環(huán)保型制冷劑R600a的分析與應(yīng)用

文獻(xiàn)綜述題目_環(huán)保型制冷機(jī)R600a的分析與應(yīng)用學(xué)生姓名 趙文彬 專業(yè)班級 建筑環(huán)境與設(shè)備工程 學(xué)號 540902040155 院（系） 機(jī)電工程學(xué)院指導(dǎo)教師（職稱）胡春霞（講師） 完成時間 2013年6月1日 環(huán)保型制冷劑R600a的分析與應(yīng)用摘要：介紹了我國替代制冷劑二氟一氯甲烷(R22)所做的工作，敘述了制冷劑R600a性質(zhì)及其應(yīng)用，比較了R134a與R12制冷劑的性能。認(rèn)為R600a是一種自然工質(zhì)下的環(huán)保高效制冷劑，替代成本較為低廉，適合我國國情。雖然R600a具有可燃性，但只要減少灌注量并采取有效的安全措施可以達(dá)到安全使用的要求。Abstract:Theworkdonebyouralternativerefrigerantsdifluoromonochloromethane(R22),describesthenatureoftherefrigerantR600a,performancecomparedR134arefrigerant.R600aisanaturalworkingfluidsenvironmentallyefficientrefrigerant,thereplacementcostisrelativelycheap,suitableforChina'snationalconditions.WhileR600aisflammable,butreduceperfusionandtotakeeffectivesecuritymeasurescanachievethesecurityrequirements.關(guān)鍵詞:R600a；制冷劑；環(huán)保；自然工質(zhì)Keywords:ofR600awere;refrigerant;environmentalprotection;naturalworkingfluids引言臭氧層破壞和氣候變化，是當(dāng)前全球所面臨的主要環(huán)境問題之一。由于制冷、空調(diào)、熱泵行業(yè)廣泛采用的氟利昂類制冷劑是破壞臭氧層、造成溫室效應(yīng)的重要原因。從歷史上看，制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段。當(dāng)前使用的主要為第3代制冷劑，但均存在一定的問題，且具有潛在的不可預(yù)知的危險性【％因此，迫切需要現(xiàn)在尋找和研制第4代環(huán)保型制冷劑。環(huán)保型制冷劑是指消耗臭氧潛能值(ODP)為0、全球變暖潛能值(GWP)很低的制冷劑，并具有良好的熱力學(xué)性能，能滿足高效節(jié)能的條件，具有良好的安全性能等。我國是目前世界上最大的二氟一氯甲烷(R22)生產(chǎn)國和使用國。據(jù)統(tǒng)計，2008年。我國氫氟氯烴(HFCs)總使用量達(dá)104.6kt,其中大部分是R22。HCFCS的使用量還在以每年超過20%的速度增長，預(yù)計2014年的凍結(jié)用量(基線水平)為138.1kt。迄今為止，全球范圍內(nèi)尚未找到全面滿足ODP為0、GWP低，且高效、安全、制造成本低等方面需求的理想替代制冷劑【2】。不同國家和地區(qū)對未來制冷劑替代物的選擇有不同的意見和準(zhǔn)則。目前主要有2條選擇路線：一是以美國和日本為主的氫氟烴(HFC)替代路線，其中兩元近共沸混合制冷劑R410A已廣泛應(yīng)用：二是歐洲，特別是德國主張選擇天然工質(zhì)的碳?xì)浠衔锎媛肪€，R600a已成功的應(yīng)用于家用冰箱、家用空調(diào)中【3】。1.R600a的產(chǎn)品概述R600a即異丁烷(Isobutane),常溫下是一種無色無味、無毒的易燃易爆氣體，溶于醇、醚、氯仿，微溶于水，性質(zhì)穩(wěn)定⑷。R600a正常使用條件下的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性均好。R600a與碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等大多數(shù)金屬相容性較好；但與某些塑料和橡膠如聚乙烯、天然像膠、氯丁橡膠等相容性較差。R600a屬于綠色環(huán)保型制冷劑，不會對大氣臭氧層造成破壞作用，是CFC-12的理想的替代品。主要用作電冰箱、冷柜等家用電器產(chǎn)品的制冷工質(zhì)⑸。R600a的容積制冷量比CFC-12小，故替代時需專用的R600a壓縮機(jī)，且其它零部件等也需進(jìn)行更換，對焊接等相關(guān)設(shè)備也需進(jìn)行改造【6】。

2.R600a產(chǎn)品物質(zhì)性數(shù)據(jù)表1RGOUa的物理化學(xué)性質(zhì)名稱條件單位數(shù)值化學(xué)式(CHs)2CHCH5分子量58.1沸點10V325Kpa-11.8凝固點10r325KPa,^氣中匸-159-6爆炸極限空氣中(10b325Kpa>20,C)V%1.8-8,4自燃溫度空氣中(101.325Kpa)￡420導(dǎo)熱系數(shù)rW/MK0.01450tW/MK0.019ioorW/MK0.024閃 點rf2臨界溫度135.0臨界壓力Kpa3.7臨界密度kg/m'、221.0汽化潛熱沸點時KJ/Kg367.1密 度氣體(10E325Kpat15.kg/m32.33液體和壓九，251：)kg/m3551.0水在R600a7.2^W%0.012中的溶解度37.8X：W%0,064ODP0GWP0.000653?制冷劑R12和環(huán)保型制冷劑R134a(HFC-134a)、R600a(HC-600a)的性能比較如表2所示，R12、R134a、R600a、的制冷劑特性參數(shù)及用于冰箱、汽車空調(diào)性能的比較。表2幾種制冷劑的性能參數(shù)注：1.試驗工況：冷凝溫度54.4°C,蒸發(fā)溫度-23.3°C,過冷溫度32.2U吸氣溫度32.2C；2?試驗工況：冷凝溫度50C,蒸發(fā)溫度-20C通過表2的比較分析我們可以得到以下結(jié)論：R134a所用的酯類油具有極強的吸水性，以及對雜質(zhì)(如石蠟等)的高度敏感性，易使冰箱的制冷系統(tǒng)在使用過程中產(chǎn)生冰堵。R134a冰箱極易在較短的時間內(nèi)因毛細(xì)管堵塞引起制冷系統(tǒng)破壞。由于R134a冰箱材料兼容性不好造成維修存在較大困難。R600a制冷劑的ODP和GWP幾乎均為零，R134a對環(huán)境完全沒有破壞作用,而對全球變暖仍有一定影響。R600a較低的冷凝壓力、蒸發(fā)壓力和排氣溫度，減少了系統(tǒng)泄漏的可能性,提高系統(tǒng)效率，延長了壓縮機(jī)的使用壽命。R600a較低的液相密度，使得充灌量大為減少，運行壓力低，噪音小，能耗也會有所降低，充注量少則制冷劑充注要求較高。R600a的主要缺點是易燃易爆，當(dāng)空氣中的含量為1.8-8.4(體積比)時,遇火花則會燃燒或爆炸，因此在維修時要特別注意，將燃燒核爆炸的可能性完全排除【7】。制冷劑R600a在冰箱中的應(yīng)用大氣臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)兩大環(huán)境問題已成為世界各國政府和社會各界人士普遍關(guān)注的焦點問題的一部分。出于環(huán)境保護(hù)的要求，世界各國的電冰箱制造商紛紛考慮采用CFCs替代物制冷劑，例如：R134a、R600a或多元工質(zhì)取代R12【8】。使用CFCs替代物作為制冷劑的電冰箱已成為市場上銷售的主流產(chǎn)品。目前國際上關(guān)于電冰箱制冷劑的替代主要采用兩種技術(shù)路線：一種是以美國、日本為代表的采用R134a,替代R12【9】；另一種是以德國等歐洲國家為代表的使用R600a取代R12。美國國內(nèi)市場上出售的電冰箱多為300-500升的大容積無霜型產(chǎn)品。電冰箱制造商為了回避使用R600a,可能帶來的風(fēng)險，長期以來一直采用不易燃的R134a,作為制冷劑【10】。以德國為代表的歐洲國家是電冰箱中使用R600a,制冷劑的積極倡導(dǎo)者。國內(nèi)首家引進(jìn)、并生產(chǎn)使用R600a,作為制冷劑的電冰箱企業(yè)是廣東科龍電器股份有限公司。該公司開創(chuàng)了國產(chǎn)電冰箱使用可燃性制冷劑的先河【11】。近年來，隨著環(huán)保宣傳的效應(yīng)不斷增強，購買R600a制冷劑的電冰箱的消費者越來越多，致使市場上這種電冰箱R600a的銷售量一直保持上升的趨勢【⑵。目前國內(nèi)生產(chǎn)以使R600a制冷劑的電冰箱為主的企業(yè)有廣東科龍電器股份有限公司、博西華制冷有限公司等【13】；面對市場的需求，海爾集團(tuán)、河南新飛電器公司、美菱電器公司等國內(nèi)著名電冰箱生產(chǎn)廠家也紛紛投入人力、物力生產(chǎn)使用R600a作為制冷劑電冰箱產(chǎn)品。其產(chǎn)品的年產(chǎn)量有逐年上升的趨勢?，F(xiàn)在國內(nèi)市場上出售的電冰箱，其使用的制冷劑由單一的R12發(fā)展到四種制冷劑并存的局面：第一種是R134a，以R134a,作為制冷劑的電冰箱占目前電冰箱生產(chǎn)和銷售量的37%左右；第二種是R600a，以R600a,作為制冷劑的電冰箱占目前電冰箱生產(chǎn)和銷售量的53%左右；第三種是R12，使用這種制冷劑的電冰箱占目前電冰箱生產(chǎn)和銷售量的6%左右，隨著我國政府承諾的全面禁止使用氟里昂制冷劑的最終期限的逐漸臨近，使用R12制冷劑的電冰箱很快將退出生產(chǎn)和銷售市場【⑷；第四種是兩元混合物質(zhì)，使用兩元工質(zhì)作為制冷劑的電冰箱僅占目前電冰箱生產(chǎn)和銷售量的4%左右。由于種種原因，這種電冰箱始終沒有成為市場生產(chǎn)和銷售的主流產(chǎn)品。根據(jù)中國家用電器協(xié)會的統(tǒng)計，2000年度國內(nèi)冰箱企業(yè)生產(chǎn)和銷售的電冰箱中，使用R600a作制冷劑的產(chǎn)品與使用其它三種制冷劑的電冰箱相比已經(jīng)占有了絕對的優(yōu)勢【15】。其原因是：與R134a和其它混合制冷劑相比，R600a具有很多其它制冷劑所沒有的優(yōu)點。例如：全球變暖潛能值（GWP）為20（僅相當(dāng)于R134a的GWP值的1.125%）、臭氧破壞潛能值（ODP）為零、無毒、制冷效率較高、與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、與銅質(zhì)管材和礦物潤滑油完全兼容，維修過程與采用R12制冷劑的電冰箱基本相同等等【16】。由于使用R600a作制冷劑的電冰箱存在著一旦制冷劑燃燒發(fā)生泄漏并且泄漏后的氣體遇火花會發(fā)生燃燒和爆炸的潛在危險，因而對由此可能產(chǎn)生的易燃易爆等安全問題也是不容忽視的。必須對此安全問題予以特別的關(guān)注。結(jié)論制冷劑替代將進(jìn)行相當(dāng)長的時問。國內(nèi)不能盲目采用HFCS作為今后的替代目標(biāo)，避免二次替代.減少對企業(yè)和國家造成的負(fù)擔(dān)；在替代品的研發(fā)上.要生產(chǎn)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的替代品。R600a制冷劑本身為天然工質(zhì)，是一種環(huán)保高效制冷劑，其無臭氧破壞潛能、溫室效應(yīng)也很小，又因其可以通過直接灌裝替代R22，無需對設(shè)備及生產(chǎn)線做較大的改造，替代成本低廉，因而非常適合在我國推廣使用。R600a已經(jīng)在家用空調(diào)器、冰箱、小型冷凍（藏）箱上使用并達(dá)到較高能效，并在歐洲等國家開始廣泛應(yīng)用。R600a制冷劑在于熱力性能好，能效較高，對環(huán)境無污染，與現(xiàn)有的CFC-12系統(tǒng)兼容性好。雖然R600a產(chǎn)品具有易燃易爆性，但經(jīng)嚴(yán)格控制、規(guī)范操作及技術(shù)改進(jìn)，R600a產(chǎn)品的可燃性對生產(chǎn)廠家和用戶不會構(gòu)成危險，但可燃工質(zhì)充裝設(shè)施等要符合消防規(guī)定的安全要求。參考文獻(xiàn)【1】邱小夏.R600a在冰箱維修中的注意事項[J].制冷與空調(diào),2008,（2）:55-56.【2】熊德永。R134a、R600a環(huán)保型制冷劑的特性探討。廣西輕工業(yè)，化工與材料，2010年4月第四期【3】JMCalm.Thenextgenerationofrefrigerants-historicalreview,considerations，andoutlook[J].InternationalJounalofRefrigeration.2008(7)：1123一1133.【4】MMohanraj,SJayaraj.Environmentfriendlyalternativestohalogenatedrefrigerants[J].InternationalJounalofGreenhouseGasControl,2009,3(1)：108—119.【5】MolinaMJ,RowlandFS,StratosphericSinkforChlorofluo—romethanes；Chlorineatomcatalyzeddestructionofozone.[J】Nature,1974,249：810-812.【6】MCalm,GCHourahan.RefrigerantDateUpdate.Heating/Piping/AirConditioningEngineering,2007,79(1)：50-64.【7】戴國橋尚金曼吳桂明綠色制冷劑R600a。浙江化工第3卷第2期【9】童蕾，鄭少煒空調(diào)用制冷劑環(huán)保替代原則與形勢分析輕工機(jī)械第25卷第3期【10】黃小