制冷劑現(xiàn)狀研究

1、制冷劑現(xiàn)狀研究 胡月露敘述發(fā)展歷史制冷劑在各行業(yè)的應(yīng)用常用制冷劑介紹制冷劑的發(fā)展方向敘述敘述制冷劑是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過其本身的狀態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。發(fā)展歷史發(fā)展歷史十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)了機(jī)械制冷。雅各布.帕金斯（Jacob Perkins）在1834年建造了首臺實(shí)用機(jī)器。它用乙醚作制冷劑。二十世紀(jì)初，制冷系統(tǒng)開始作為大型建筑的空氣調(diào)節(jié)手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個全空調(diào)高層辦公樓。1926年， 托馬斯.米奇尼（Thomas Midgely）開發(fā)了首臺CFC（氯氟碳）機(jī)

2、器，使用R-12. CFC族（氯氟碳）不可燃、無毒（和二氧化硫相比時(shí)）并且能效高。該機(jī)器于1931年開始商業(yè)生產(chǎn)并很快進(jìn)入家用。威利斯.開利（Willis Carrier）開發(fā)了第一臺商用離心式制冷機(jī)，開創(chuàng)了制冷和空調(diào)的紀(jì)元。 20世紀(jì)30年代，一系列鹵代烴制冷劑相繼出現(xiàn)，杜邦公司將其命名為氟利昂（Freon）。這些物質(zhì)性能優(yōu)良、無毒、不燃，能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域，顯著地改善了制冷機(jī)的性能。幾種制冷劑在空調(diào)中變得很普遍，包括CFC-11.CFC-12. CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世紀(jì)50年代，開始使用共沸制冷劑。60年代開始使用非共沸制冷劑。 發(fā)展歷史發(fā)展歷史空調(diào)工業(yè)從

3、幼小成長為幾十億美元的產(chǎn)業(yè)，使用的都是以上幾種制冷劑。到1963年,這些制冷劑占到整個有機(jī)氟工業(yè)產(chǎn)量的98%。 到1970年代中期， 對臭氧層變薄的關(guān)注浮出水面，CFC族物質(zhì)可能要承擔(dān)部分責(zé)任。這導(dǎo)致了1987年蒙特利爾議定書的通過，議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發(fā)HFC族，來擔(dān)當(dāng)制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。 在1990年代，全球變暖對地球生命構(gòu)成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多，但因?yàn)榭照{(diào)和制冷耗能巨大（美國建筑物耗能約占總能耗的1/3），且許多制冷劑本身就是溫室氣體，制冷劑又被列入了討論范圍。雖然ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34把許多物質(zhì)分類為制

4、冷劑，但只有少部分用于商業(yè)空調(diào)。天然工質(zhì)制冷劑現(xiàn)在，人們又將眼光回到了天然工質(zhì)制冷劑上，主要有以下三類：碳?xì)浠衔?，包括丙?R290)、丁烷(R600)和異丁烷(R600a)等；氨(R717)；二氧化碳(R744)。氨和二氧化碳作為制冷劑使用已有很長一段時(shí)間，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果和效益。近年來，R290也已開始投入商業(yè)運(yùn)營。問題：碳?xì)浠衔镆兹家妆话本哂卸拘郧乙兹?；二氧化碳穩(wěn)定性欠佳，不允許泄漏，系統(tǒng)能耗高。乘客區(qū)的空氣處理單元安裝在車頂?shù)拈_口處，通過螺栓和單元的法蘭安裝在車頂。進(jìn)入乘客區(qū)的供風(fēng)氣流通過消聲器和置于車頂和天花板之間的矩形風(fēng)道進(jìn)行分配，并通過供風(fēng)終

5、端裝置吹進(jìn)車?yán)?。乘客區(qū)空調(diào)系統(tǒng)具有回風(fēng)功能，并在通過過濾器進(jìn)入蒸發(fā)器之前將其與新鮮空氣混合。每車兩端的車頂設(shè)置排氣單元。車內(nèi)供暖通過安裝在車輛側(cè)墻內(nèi)的加熱器實(shí)現(xiàn)，并通過空調(diào)系統(tǒng)控制器進(jìn)行控制。衛(wèi)生間和餐飲區(qū)設(shè)有排氣扇。空調(diào)系統(tǒng)的電氣和控制設(shè)備安裝在車輛電器柜內(nèi)。制冷劑在各行業(yè)的應(yīng)用在普通家用空調(diào)行業(yè)，現(xiàn)在市面上的制冷劑中，以R410a使用最為普遍。這除了R410a本身所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還同杜邦、霍尼韋爾、大金這三大巨頭的推廣有著很大的關(guān)系。例如，日本在早期開始替代時(shí)，多采用R407c，后來隨著龍頭企業(yè)大金大力推廣R410a，其他各企業(yè)相繼跟進(jìn)，最終使R410a成為了主導(dǎo)產(chǎn)品。在汽車空調(diào)行業(yè)，目前

6、的主導(dǎo)產(chǎn)品則是杜邦公司的R134a。但其已快成為下一個被替換者。歐盟已經(jīng)決定從2017年開始停止生產(chǎn)以R134a為制冷劑的產(chǎn)品。在冰箱制冷業(yè)中，R600a則是主流產(chǎn)品，這也是由于冰箱行業(yè)的制冷劑替換工作進(jìn)展較快，直接進(jìn)入了自然制冷劑時(shí)代。在大型商業(yè)制冷劑領(lǐng)域，廣泛采用的則是R404a、R507。常用制冷劑介紹常用制冷劑介紹1.氨（代號：R717） 氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為33.3，在常溫下冷凝壓力一般為1.11.3MPa，即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達(dá)30時(shí)也絕不可能超過1.5MPa。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為520kcal/m3。 氨有很好

7、的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分后，對銅及銅合金有腐蝕作用，且使蒸發(fā)溫度稍許提高。因此，氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，并規(guī)定氨中含水量不應(yīng)超過0.2%。 氨的比重和粘度小，放熱系數(shù)高，價(jià)格便宜，易于獲得。但是，氨有較強(qiáng)的毒性和可燃性。若以容積計(jì)，當(dāng)空氣中氨的含量達(dá)到0.5%0.6%時(shí)，人在其中停留半個小時(shí)即可中毒，達(dá)到11%13%時(shí)即可點(diǎn)燃，達(dá)到16%時(shí)遇明火就會爆炸。因此，氨制冷機(jī)房必須注意通風(fēng)排氣，并需經(jīng)常排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。 總上所述，氨作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)是：易于獲得、價(jià)格低廉、壓力適

8、中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動阻力小，泄漏時(shí)易發(fā)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對銅及銅合金有腐蝕作用。 2.氟利昂-12（代號：R12） R12為烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟二氯甲烷，分子式為CF2Cl2。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為29.8，冷凝壓力一般為0.780.98MPa，凝固溫度為-155，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為288kcal/m3。 R12是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過80%時(shí)才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400以上時(shí)，則分解出對人

9、體有害的氣體。 R12能與任意比例的潤滑油互溶且能溶解各種有機(jī)物，但其吸水性極弱。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器，而裝設(shè)干燥器。同時(shí)規(guī)定R12中含水量不得大于0.0025%，系統(tǒng)中不能用一般天然橡膠作密封墊片，而應(yīng)采用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則，會造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。 3.氟利昂-22（代號：R22） R22也是烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟一氯甲烷，分子式為CHClF2，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為41，凝固溫度約為160，冷凝壓力同氨相似，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為454kcal/m3。 R22的許多性質(zhì)與R12相似，但化學(xué)穩(wěn)定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是，R22的單位容積

10、制冷量卻比R12大的多，接近于氨。當(dāng)要求4070的低溫時(shí)，利用R22比R12適宜，故目前R22被廣泛應(yīng)用于4060的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。4. R-134a(代號：R134a） 分子式 ： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷） ，分子量 ：102.03 R134a作為R12的替代制冷劑，它的許多特性與R12很相像。 R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的制冷劑。 R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對制冷系統(tǒng)不利，即使有少量水分存在，在潤滑油等的作用下，將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”作用，所以R134

11、a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互 化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象，僅對鋅有輕微的作用。 R134a 是目前國際公認(rèn)的替代 CFC-12 的主要制冷工質(zhì)之一，常用于車用空調(diào)，商業(yè)和工業(yè)用制冷系統(tǒng)，以及作為發(fā)泡劑用于硬塑料保溫材料生產(chǎn)，也可以用來配置其他混合致冷劑，如 R 404a 和 R 407c 等。 5. R-404A制冷劑 物化特性：R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R404A 主要用于替代 R22 和 R502 ，具有清潔、

12、低毒、不燃、制冷效果好等特點(diǎn)，大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。6. R-410A制冷劑 物化特性：常溫常壓下， R410A 是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。 主要用途：R410A 主要用于替代 R22 和 R502 ，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點(diǎn)，大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。7.混合共沸制冷劑混合共沸制冷劑目前尚不公開配方，用在復(fù)疊式制冷機(jī)中，在空氣冷凝的前提下，蒸發(fā)溫度可以達(dá)到-150度左右。制冷劑的發(fā)展方向一是環(huán)保，使用綠色環(huán)保的制冷劑已經(jīng)是大勢所趨，綠

13、色環(huán)保制冷劑可以是合成的，也可以是天然的，雖然合成的環(huán)保制冷劑也對臭氧不會造成破壞，但從地球生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展來看天然制冷劑是最理想的選擇，因?yàn)樘烊恢评鋭┍緛砭褪堑厍蛏鷳B(tài)系統(tǒng)中存在的，無論是使用還是排放到環(huán)境中，取之于自然回之于自然，對環(huán)境的影響比合成制冷劑都小的多，相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然制冷劑必將大有發(fā)展。二是節(jié)能，隨著人們生活水平的提高制冷空調(diào)等設(shè)備越來越普及，同時(shí)其消耗的大量的能源也越來越引起人們的注意，當(dāng)然我們除了改進(jìn)制冷技術(shù)外還可從制冷劑上下手?？偨Y(jié)何種制冷劑在未來擔(dān)任主角還不能確定。制冷劑的性能是必需滿足要求的，同時(shí)使用制冷劑的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)和減少使用制冷劑量的基本技術(shù)也是必不可少的。除了考