制冷劑載冷劑潤(rùn)滑油

制冷劑載冷劑潤(rùn)滑油第1頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)制冷劑概述一、制冷劑的發(fā)展、應(yīng)用與選用原則只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。

乙醚是最早使用的制冷劑。1866年威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷劑。1870年卡爾·林德(CartLinde)用NH3作制冷劑。1874年拉烏爾·皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷劑。第2頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三SO2和CO2在歷史上曾經(jīng)是比較重要的制冷劑。SO2毒性大，但作為重要制冷劑曾有60年歷史。CO2在使用溫度范圍內(nèi)壓力特高，致使機(jī)器極為笨重，但它無(wú)毒使用安全。曾在船用冷藏裝置中作制冷劑達(dá)50年之久，1955年才被氟里昂所取代。第3頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三作為制冷劑應(yīng)符合的要求

1.熱力學(xué)性質(zhì)方面(1)工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。(2)單位制冷量q0和單位容積制冷量qv較大。(3)比功w和單位容積壓縮功wv小，循環(huán)效率高。蒸發(fā)壓力≧大氣壓力冷凝壓力不要過(guò)高冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過(guò)大(4)等熵壓縮終了溫度t2不能太高，以免潤(rùn)滑條件惡化或制冷劑自身在高溫下分解。第4頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.遷移性質(zhì)方面(1)粘度、密度盡量小。

(2)導(dǎo)熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。3.物理化學(xué)性質(zhì)方面(1)無(wú)毒、不燃燒、不爆炸、使用安全。(2)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。(3)對(duì)大氣環(huán)境無(wú)破壞作用。

4.其它原料來(lái)源充足，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。第5頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、制冷劑的命名制冷劑按其化學(xué)組成主要有幾類

(1)無(wú)機(jī)化合物(2)飽和烴的鹵化物(氟利昂)(3)碳?xì)浠衔?烴類)(4)共沸制冷劑(5)非共沸制冷劑如水、氨、二氧化碳等如R12、R22、R134a等如丙烷、異丁烷等如R502等如R407C等第6頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制冷劑的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)字母“R”和它后面的一組數(shù)字或字母表示制冷劑根據(jù)制冷劑分子組成按一定規(guī)則編寫(xiě)編寫(xiě)規(guī)則第7頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三R22分子式CmHnFxClyBrz

n+x+y+z

=2m+2編號(hào)同分異構(gòu)體溴分子數(shù)，為0，B可省略R(m－1)(n+1)x(a,b…)Bz舉例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12鹵代烴第8頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

碳?xì)浠衔?烴類)不飽和碳?xì)浠衔锖望u代烯

R50R170R1150R1270編號(hào)與氟利昂編號(hào)方法相同舉例甲烷(CH4)乙烷

(C2H6)R1+氟利昂編號(hào)方法編號(hào)舉例乙烯

(C2H4)丙烯

(C3H6)烷烴類烯烴類第9頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

共沸(液體)制冷劑=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R115(48.8/51.2)質(zhì)量百分比組成由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成，在氣化或液化過(guò)程中，蒸氣成分與溶液成分始終保持相同；在既定壓力下，發(fā)生相變時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度保持不變。編號(hào)R5XX舉例R500R502已經(jīng)商品化的共沸混合物，依應(yīng)用先后在500序號(hào)中順次地規(guī)定其識(shí)別編號(hào)。第10頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

非共沸(液體)制冷劑組成由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成。在定壓下氣化或液化過(guò)程中，蒸氣成分與溶液成分不斷變化，對(duì)應(yīng)的溫度也不斷變化。編號(hào)R4XX舉例R407cR404a

已經(jīng)商品化的非共沸混合物，依應(yīng)用先后在400序號(hào)中順次地規(guī)定其識(shí)別編號(hào)。R32/R125/R134a(23:25:52(%))R125/R143a/R134a(44:52:4(%))第11頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三無(wú)機(jī)化合物R717R744R718R7XX無(wú)機(jī)化合物的分子量編號(hào)氨二氧化碳水舉例第12頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制冷劑符號(hào)舉例化合物名稱分子式m、n、x、z值簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R290第13頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三此外，有機(jī)氧化物、脂肪族胺用R6開(kāi)頭，其后數(shù)字任選。詳細(xì)可從表2-2制冷劑標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)表示中查出。為簡(jiǎn)單定性判別制冷劑對(duì)臭氧層的破壞能力

將氯氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R改用字母CFC氫氯氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R改用字母HCFC氫氟烴類物質(zhì)代號(hào)中的R改用字母HFC碳?xì)浠衔锎?hào)中的R改用字母HC，數(shù)字編號(hào)不變第14頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)制冷劑的熱物性參數(shù)

及其計(jì)算方法常用熱力學(xué)性質(zhì):

壓力、溫度、比體積、比內(nèi)能、比焓、比熵、比熱容等?；緹崃π再|(zhì)如表1所示熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)兩種表示形式：熱力學(xué)性質(zhì)圖和表；參數(shù)關(guān)系方程式。一、熱力學(xué)性質(zhì)第15頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三表1制冷劑的熱力性質(zhì)制冷劑化學(xué)式符號(hào)分子量標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度/0C臨界溫度/0C臨界壓力/MPa臨界比體積/L/kg凝固溫度/0C氨NH3R71717.03-33.35132.411.294.130-77.7二氧化碳CO2R74444.01-78.5231.07.382.456-56.6一氟三氯甲烷CFCl3R11137.3923.7198.04.371.805-111.0二氟二氯甲烷CF2Cl2R12120.92-29.8112.044.121.793-155.0二氟一氯甲烷CHF2ClR2286.48-40.896.04.9861.905-160.0三氟二氯乙烷C2HF3Cl2R123152.927.9183.93.6731.82-107四氟乙烷C2H2F4R134a102.0-26.5100.63.9442.05-101.0第16頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)制冷劑的物理化學(xué)性質(zhì)

及其應(yīng)用1.安全性(1)毒性

雖然一些氟里昂制冷劑其毒性都較低，但在高溫或火焰作用下會(huì)分解出極毒的光氣。第17頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制冷劑代號(hào)TLVs或AEL制冷劑代號(hào)TLVs或AEL制冷劑代號(hào)TLVs或AEL111000124500290100012100012510005001000221000134a10005021000231000142b1000600a1000321000143a1000717112310152a10007181000制冷劑的毒性指標(biāo)給出常用制冷劑TLVs或AEL值第18頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在空氣中發(fā)生燃燒或爆炸的體積百分比范圍。這一范圍的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，則范圍越寬越易燃。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO5149-93和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASHRAE34-92將毒性和可燃性合在一起，規(guī)定了6個(gè)安全等級(jí)。2.熱穩(wěn)定性

制冷劑在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下不發(fā)生裂解。在溫度較高又有油、鋼鐵、銅存在長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)發(fā)生變質(zhì)甚至熱解。爆炸極限(3)安全分類(2)燃燒性和爆炸性第19頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制冷劑代號(hào)爆炸極限(容積%)制冷劑代號(hào)爆炸極限(容積%)制冷劑代號(hào)爆炸極限(容積%)11None124

None2902.3-7.312

None125

None500

None22

None134a

None502

None23

None142b6.7-14.9600a1.8-8.43214-31143a6.0-na71716.0-25.0123

None152a3.9-16.9718

None一些制冷劑的易燃易爆特性第20頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三毒性可燃性TLVs值確定或一定的系數(shù)，制冷劑體積分?jǐn)?shù)≥4×10-4TLVs值確定或一定的系數(shù)，制冷劑體積分?jǐn)?shù)<4×10-4無(wú)火焰?zhèn)鞑ゲ蝗糀1B1制冷劑LFL>0.1kg/m3,燃燒熱<19000kJ/kg低度可燃性A2B2制冷劑LFL≤0.1kg/m3,燃燒熱≥19000kJ/kg高度可燃性A3B3低毒性高毒性ASHRAE34-1992以毒性和可燃性為界限的安全分類

第21頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制冷劑代號(hào)安全分類制冷劑代號(hào)安全分類制冷劑代號(hào)安全分類11A1124A1290A312A1125A1500A122A1134aA1502A123A1142bA2600aA332A2143aA2717B2123B1152aA2718A1一些制冷劑的安全分類

第22頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.對(duì)材料的作用

正常情況下，鹵素化合物制冷劑與大多數(shù)常用金屬材料不起作用。只在某種情況例如水解作用、分解作用等下，一些材料才會(huì)和制冷劑發(fā)生作用?！板冦~”現(xiàn)象當(dāng)制冷劑在系統(tǒng)中與銅或銅合金部件接觸時(shí)，銅溶解到混合物中，當(dāng)和鋼或鑄鐵部件接觸時(shí)，被溶解的銅離子析出并沉浸在鋼鐵部件上形成一層銅膜。制冷系統(tǒng)中應(yīng)盡量避免水分存在和銅鐵共用。

氨制冷機(jī)中不能用黃銅、紫銅和其它銅合金（磷青銅除外），因?yàn)橛兴謺r(shí)要引起腐蝕。

氟里昂對(duì)塑料等高分子化合物會(huì)起“膨潤(rùn)”作用(變軟、膨脹和起泡)，故在制冷系統(tǒng)中要選用特殊橡膠或塑料。第23頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.對(duì)潤(rùn)滑油的互溶性制冷劑與油溶解會(huì)使?jié)櫥妥兿。绊憹?rùn)滑作用，且油會(huì)被帶入蒸發(fā)器中影響到傳熱效果。若制冷劑與油不相溶解，可以從冷凝器或貯液器將油分離出來(lái)，避免油帶入蒸發(fā)器中降低傳熱效果。第24頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5.對(duì)水的溶解性“冰堵現(xiàn)象”

當(dāng)溫度降到0℃以下時(shí)，水結(jié)成冰而堵塞節(jié)流閥或毛細(xì)管的通道形成“冰堵”，致使制冷機(jī)不能正常工作。6.泄漏性氨有強(qiáng)烈臭氣，靠嗅覺(jué)易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水檢漏，用酚酞試劑和試紙檢漏

氟利昂無(wú)色無(wú)臭，鹵素噴燈和電子檢漏儀檢漏第25頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三７、制冷劑與大氣環(huán)境

描述對(duì)臭氧的消耗特征及其強(qiáng)度分布，通常使用ODP（OzoneDepletionPotential）值。ODP值表示對(duì)大氣臭氧層消耗的潛能值，以R11作為基準(zhǔn)值，其值規(guī)定為1.0。這類制冷劑不僅要破壞大氣臭氧層，還具有全球變暖潛能值（GlobalWarmingPotential，簡(jiǎn)稱GWP）。具有全球變暖效應(yīng)的氣體稱為溫室氣體。也選用R11作為基準(zhǔn)，其值規(guī)定為1.0，符號(hào)為HGWP。第26頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三R11、R12是環(huán)境極不友好制冷劑R134a替代R12，但GWP較高R717、R290為環(huán)境友好制冷劑第27頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三總等效溫室效應(yīng)（TEWI）：

１、直接溫室效應(yīng)：溫室氣體的排放、泄漏以及系統(tǒng)維修或報(bào)廢時(shí)進(jìn)入大氣候?qū)Υ髿鉁厥倚?yīng)的影響；２、間接溫室效應(yīng)：使用溫室氣體的裝置因耗能（電能和燃燒化石燃料）引起的二氧化碳排放所帶來(lái)的溫室效應(yīng)。第28頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)常用制冷劑1.無(wú)機(jī)物氨沸點(diǎn)-33.3℃，凝固點(diǎn)-77.9℃

單位容積制冷量大粘性小，傳熱性好，流動(dòng)阻力小毒性較大，有一定的可燃性，安全分類為B2

氨蒸氣無(wú)色，具有強(qiáng)烈的刺激性臭味氨液飛濺到皮膚上會(huì)引起腫脹甚至凍傷氨系統(tǒng)中有水分會(huì)加劇對(duì)金屬腐蝕同時(shí)減小制冷量以任意比與水互溶但在礦物潤(rùn)滑油中的溶解度很小系統(tǒng)中氨分離的游離氫積累至一定程度遇空氣爆炸氨液比重比礦物潤(rùn)滑油小，油沉積下部需定期放出在氨制冷機(jī)中不用銅和銅合金材料(磷青銅除外)第29頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸點(diǎn)-29.8℃，凝固點(diǎn)-158℃。無(wú)色，有較弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系統(tǒng)里應(yīng)嚴(yán)格限制含水量，一般規(guī)定不得超過(guò)0.001%常用溫度范圍內(nèi)能與礦物性潤(rùn)滑油以任意比互溶不腐蝕一般金屬但能腐蝕鎂及含鎂量超過(guò)2%鋁鎂合金。對(duì)天然橡膠和塑料有膨潤(rùn)作用。第30頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。與礦物潤(rùn)滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯類。化學(xué)穩(wěn)定性很好，溶水性比R12強(qiáng)得多，對(duì)系統(tǒng)干燥和清潔性要求更高，用與R12不同的干燥劑。第31頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三沸點(diǎn)-40.8℃，凝固點(diǎn)-160℃。毒性比R12略大，無(wú)色無(wú)味，不燃不爆，安全。屬于HCFC類制冷劑，也要被限制和禁止使用。

對(duì)金屬與非金屬的作用以及泄漏特性都與R12相似?；瘜W(xué)性質(zhì)不如R12穩(wěn)定，對(duì)有機(jī)物的膨潤(rùn)作用更強(qiáng)。部分與礦物潤(rùn)滑油互溶。溶水性稍大于R12，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)裝設(shè)干燥器。(３)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）第32頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三R600a(異丁烷C4H10)—R12替代物自然工質(zhì)，ODP=0，GWP=0，-11.73/-160°C與丙烷(C3H8，R290）同時(shí)用于冰箱中替代R12，常合用作混合工質(zhì)。壓比大于R12、排氣溫度低于R12，系統(tǒng)節(jié)能毒性低，但易燃，安全性A3。與礦物油互溶與水的溶解性差，須防“冰堵”3.碳?xì)浠衔锏?3頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.混合制冷劑為什么要使用混合工質(zhì)？----調(diào)節(jié)沸點(diǎn)共沸工質(zhì)：混合后沸點(diǎn)高于和低于各組分沸點(diǎn)非共沸工質(zhì)：混合沸點(diǎn)在各組分之間----調(diào)節(jié)熱力性能高沸點(diǎn)組分中加入低沸點(diǎn)組分，qv提高反之，COP提高第34頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1)共沸與非共沸混合物第35頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(2)非共沸與共沸制冷劑的特點(diǎn)非共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)溫度是變化的，能適應(yīng)于變溫?zé)嵩?；增大制冷量（或COP）；降低循環(huán)壓比，使單級(jí)壓縮獲得更低的溫度；較少量的高沸點(diǎn)組分與較多量的低沸點(diǎn)組分混合，與低沸點(diǎn)工質(zhì)相比，可提高COP，但制冷量會(huì)減小。反之可增加制冷量，而COP減?。恍孤r(shí)組分發(fā)生變化；共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)時(shí)有一定的蒸發(fā)溫度，且比單組分低；在一定的蒸發(fā)溫度下，單位容積制冷量比單一工質(zhì)容積制冷量大；可使壓縮機(jī)排氣溫度降低；化學(xué)穩(wěn)定性比單工質(zhì)好；全封閉壓縮機(jī)的電機(jī)繞組溫升??；一定情況下可增大COP；泄漏時(shí)組分不變。第36頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(3)常用混合制冷劑的特性

共沸制冷劑R502

可代替R22用于獲得低溫沸點(diǎn)-45.4℃，ODP值較高。溶水性比R12大1.5倍，在82℃以上有較好的溶油性。

共沸制冷劑R507用R502的場(chǎng)合都可用R507替代

沸點(diǎn)-46.7℃，ODP值為零。不溶于礦物油，但溶于聚酯類潤(rùn)滑油。第37頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三非共沸制冷劑R407C三元非共沸混合制冷劑泡露點(diǎn)溫差大，使用時(shí)最好將熱交換器作成逆流形式不能與礦物潤(rùn)滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤(rùn)滑油低溫工況下，容積制冷量比R22要低得多。

非共沸制冷劑R410A兩元混合制冷劑不能與礦物潤(rùn)滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤(rùn)滑油。泡露點(diǎn)溫差僅0.2℃，可稱之為近共沸混合制冷劑。具有與共沸混合制冷劑類似的優(yōu)點(diǎn)。不能直接用來(lái)替換R22的制冷系統(tǒng)。第38頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)載冷劑1、載冷劑的作用及選用原則

直接冷卻系統(tǒng)

間接冷卻系統(tǒng)：被冷卻物體的熱量是通過(guò)載冷劑傳給制冷劑第39頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三載冷劑的特性優(yōu)點(diǎn)：（1）減小制冷機(jī)系統(tǒng)的容積及制冷劑的充灌量；（2）熱容量大，被冷卻對(duì)象的溫度易于保持穩(wěn)定，蓄冷能力大；（3）便于機(jī)組的運(yùn)行管理，便于安裝。缺點(diǎn)：（1）增加了動(dòng)力消耗及設(shè)備費(fèi)用；（2）加大了被冷卻物與制冷劑之間的傳熱溫差，需要較低的制冷機(jī)蒸發(fā)溫度，總的傳熱不可逆損失增大。

第40頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三載冷劑的要求載冷劑在工作溫度下應(yīng)處于液體狀態(tài)；其凝固溫度應(yīng)低于工作溫度，沸點(diǎn)應(yīng)高于工作溫度。熱容要大。密度小。粘度小；化學(xué)的穩(wěn)定性好。對(duì)設(shè)備和管道無(wú)腐蝕。載冷劑應(yīng)不燃燒、爆炸、無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)害。價(jià)格便宜，容易獲得。第41頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三載冷劑的種類水(0℃以上)鹽水(0℃以下)氯化鈉溶液氯化鈣溶液乙二醇溶液(0℃以下)丙二醇溶液(0℃以下)第42頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、鹽水液體冰與液體鹽與液體固體AA’FGEBCDtB0t析冰線析鹽線共晶濃度共晶點(diǎn)A-B-EG-EE鹽水，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂等的水溶液。無(wú)機(jī)鹽水溶液有較低的凝固溫度，適合于在中、低溫制冷裝置中載冷。它的主要缺點(diǎn)是對(duì)一些金屬材料有腐蝕作用。

第43頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期三