Redigerer Arbeidsmedium

[[Fil:Refrigerants(Coolants).png|mini|Arbeidsmedier for [[varmepumper]], [[Kjøleskap|kjøle]]- og [[Kuldeteknikk|fryseanlegg]] leveres på gassflasker. En mye brukt gass er [[freon]].]]

Et '''arbeidsmedium''' er den væsken eller gassen som anvendes i [[varmekraftmaskin]]er, [[Kuldeteknikk|kjølesykluser]] og [[varmepumpe]]r for overføring av [[varme]] i en termodynamisk syklus. Innenfor kjøle- og varmepumpeteknologi omtales dette også som '''kjølemedium ''' eller '''kuldemedium'''. De fleste termodynamiske sykluser gjøre bruk av [[latent varme]] for arbeidsmediet ved [[faseovergang]], for eksempel fra [[Væske|flytende]] til [[gass]]form. Om det brukes andre sykluser forblir arbeidsmediet i gassform mens det gjennomgår alle prosesser i syklusen. I varmekraftmaskiner gjennomgår arbeidsmediet en [[forbrenning]]sprosess, for eksempel i [[forbrenningsmotor]]er eller [[gassturbin]]er. Det finnes også prosesser i varmepumper og kjøleprosesser der arbeidsmediet ikke endrer [[Fase (termodynamikk)|fase]], for eksempel omvendt [[Brayton-]] eller [[Stirlingmotor|Stirlingsyklus]].

== Krav til et arbeidsmedium ==
Valg av arbeidsmedier har betydelig innvirkning på den termodynamiske ytelsen for arbeidssyklusen i termiske prosesser. Et egnet fluidum (væske eller gass) må ha gode fysiske-, kjemiske-, miljømessige-, sikkerhetsmessige- og økonomiske egenskaper. Det vil si at parametre som spesifikt volum (høy [[tetthet]]), [[viskositet]], giftighet, [[Brannfare|brennbarhet]], ozonnedbrytende potensial (ODP), [[GWP-verdi|global oppvarmingspotential]] (GWP) og kostnader tillegges vekt. I tillegg kreves gunstige prosessegenskaper som høy termisk- og [[eksergi]]effektivite. Disse kravene gjelder både rene (en komponent) og blandete (flere komponenter) arbeidemedier. Forskningen som foregår er i stor grad fokusert på valg av rene arbeidsmedier. En viktig begrensning for rene arbeidsmedier er deres konstante temperaturprofil ved faseovergang. Blandinger av forskjellige arbeidsmedier har fordelen med at profilen for fordampningstemperaturen er variabel, dermed følger de profilen til varmekilden bedre, i motsetning til flat (konstant) fordampningsprofil som en ren væske har. Dette gir en tilnærmet stabil temperaturforskjell under fordamping i ''[[fordamper]]en''.<ref name="Linke">Linke, Patrick; Papadopoulos, Athanasios I. and Seferlis, Panos (2015) [http://www.mdpi.com/1996-1073/8/6/4755/pdf "Systematic Methods for Working Fluid Selection and the Design, Integration and Control of Organic Rankine Cycles — A Review"] ''Energies'' 2015, 8, 4755-4801; https://doi.org/10.3390/en8064755</ref>

=== Krav til for arbeidsmedier varmekraftmaskiner og kjøle-sykluser ===
Nedenfor følger en opplisting av termodynamiske og fysiske kriterier for arbeidsmedier i varmekraftmaskiner og kjøleanlegg:
* [[Metningstrykk]] ved den maksimalt oppstående temperatur for syklusen bør ikke være for stor. Veldig høyt [[trykk]] fører til mekaniske problemer, derfor kan unødvendig dyre komponenter bli resultatet.<ref name="Badr">Badr, O.; Probert, SD. and O'Callaghan, PW. (1985) [https://doi.org/10.1016/0306-2619(85)90072-8 "Selecting a working fluid for a Rankine-cycle engine"]. ''Applied Energy'' 1985;21:1-42.</ref>
* Metningstrykket ved syklusens minimumstemperatur (det vil si trykk ved kondensasjon) bør ikke være så lavt at det fører til problemer med tettinger. Dette kan føre til at luft fra omgivelsene trenger inn i systemet.<ref name="Badr"/>
* [[Trippelpunkt]]et bør ligge under forventet minimumstemperatur. Dette sikrer at mediet ikke stivner i noen del av syklusen eller mens det blir behandlet utenfor systemet.<ref name="Badr"/>
* Arbeidsmedier bør ha lav [[viskositet]], høy latent varme ved [[fordampning]], høy [[termisk konduktivitet]] i væskeform og god fuktingsevne. Disse egenskapene sikrer at arbeidsmediets trykkfall når det passere gjennom varmevekslere og tilførselsrør er lav og at varmeoverføringen i varmevekslere blir høy.<ref name="Badr"/>
* Arbeidsmedier bør ha lave spesifikke volumer i damp- og væskeform.  Disse egenskapene påvirker graden av varmeoverføring i varmevekslere. Dampens spesifikke volum er direkte knyttet til størrelsen og kostnadene for systemets komponenter. Videre vil et høyt spesifikt volum i dampform fører til større volumstrøm som krever større omfang av delene på mottagersiden i varmekraftmaskiner eller [[Gasskompressor|kompressorer]] i kjølesykluser. Dette resulterer også i et betydelig trykktap. Det spesifikke volumet for væsken ved trykket som oppstår i [[Overflatekondensator|kondensatoren]] skal være så lite som mulig for å minimere den nødvendige kjølevannsmengden.<ref name="Badr"/>
* Mediet bør ikke være korrosivt og kompatibilitet med de materialer som brukes i anlegget.<ref name="Badr"/>
* Væsken skal være kjemisk stabilt over hele temperatur- og trykkområdet som benyttes. Kjølemediet må ha motstand mot nedbrytning under varme og i nærvær av smøremidler og andre materialer i anlegget. I tillegg til å gjøre det nødvendig å skifte ut arbeidsmediet, kan kjemisk nedbrytning av mediet avgi gasser som ikke kondenserer og svekke varmeoverføringen i varmevekslere. Det kan også oppstå etseing på materialer i systemet.<ref name="Badr"/>
* Arbeidsmeidet bør ikke være giftig, ikke brennbart, ikke [[Sprengstoff|eksplosivitet]], ikke [[Radioaktivitet|radioaktivt]] og være godkjent for industriell bruk.<ref name="Badr"/>
* Arbeidsmediet bør oppfylle miljøkrav, for eksempel at det har lite ozonnedbrytende potensial (ODP) og lavt klimagasspotensial (GWP).<ref name="Badr"/>
* Mediet bør ha god smøreegenskaper for å redusere friksjon mellom flater som kommer i kontakt, noe som reduserer varmegenerering.<ref name="Badr"/>
* Mediet bør ha lav pris og være lett tilgjengelig i store kvanta.<ref name="Badr"/>
* Langsiktig (operativ) erfaring med arbeidsmediet og mulighet for gjenvinning er også gunstig.<ref name="Badr"/>

;Tilleggskriterier for varmekraftmaskiner ([[Clausius–Rankine-prosessen]])

* Den [[Kritisk temperatur|kritiske temperaturen]] til arbeidsmediet bør være godt over høyeste temperatur som kan oppstå i systemet. Fordampning av arbeidsmediet, og dermed betydelig tilleggsvarme, kan oppstå ved maksimale temperaturer i syklusen. Dette resulterer i relativt høy virkningsgrad for syklusen.<ref name="Badr"/>
* Stigningstallet for forholdet d''s''/d''T'' for linjen for mettet damp i ''T''–''s''-diagrammet bør være nesten null for det trykket som anvendes i strupeorganet. Dette hindrer stort omfang av fuktighetsdannelse  (dråpedannelse) eller at overheting oppstår under utvidelse. Det sikrer også at alle varmeavgiving i kondensatoren skjer ved minimum av syklusens temperatur, noe som øker den termiske virkningsgraden for systemet.<ref name="Badr"/>
* Arbeidsmediet bør ha lav spesifikk varmekapasitet. Eller alternativt få atomer per molekyl per molekylvekt, og en høy andel av latent varme ved fordampning per spesifikk varmekapasitet for mediet. Dette reduserer mengden varme som kreves for å øke temperaturen for arbeidsmediet i dets tilstand av underkjølt væske til den metningstemperaturen som svarer til trykket i fordamperen. Dette skal føre til at det meste av varmen tilføres ved maksimum av syklusens temperatur, og Clausius–Rankine-prosessen vil dermed nærme seg den teoretiske Carnot-syklusen.<ref name="Badr"/>

;Tilleggskriterier for kjølesykluser og varmepumper

* Stigningstallet for d''s''/d''T'' for mettet damp linjen i ''T''–''s-''diagram bør være nær null, men aldri positivt for trykkforholdet til kompressoren. Dette hindrer fuktighetsdannelse  (dråper) eller at overheting oppstår under komprimering. Kompressorer er svært følsomme for dråper.<ref name="Badr"/>
* Metningtrykket for temperaturen ved fordampning bør ikke være lavere enn det atmosfæriske trykket.<ref name="Badr"/>
* Metningstrykket ved kondensasjonstemperatur bør ikke være høy.<ref name="Badr"/>
* Forholdet mellom kondensasjons- og fordampningstrykk bør være lavt.<ref name="Badr"/>

== Noen vanlige arbeidsmedier (kjølemedier) ==
[[Fil:R407C eng.PNG|mini|R407C [[trykk]]–[[entalpi]]-diagram, isotherms between the two saturation lines.]]

Her er en liste av vanlige kuldemedier i dag eller fra nær fortid med R-nummeret angitt først og deretter kjemisk betegnelse:

* R11 – [[Triklormetan]]
* R113 – 1,1,2-triklor-1,2,2-trifluoretan
* R114 – 1,2-diklor-1,1,2,2-tetrafluoretan
* R12 – Diklordifluormetan
* R123 – 2,2-diklor-1,1,1-trifluoretan
* R123a – 1,2-diklor-1,1,2-trifluoretan
* R124 – 2-klor-1,1,1,2-tetrafluoretan
* R125 – Pentafluormetan
* R1270 – [[Propen]]
* R13 – Klorfluormetan
* R134 – R134
* R134a – 1,1,1,2-tetrafluoretan
* R13B1 – Bromotrifluormetan
* R14 – Tetrafluormetan
* R141b – 1,1-diklor-1-fluoretan
* R143a – 1,1,1-trifluoretan
* R152a – 1,1-difluoretan
* R170 – [[Etan]]
* R22 – Klordifluormetan
* R23 – Trifluormetan
* R290 – [[Propan]]
* R32 – Difluormetan
* R404A – R125/R143a/R134a
* R407A – R32/R125/R134a
* R407B – R32/R125/R134a
* R407C – R32/R125/R134a
* R410A – R32/R125
* R50 – [[Metan]]
* R500 – R12/R152a
* R502 – R22/R115
* R503- R13/R23
* R507 – R125/R143a
* R508A – R23/R116  
* R508B – R23/R116
* R600 – [[Butan]]
* R600a – [[Isobutan]]
* R717 – [[Ammoniakk]]
* R718 – [[Vann]]
* R719 – [[Metanol]]
* R728 – [[Nitrogen]]
* R744 – [[Karbondioksid]]
* R1150- [[Eten]] (etylen)

== Referanser ==
<references />

== Eksterne lenker ==
* [http://www.iifiir.org/medias/medias.aspx?instance=EXPLOITATION&setlanguage=EN International Institute of Refrigeration] {{Wayback|url=http://www.iifiir.org/medias/medias.aspx?instance=EXPLOITATION&setlanguage=EN |date=20180925041045 }}

{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Fluidmekanikk]]
[[Kategori:Termodynamikk]]