制冷劑的種類及特性

1、制冷劑的種類及特性?制冷劑又稱制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，禾I用制冷劑的相變來傳遞熱量， 既制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時吸熱，在冷凝器中凝結(jié)時放熱。當前能用作制冷劑的物質(zhì) 有80多種，最常用的是氨、氟里昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。1987年9月在加拿大的蒙特利爾室召開了專門性的國際會議， 并簽署了關 于消耗臭氧層的蒙特利爾協(xié)議書，于1989年1月1日起生效，對氟里昂在的R11、 R12 R113 R114 R115 R502及R22等CFC類的生產(chǎn)進行限制。1990年6月在倫敦 召開了該議定書締約國的第二次會議，增加了對全部 CFC四氯化碳（CCL4和甲基 氯仿（C2H3CL3生產(chǎn)的限制，要求締

2、約國中的發(fā)達國家在 2000年完全停止生產(chǎn)以上 物質(zhì)，發(fā)展中國家可推遲到2010年。另外對過渡性物質(zhì)HCF（提出了 2020年后的控 制日程表。HCFC中的 R123和 R134a是 R12和 R22的替代品。制冷劑的要求氨（R717）的特性制冷劑的分類氟哩昂的特性制冷劑的要求熱力學的要求在大氣壓力下，制冷劑的蒸發(fā)溫度（沸點）ts要低。這是一個很重要的性能 指標。ts愈低，則不僅可以制取較低的溫度，而且還可以在一定的蒸發(fā)溫度to下，使其蒸發(fā)壓力Po高于大氣壓力。以避免空氣進入制冷系統(tǒng)，發(fā)生泄漏時較容易發(fā)現(xiàn)。要求制冷劑在常溫下的冷凝壓力 Pc應盡量低些，以免處于高壓下工作的壓 縮機、冷凝器及排氣

3、管道等設備的強度要求過高。 并且，冷凝壓力過高也有導致制冷 劑向外滲漏的可能和引起消耗功的增大。對于大型活塞式壓縮機來說，制冷劑的單位容積制冷量qv要求盡可能大，這樣可以縮小壓縮機尺寸和減少制冷工質(zhì)的循環(huán)量；而對于小型或微型壓縮機，單位 容積制冷量可小一些；對于小型離心式壓縮機亦要求制冷劑qv要小，以擴大離心式壓縮機的使用范圍，并避免小尺寸葉輪制造之困難。制冷劑的臨界溫度要高些、冷凝溫度要低些。臨界溫度的高低確定了制冷劑 在常溫或普通低溫范圍內(nèi)能否液化。凝固溫度是制冷劑使用范圍的下限，冷凝溫度越低制冷劑的適用范圍愈大。制冷劑分子式分子量正常蒸發(fā)凝固點臨界溫度臨界壓力絕熱指數(shù) 分子式 刀子量u

4、溫度上QC）tkp（ C） Rp絕對壓K水（R718）H018.02tsC）+100±0力+374.1225.61.33氨（R717）NH17.03-33.4-77.7+132.4115.21.31R11CFCL137.39+23.7-111+19844.61.17R12CFCL2120.92-29.8-155+111.540.861.15R13CFCL104.47-81.5-180+28.839.4-R22CHFCL88.48-40.8-180+9650.31.19R115C2F5CL154.48-38-106+80331物理化學的要求制冷劑的粘度應盡可能小，以減少管道流動阻力、提

5、換熱設備的傳熱強度。制冷劑的導熱系數(shù)應當高，以提高換熱設備的效率，減少傳熱面積產(chǎn)生的影響無制冷劑與油的互溶性質(zhì)：制冷劑溶解于潤滑油的性質(zhì)應從兩個方面來分析。 如果制冷劑與潤滑油能任意互溶，其優(yōu)點是潤滑油能與制冷劑一起滲到壓縮機的各個 部件，為機體潤滑創(chuàng)造良好條件；且在蒸發(fā)器和冷凝器的熱換熱面上不易形成油膜阻 礙傳熱。其缺點是從壓縮機帶出的油量過多， 并且能使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度升高。 部 分或微溶于油的制冷劑，其優(yōu)點是從壓縮機帶出的油量少，故蒸發(fā)器中蒸發(fā)溫度較穩(wěn) 定。其缺點是在蒸發(fā)器和冷凝器換熱面上形成很難清除的油膜，影響了傳熱。溶解性制冷劑NH、CO、難溶 R13R14R15 SO微溶R22、

6、溶解時R114降低潤R152滑油的R502沾度R11、降低潤R12、滑油的R21、沾度和（在壓 縮機曲 軸箱和 2冷凝器 內(nèi)相互 溶解， 在蒸發(fā) 器內(nèi)分解）完全溶 解R113凝固烴類、點，并CHCI、使油中R500石蠟下r r - 沉，蒸發(fā)溫度升高應具有一定的吸水性，這樣就不致在制冷系統(tǒng)中形成“冰塞”，影響正常運行。應具有一定的吸水性，這樣就不致在制冷系統(tǒng)中形成“冰塞”，影響正常運 行。應具有化學穩(wěn)定性：不燃燒、不爆炸，使用中不分解，不變質(zhì)。同時制冷劑 本身或與油、水等相混時，對金屬不應有顯著的腐蝕作用，對密封材料的溶脹作用應 小。安全性的要求由于制冷劑在運行中可能泄漏，故要求工質(zhì)對人身健康無

7、損害、 無毒性、無 刺激作用。制冷劑的分類在壓縮式制冷劑中廣泛使用的制冷劑是氨、氟里昂和烴類。按照化學成分， 制冷劑可分為五類：無機化合物制冷劑、氟里昂、飽和碳氫化合物制冷劑、不飽和碳 氫化合物制冷劑和共沸混合物制冷劑。 根據(jù)冷凝壓力，制冷劑可分為三類：高溫（低 壓）制冷劑、中溫（中壓）制冷劑和低溫（高壓）制冷劑。無機化合物制冷劑：這類制冷劑使用得比較早，如氨（ NH3、水（H2O、 空氣、二氧化碳（C02和二氧化硫（SO2等。對于無機化合物制冷劑，國際上規(guī)定 的代號為R及后面的三位數(shù)字，其中第一位為“ 7”后兩位數(shù)字為分子量。如水 R718等。氟里昂（鹵碳化合物制冷劑）：氟里昂是飽和碳氫化合

8、物中全部或部分氫元 素（CL）、氟（F）和溴（Br）代替后衍生物的總稱。國際規(guī)定用“ R'作為這類制冷 劑的代號，如R22等。飽和碳氫化合物：這類制冷劑中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和環(huán)狀有機 化合物等。代號與氟里昂一樣采用“ R',這類制冷劑易燃易爆，安全性很差。如R50 R170 R290 等。不飽和碳氫化合物制冷劑：這類制冷劑中主要是乙烯（C2H4、丙烯（C3H6和它們 的鹵族元素衍生物，它們的 R后的數(shù)字多為“1”，如R113 R1150等。共沸混合物制冷劑：這類制冷劑是由兩種以上不同制冷劑以一定比例混合而 成的共沸混合物，這類制冷劑在一定壓力下能保持一定的蒸發(fā)溫度，

9、其氣相或液相始 終保持組成比例不變，但它們的熱力性質(zhì)卻不同于混合前的物質(zhì)，利用共沸混合物可 以改善制冷劑的特性。如 R5O0 R502等。高溫、中溫及低溫制冷劑：是按制冷劑的標準蒸發(fā)溫度和常溫下冷凝壓力來 分的。制冷劑使用溫度范圍壓縮機類型用途備注R717 （氨）中、低溫活塞式、離心式冷藏、制冰在普通制冷領域R11咼溫離心式空調(diào)R12咼、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、 離心式冷藏、空調(diào)高溫為：10-0CR13超低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式超低溫R22咼、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、 離心式空調(diào)、冷藏、低 溫中溫為：0- 20CR114咼溫活塞式特殊空調(diào)低溫為：-20- 60 CR500咼、中溫活塞式、回轉(zhuǎn)式、 離

10、心式空調(diào)、冷藏超低溫為：-60- 120CR502咼、中、低溫活塞式、回轉(zhuǎn)式空調(diào)、冷藏、低氨（R717）的特性氨（R717 NH3是中溫制冷劑之一，其蒸發(fā)溫度ts為-33.4 C,使用范圍 是+5C到-70C,當冷卻水溫度高達30C時，冷凝器中的工作壓力一般不超過 1.5MP&氨的臨界溫度較高（tkr=132 °C）。氨是汽化潛熱大，在大氣壓力下為 1164KJ/Kg，單位容積制冷量也大，氨壓縮機之尺寸可以較小。純氨對潤滑油無不良影響，但有水分時，會降低冷凍油的潤滑作用。純氨對鋼鐵無腐蝕作用，但當氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金 （磷青銅除 外），故在氨制冷系統(tǒng)中對管道及閥件均

11、不采用銅和銅合金。氨的蒸氣無色，有強烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性，當氨液飛濺到 皮膚上時會引起凍傷。當空氣中氨蒸氣的容積達到 0.5-0.6%時可引起爆炸。故機房 內(nèi)空氣中氨的濃度不得超過0.02mg/L。氨在常溫下不易燃燒，但加熱至 350C時，則分解為氮和氫氣，氫氣于空氣 中的氧氣混合后會發(fā)生爆炸。氟哩昂的特性氟哩昂是一種透明、無味、無毒、不易燃燒、爆炸和化學性穩(wěn)定的制冷劑。 不同的化學組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應不同制冷溫度的要求。氟里昂對水的溶解度小，制冷裝置中進入水分后會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造 成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥

12、或管道。另外避免氟里昂與天然橡膠起作用， 其 裝置應采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。常用的氟里昂制冷劑有 R12 R22 R502及R1341a由于其他型號的制冷劑 現(xiàn)在已經(jīng)停用或禁用。在此不做說明。氟里昂12(CF2CL2 R12):是氟里昂制冷劑中應用較多的一種， 主要以中、 小型食品庫、家用電冰箱以及水、路冷藏運輸?shù)戎评溲b置中被廣泛采用。R12具有較好的熱力學性能，冷藏壓力較低，采用風冷或自然冷凝壓力約 0.8-1.2KPa。R12的標 準蒸發(fā)溫度為-29C，屬中溫制冷劑，用于中、小型活塞式壓縮機可獲得-70C的低溫。 而對大型離心式壓縮機可獲得-80C的低溫。近年來電冰箱的代替冷媒為 R1

13、34a,氟里昂22 (CHF2CLR22):是氟里昂制冷劑中應用較多的一種，主要以家 用空調(diào)和低溫冰箱中采用。R22的熱力學性能與氨相近。標準氣化溫度為-40.8 C, 通常冷凝壓力不超過1.6MP& R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的單位容 積比R12約高60%其低溫時單位容積制冷量和飽和壓力均高于R12和氨。近年來對大型空調(diào)冷水機組的冷媒大都采用 R134a來代替。氟里昂502 (R502) : R502是由R12 R22以51.2%和48.8%的百分比混合而 成的共沸溶液。R502與R115 R22相比具有更好的熱力學性能，更適用于低溫。R502 的標準蒸發(fā)溫度為-45.6 C,正常工作壓力與 R22相近。在相同的工況下的單位容積 制冷量比R22大，但排氣溫度卻比R22低。R502用于全封閉、半封閉或某些中、小 制冷裝置，其蒸發(fā)溫度可低達-55C。R502在冷藏柜中使用較多。氟里昂134a (C2H2F4 R134a):是一種較新型的制冷劑，其蒸發(fā)溫度為 -26.5 C。它的主要熱力學性質(zhì)與 R12相似，不會破壞空氣中的臭氧層，是近年來鼓 吹的環(huán)保冷媒，但會造成溫室效應。是比較理想的R12替代制冷劑。氟里昂與水的關系：氟里昂和水幾乎完全相互不溶解，對水分