制冷劑載冷劑潤滑油

關(guān)于制冷劑載冷劑潤滑油第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月作為制冷劑應(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高冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大(4)等熵壓縮終了溫度t2不能太高，以免潤滑條件惡化或制冷劑自身在高溫下分解。第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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)境無破壞作用。

4.其它原料來源充足，制造工藝簡單，價(jià)格便宜。第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月二、制冷劑的命名制冷劑按其化學(xué)組成主要有幾類

(1)無機(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月制冷劑的簡寫符號(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)則編寫編寫規(guī)則第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月無機(jī)化合物R717R744R718R7XX無機(jī)化合物的分子量編號(hào)氨二氧化碳水舉例第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月制冷劑符號(hào)舉例化合物名稱分子式m、n、x、z值簡寫符號(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月此外，有機(jī)氧化物、脂肪族胺用R6開頭，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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月表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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月制冷劑代號(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月在空氣中發(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。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5149-93和美國標(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月制冷劑代號(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月毒性可燃性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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月制冷劑代號(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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”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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.對(duì)潤滑油的互溶性制冷劑與油溶解會(huì)使?jié)櫥妥兿?，影響潤滑作用，且油?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，避免油帶入蒸發(fā)器中降低傳熱效果。第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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

氟利昂無色無臭，鹵素噴燈和電子檢漏儀檢漏第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月總等效溫室效應(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的溫室效應(yīng)。第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)常用制冷劑1.無機(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸點(diǎn)-29.8℃，凝固點(diǎn)-158℃。無色，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0.001%常用溫度范圍內(nèi)能與礦物性潤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2%鋁鎂合金。對(duì)天然橡膠和塑料有膨潤作用。第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。與礦物潤滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯類?；瘜W(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月沸點(diǎn)-40.8℃，凝固點(diǎn)-160℃。毒性比R12略大，無色無味，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)物的膨潤作用更強(qiáng)。部分與礦物潤滑油互溶。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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)共沸與非共沸混合物第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(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??；泄漏時(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(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，但溶于聚酯類潤滑油。第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月非共沸制冷劑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滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油低溫工況下，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滑油互溶，但能溶于聚酯類合成潤滑油。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)。不能直接用來替換R22的制冷系統(tǒng)。第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(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載冷劑傳給制冷劑第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月載冷劑的特性優(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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??；化學(xué)的穩(wěn)定性好。對(duì)設(shè)備和管道無腐蝕。載冷劑應(yīng)不燃燒、爆炸、無毒，對(duì)人體無害。價(jià)格便宜，容易獲得。第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月載冷劑的種類水(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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

鹽水溶液的密度和比熱容都比較大，因此，傳遞一定的冷量所需鹽水溶液的體積循環(huán)量較小。鹽水溶液具有腐蝕性，尤其是略呈酸性且與空氣相接觸的稀鹽溶液對(duì)金屬材料的腐蝕性很強(qiáng)。為此需要采取一定的緩蝕措施。

如在鹽水溶液中添加緩蝕劑，使溶液呈中性（pH值調(diào)整到7.0~8.5）。緩蝕劑通常采用二水重鉻酸鈉（Na2Cr2O7·2H2O）和氫氧化鈉（NaOH）。通常是在每1m3氯化鈣溶液里加1.6kg的重鉻酸鈉和0.432kg的氫氧化鈉；在每1m3氯化鈉溶液里加3.2kg的重鉻酸鈉和0.862kg的氫氧化鈉。第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月３．有機(jī)物載冷劑有機(jī)物載冷劑有乙醇（CH3-CH2OH）、乙二醇（CH2OH-CH2OH）、丙二醇（CH2OH-CHOH-CH3）、丙三醇（CH2OH-CHOH-CH2OH）、二氯甲烷（CH2Cl2）及三氯乙烯（CHCl-CCl2）等。它們都具有較低的凝固溫度。有機(jī)物載冷劑標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度均較低。第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)潤滑油一、潤滑油的功效潤滑作用；冷卻作用；密封作用；清洗作用。第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月二、對(duì)潤滑油的要求優(yōu)良的與制冷劑共存時(shí)的熱穩(wěn)定性；有極好的與制冷劑的互溶性；良好的潤滑性；優(yōu)良的低溫流動(dòng)性；無蠟狀物絮狀