第一節(jié) 制冷劑

1、第二章 制冷劑和載冷劑 第一節(jié) 制冷劑  制冷劑：制冷機(jī)中進(jìn)行制冷循環(huán)的工作物質(zhì)。 作用：在被冷卻對(duì)象和環(huán)境介質(zhì)之間傳遞熱量，并最終把熱量從被冷卻對(duì)象傳給環(huán)境介質(zhì)。  一、對(duì)制冷劑的要求 1. 環(huán)保（對(duì)臭氧層無破壞作用、無溫室效應(yīng)） 2. 熱力性質(zhì)好 蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中 蒸發(fā)壓力：最好接近且稍高于大氣壓力； 冷凝壓力：不宜過高，一般不超過1.21.5Mpa。 q0和qv大 q0大：獲取相同的制冷量時(shí)，課減少制冷劑的循環(huán)量； qv大：壓縮機(jī)尺寸小，設(shè)備小，可減少材料消耗和投資。 臨界溫度tc高，凝固溫度低 tc高：便于用常溫下的水或空氣進(jìn)行冷凝； t凝固低：可避免制冷劑在

2、工作溫度范圍內(nèi)凝固，安全制冷。 絕熱指數(shù)低 可減少耗功率，降低排氣溫度，利于潤(rùn)滑，利于壓縮機(jī)安全運(yùn)行 3. 物理化學(xué)性質(zhì)好 流動(dòng)性好（粘度小，密度?。?可減少流動(dòng)阻力損失，降低能耗，縮小管徑，減少材料消耗。 傳熱性好 可減少傳熱面積。 安全性好 高溫下不分解，不燃，不爆炸，無毒，對(duì)金屬和其他材料不腐蝕。 溶油性 有限溶解：制冷劑和潤(rùn)滑油易分離，t0穩(wěn)定；易產(chǎn)生油膜影響傳熱。 無限溶解：潤(rùn)滑好，不易有油膜，傳熱好；但易引起t0升高。 溶水性（吸水性） 氨易溶于水，氟利昂難溶于水。 “冰塞”：制冷劑的吸水性差，當(dāng)其含的水分多時(shí)，水就會(huì)呈游離狀態(tài)隨著制冷劑一起流動(dòng)。在節(jié)流閥門處，蒸發(fā)溫度低于0時(shí)，游

3、離態(tài)的水便會(huì)結(jié)冰而把閥門堵住。常發(fā)生在氟利昂系統(tǒng)中。 4. 價(jià)格便宜，易買，來源廣泛。 二、制冷劑的種類 四大類：無機(jī)化合物、烴類、鹵代烴、混合溶液。 1. 無機(jī)化合物：NH3、CO2、H2O。 代號(hào)：R7 為分子量 NH3R717 CO2R744 H2OR718 2. 鹵代烴（氟利昂） 鹵代烴是飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物的總稱。目前作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。 分子式：CmHnFxClyBrz （滿足2m+2=n+x+y+z） 代號(hào)：R M-1 (為0時(shí)略) N+1 x Bz（z為0時(shí)與B一起略） 如：一氯二氟甲烷分子CHF2ClR22 一溴三氟甲烷分子CF3BrR13B1 三

4、氟三氯乙烷分子C2F3Cl3R113 3. 烴類（碳?xì)浠衔铮?烷烴類：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;鏈烯烴類：乙烯C2H4，丙稀C3H6；烷烴類代號(hào)方法與氟利昂相同：（丁烷例外，為R600） CH4R50，C2H6R170，C3H8R290； 烯烴類代號(hào)方法：R后先寫上“1”，再按氟利昂方法： C2H4R1150，C3H6R1270; 優(yōu)點(diǎn)： 凝固點(diǎn)低，與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不腐蝕金屬，便宜，易得，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：易燃易爆，安全性差，故主要用于石油化學(xué)工業(yè)。 4. 混合溶液 由兩種(或以上)制冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物。 共沸溶液：固定p下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，t0、tk不變，氣

5、、液相組分相同。 非共沸溶液：固定p下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，t0、tk變，氣、液相組分不同。 代號(hào)方法：R5 為發(fā)現(xiàn)的順序：R500、R501、R502等。 三、常用制冷劑 1. 水H2O（R718）     優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、安全易得、無毒無味；     缺點(diǎn)：比容大、qv小，凝固點(diǎn)高，制冷溫度0。     適用：蒸汽噴射式制冷機(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)。 2. 氨NH3（R717）     優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、熱力性質(zhì)好（沸點(diǎn)-33.4，凝固點(diǎn)-77.7）、工作壓力適中、q0、qv較大、粘性小，密

6、度小，流動(dòng)阻力小、傳熱性能好、溶水性好、不會(huì)“冰塞”，純氨不腐蝕，但含水后腐蝕銅及銅合金（磷青銅除外）。     缺點(diǎn)：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，將污染空氣、食品，并刺激人，微溶于潤(rùn)滑油，易有油膜。     適用：大中型工業(yè)制冷裝置（-65以上）和大中型冷庫 3. 氟利昂     優(yōu)點(diǎn)：無味、不易燃易爆、毒性小、等熵指數(shù)小、排氣溫度低，不腐蝕金屬，分子量大。     缺點(diǎn)：密度大、粘性大、流動(dòng)阻力大，滲透性強(qiáng)，易于泄漏而不被發(fā)現(xiàn)，含氟原子的氟利昂與明火接觸能分

7、解出劇毒的光氣COCl2，價(jià)格高。四、CFC的限用與替代物1. CFC 含氯原子的氟利昂對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，故提出新命名方法： CFC氯氟化碳，不含氫，公害物，嚴(yán)重破壞臭氧層，限、禁用；HCFC氫氯氟化碳，含氫，低公害物質(zhì)，屬于過渡性物質(zhì)；HFC氫氟化碳，不含氯，無公害，可作為替代物，待研究開發(fā)。 如： CF2Cl2R12CFC12 、 CFCl3R11CFC11 CHF2ClR22HCFC22、C2H2F4R134aHFC134a 2. CFC對(duì)臭氧層的破壞 大氣臭氧層距地面約25km，是地球上生物的防護(hù)罩，可有效減少太陽紫外線對(duì)地球表面的輻射危害。 一個(gè)氯原子可破壞成千上萬個(gè)臭氧分子，

8、且破壞具有持續(xù)性。 ODP(Ozone Depression Potential)：臭氧消耗潛能值 GWP(Greenhouse Warming Potential)：溫室效應(yīng)潛能值 ODP和GWP值越小，環(huán)保特性越好：ODP0.05，GWP0.5。 發(fā)展中國(guó)家，CFC2010年停用，HCFC2040年停用。 3. 替代物 三種解決方法 短期：采取措施，減少CFC向大氣中的排放量。中期：采用HCFC純制冷劑或其混合溶液替代CFC。 長(zhǎng)期：采用HFC類物質(zhì)作為制冷劑。 丹麥、德國(guó)主張以自然物質(zhì)作為替代物，如H2O，CO2，NH3。 制冷劑通過自身熱力狀態(tài)的變化（汽化液化）與外界發(fā)生能量交換，從而

9、制冷。   避免空氣從不嚴(yán)密處滲入，形成空氣熱阻，會(huì)引起冷凝壓力升高，耗功率增加，并加劇對(duì)設(shè)備的腐蝕。避免耗功率增加，設(shè)備承壓大，制冷劑向外滲漏。       凝固溫度高會(huì)使得工作溫度范圍受限，如水作制冷劑，只能用于t00的制冷系統(tǒng)。        通常氟利昂易溶于油，氨難溶于油。   吸水性好：制冷劑吸水后發(fā)生水解作用，生產(chǎn)酸性物質(zhì)，腐蝕金屬材料。                                         非共沸溶液有R11/R12、R12/R22等，主要適用于熱泵系統(tǒng)。             氨系統(tǒng)中不用銅和銅合金，且仍要控制含水量。 氨系統(tǒng)機(jī)房應(yīng)注意通風(fēng)。 氨系統(tǒng)必須設(shè)油分離器，定期排油。