa.

R22 geeft bij kamertemperatuur dus een ietsje kleiner drukverschil bij het zelfde temperatuursverandering dan ammoniak. Anders gezegd: de helling van de dampspanningscurve van R22 is bij kamertemperatuur iets kleiner dan van ammoniak.
Ik heb dat niet op internet gevonden, maar ik neem dat dan maar even aan.
Bij de ondergrens van -10 oC geeft ammoniak een drukverschil van 12 kPa/oC
 
Bij -10 oC geeft R22 een drukverschil van bijna 13 kPa/oC.

Dus dat betekent dat R22 bij -10 oC minstens zo goed zou moeten werken als ammoniak.
 
Bij +50 oC is de verzadigde dampspanning van ammoniak 2034 kPa en die van R22 is 1943 kPa, dus geen risico van te hoge druk door vervanging van ammoniak door R22.

Samenvatting:

- ofschoon de dampdruk van R22 bij kamertemperatuur hoger is dan die van die van ammoniak, is dat bij 50 oC niet zo, dus in dat opzicht niet onveiliger.

- ofschoon de helling van de dampspanningscurve van R22 bij kamertemperatuur iets lager is dan die van ammoniak, is bij -10 oC de helling van R22 juist ietsje groter dan van ammoniak.

- met R22 moet de Atmos klok in theorie net zo goed werken als met ammoniak.
Ik ben heel blij met Uw uitleg.
 
In principe had ik het ook zo begrepen. Volgens de tabellen op het internet die het temperatuur/drukverloop aangeven heeft het koelgas R22 een vrijwel zelfde verloop.
 
Maar ik begrijp het toch nog onvoldoende.
U zegt dat enthalpie geen rol speelt.
ik dacht  dat in theorie R22 nog sneller zou moeten reageren omdat het minder energie in zich op kan nemen en dus eerder zou moeten verdampen bij toevoer van een bepaalde hoeveelheid energie. 
 
De website: http://agilityrefrigeration.weebly.com/information/comparison-between-refrigerants-ammonia-vs-freonmeldt:
 
Due to its highly favorable thermodynamic properties (high latent heat of vaporization), ammonia requires less primary energy to produce a certain refrigeration effect compared to other commonly used refrigerants. Evaporating one pound of liquid ammonia absorbs about 161 Watts compared to 12 to 25 Watts for Freons.

 
  • Ammonia R717 - 1371.2 kJ/kg
  • R22 - 233.95 kJ/kg
  • R134a - 215.9 kJ/kg
 
En ammonia heeft een hoger kookpunt dan R22 dus blijkbaar een sterkere moleculaire binding, ondanks zijn 5 keer lagere moleculaire massa.
Bij een gelijke toevoer van energie zou de koudestof R22 dan toch sneller moeten verdampen en dus sneller een drukverandering laten zien?
 
Of is dit een totaal verkeerde gedachtengang?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Ik heb gelezen dat zo'n Atmos I klok werkt bij een temperatuursverandering van 0,3 oC. Daar stond niet bij of dat ook bij -10 oC zo is, dus ik neem maar aan dat die 0,3 graden bij 20 oC zeker voldoende is. Dat betekent dus dat de ammoniakdruk dan moet stijgen van 857 naar 866 kPa om de kantelbeweging op gang te brengen. Dat is een toename van 1 %. Dus dat betekent dat de hoeveelheid (massa) ammoniakdamp in (4) met 1 % moet toenemen.
 
Hoeveel mg ammonia denk jij dat er moet verdampen om de gasmassa in (4) met 1 % te verhogen zodat het kantelen gaat beginnen?
Hoeveel warmte denk jij dat het vloeibaar ammoniak opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
Hoeveel warmte denk jij dat het glas opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
Hoeveel warmte denk jij dat het kwik opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
 
Zelfde berekening voor R22 in plaats van ammoniak.
 
De verdampingswarmte van ammoniak is weliswaar per kg veel groter dan van R22, maar er hoeft veel minder ammoniakmassa te verdampen om de druk met 1 % te verhogen.
Anders gezegd: er is weinig verschil in verdampingswarmte per mol tussen ammoniak en R22. En daar gaat het hier om.
 
Maar zelfs al zou er een klein verschil in reactietijd zijn tussen het ene of het andere medium, who cares? Ik las dat zo'n Atom I klok maar liefst 4 dagen kan lopen op slechts één enkele heen en terug kantelbeweging van schijf (8).

Berichten: 5

Re: Graag uitleg gedrag van Freon R22 vs Ammonia R717 bij temperatuur verhoging

Pinokkio schreef: Ik heb gelezen dat zo'n Atmos I klok werkt bij een temperatuursverandering van 0,3 oC. Daar stond niet bij of dat ook bij -10 oC zo is, dus ik neem maar aan dat die 0,3 graden bij 20 oC zeker voldoende is. Dat betekent dus dat de ammoniakdruk dan moet stijgen van 857 naar 866 kPa om de kantelbeweging op gang te brengen. Dat is een toename van 1 %. Dus dat betekent dat de hoeveelheid (massa) ammoniakdamp in (4) met 1 % moet toenemen.
 
Hoeveel mg ammonia denk jij dat er moet verdampen om de gasmassa in (4) met 1 % te verhogen zodat het kantelen gaat beginnen?
Hoeveel warmte denk jij dat het vloeibaar ammoniak opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
Hoeveel warmte denk jij dat het glas opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
Hoeveel warmte denk jij dat het kwik opneemt bij 0,3 oC temperatuurstijging?
 
Zelfde berekening voor R22 in plaats van ammoniak.
 
De verdampingswarmte van ammoniak is weliswaar per kg veel groter dan van R22, maar er hoeft veel minder ammoniakmassa te verdampen om de druk met 1 % te verhogen.
Anders gezegd: er is weinig verschil in verdampingswarmte per mol tussen ammoniak en R22. En daar gaat het hier om.
 
Maar zelfs al zou er een klein verschil in reactietijd zijn tussen het ene of het andere medium, who cares? Ik las dat zo'n Atom I klok maar liefst 4 dagen kan lopen op slechts één enkele heen en terug kantelbeweging van schijf (8).
Dank U zeer voor de heldere uitleg.
Echt bijzonder voor de moeite die U heeft genomen.
Nogmaals bedankt!

Reageer