制冷原理與設(shè)備

制冷原理與設(shè)備課件第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.1制冷劑

在制冷裝置內(nèi)完成熱力循環(huán)的工質(zhì)2.1.1制冷劑的種類與編號(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等制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑按照制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度，將其分為三類高溫（低壓）制冷劑中溫（中壓）制冷劑低溫（高壓）制冷劑ts＞0℃Pc≤0.2～0.3MPa0℃＞ts＞-60℃,0.3MPa＜Pc＜2.0MPats≤-60℃制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.1.1.2制冷劑的編號表示方法鹵代烴R22分子式CmHnFxClyBrz

n+x+y+z

=2m+2編號同分異構(gòu)體溴分子數(shù)，為0，B可省略R(m－1)(n+1)×(a,b,…)Bz舉例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑

碳?xì)浠衔?烴類)不飽和碳?xì)浠衔锖望u代烯

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

(C2H6)R1+氟利昂編號方法編號舉例乙烯

(C2H4)丙烯

(C3H6)烷烴類烯烴類制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑

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)對應(yīng)的溫度保持不變。編號R5××舉例R500R502已經(jīng)商品化的共沸混合物，依應(yīng)用先后在500序號中順次地規(guī)定其識別編號。制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑

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，對應(yīng)的溫度也不斷變化。編號R4××舉例R407cR404a

已經(jīng)商品化的非共沸混合物，依應(yīng)用先后在400序號中順次地規(guī)定其識別編號。R32/R125/R134a(23:25:52(%))R125/R143a/R134a(44:52:4(%))制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑無機(jī)化合物R717R744R718R7××無機(jī)化合物的分子量編號氨二氧化碳水舉例制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.1.2對制冷劑的要求1.熱力學(xué)方面的要求：1)沸點(diǎn)要求低2)臨界溫度要高、凝固溫度要低3)具有適宜的工作壓力，(Pk/Po)小4)汽化潛熱大5)對于大型制冷系統(tǒng)，單位容積制冷量盡可能地大6)絕熱指數(shù)小些7)對于離心式制冷壓縮機(jī)應(yīng)采用分子量大的制冷劑制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.物理化學(xué)方面的要求：1）粘度盡可能小2）熱導(dǎo)率要求高3）純度高。4）熱化學(xué)穩(wěn)定性好，5）良好的電絕緣性。6）溶解于油的不同性質(zhì)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。制冷劑在潤滑油中的溶解性可分為完全溶解、微溶解和完全不溶解。一般可認(rèn)為R717、R13、R14等是不溶于油的制冷劑；R22、R114等是微溶于油的；R11、R12、R21、R113等是完全溶于油的。制冷原理與設(shè)備高職高專ppt課件第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑3.安全性方面的要求：1）在工作溫度范圍內(nèi)不燃燒、不爆炸。2）無毒或低毒，相對安全性好3）具有易檢漏的特點(diǎn)4）制冷劑無毒4.經(jīng)濟(jì)性方面的要求制冷劑的生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)廉、易得。第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.1.3常用制冷劑的性質(zhì)1.水的特性（R718）屬于無機(jī)物類制冷劑，來源最廣，最為安全而便宜的工質(zhì)。水不宜在壓縮式制冷機(jī)中使用，適合在空調(diào)用的吸收式和蒸汽噴射式制冷機(jī)中。2.氨的特性（R717）氨的壓力適中，單位容積制冷量大，流動(dòng)阻力小，熱導(dǎo)率大，價(jià)格低廉，對大氣臭氧層無破壞作用。氨的主要缺點(diǎn)是毒性較大、可燃、可爆、有強(qiáng)烈的刺激性臭味、等熵指數(shù)較大，若系統(tǒng)中含有較多空氣時(shí)，遇火會(huì)引起爆炸。氨制冷系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有空氣分離器，及時(shí)排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣及其它不凝性氣體。氨系統(tǒng)中不必設(shè)置干燥器，含水量仍限制在≤0.2％的范圍內(nèi)。氨制冷系統(tǒng)中往往設(shè)有油分離器。氨制冷系統(tǒng)中，不允許使用銅及其銅合金材料。第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑3.氟利昂的特性應(yīng)用廣;對大氣臭氧層有嚴(yán)重破壞作用，并產(chǎn)生溫室效應(yīng);受到限用與禁用。南極臭氧空洞的變化第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1

制冷劑1)R12的特性R12無色、氣味很弱、毒性小、不燃燒、不爆炸，R12等熵指數(shù)小，壓縮機(jī)的排氣溫度較低。單位容積制冷量小、相對分子質(zhì)量大、流動(dòng)阻力大、熱導(dǎo)率較小。水在R12中的溶解度很小，低溫狀態(tài)下水易析出而形成冰堵，因此在充灌R12前，必須經(jīng)過干燥處理R12能與礦物性潤滑油無限溶解，在蒸發(fā)器中，隨R12的不斷蒸發(fā)，潤滑油在其中逐漸積存，使蒸發(fā)溫度升高，傳熱系數(shù)下降。R12對一般金屬?zèng)]有腐蝕作用，但能腐蝕鎂及含鎂量超過2％的鋁鎂合金。含水后會(huì)產(chǎn)生鍍銅現(xiàn)象。R12對天然橡膠及塑料等有機(jī)物有膨潤作用，R12極易滲透。R12由于壓力適中、壓縮終溫低、熱力性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定、無毒、不燃、不爆等優(yōu)點(diǎn)，它廣泛用于冷藏、空調(diào)和低溫設(shè)備，從家用冰箱到大型離心式制冷機(jī)中都有采用。第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2）R22的特性R22是最為廣泛使用的中溫制冷劑R22屬安全性制冷劑。R22化學(xué)性質(zhì)不如R12穩(wěn)定。R22

能部分地與潤滑油互溶，R22對金屬的作用、泄漏性與R12相同。R22廣泛用于冷藏、空調(diào)、低溫設(shè)備中。在活塞式、離心式、壓縮機(jī)系統(tǒng)中均有采用。由于它對大氣臭氧層僅有微弱的破壞作用，故可作為R12的近期、過渡性替代制冷劑。第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑3）R13的特性R13屬低溫制冷劑，毒性比R12更小，不燃燒、不爆炸。只應(yīng)用于復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的低溫級。R13微溶于水，系統(tǒng)中也應(yīng)設(shè)干燥器。它不溶于油，對金屬和有機(jī)物的作用、泄漏性與R12相同，可用來制取-70～-100℃的低溫。R13對大氣臭氧層也有破壞作用，但因其用量很少，直到1990年倫敦會(huì)議上才被列入增加的受控物質(zhì)，要求發(fā)展中國家在2010年1月1日起停止生產(chǎn)和消費(fèi)。4）R11的特性屬高溫制冷劑，適用于離心式壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)。R11毒性比R12大，與明火接觸時(shí)更易分解出劇毒光氣。R11的溶水性、溶油性、對金屬及有機(jī)物的作用均與R12相似。R11由于標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度較高，故廣泛用于空調(diào)系統(tǒng)或熱泵裝置中，制取10～-5℃的低溫。它對大氣臭氧層有嚴(yán)重破壞作用，屬限用與禁用之列。5）R142b的特性屬標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度較高（-9.25℃）的中溫制冷劑，適合于在熱泵裝置和高環(huán)境溫度下的空調(diào)裝置中使用。R142b的毒性與R22差不多。當(dāng)它與空氣混合的體積分?jǐn)?shù)在10.6％～15.1％范圍內(nèi)，會(huì)發(fā)生爆炸。它對大氣臭氧層僅有微弱的破壞作用，也將在2040年被禁用。第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑6）R134a的特性屬中溫制冷劑。它的特性與R12相近，目前是R12的替代工質(zhì)之一。7）R600a的特性屬中溫制冷劑。它對大氣臭氧層無破壞作用，無溫室效應(yīng)?？扇?、可爆，不允許采用氣焊或電焊。價(jià)格便宜。由于具有極好的環(huán)境特性，目前廣泛被采用，作為R12的替代工質(zhì)之一。8）R123的特性屬高溫制冷劑。適用于離心式制冷壓縮機(jī)。具有一定毒性。具有優(yōu)良的大氣環(huán)境特性（ODP=0.02，GWP=0.02)，是目前替代R11的理想制冷劑之一。9）R152a的特性屬中溫制冷劑。中等程度的可燃性，它具有優(yōu)良的大氣環(huán)境特性，也被用來作為R12的替代工質(zhì)。第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑4.碳?xì)浠衔锏奶匦员椋≧290）是較多采用的碳?xì)浠衔?。屬中溫制冷劑。難溶于水。大氣環(huán)境特性優(yōu)良（ODP=O，GWP=0.03），是目前被研究的替代工質(zhì)之一。除丙烷外，通常用作制冷劑的碳?xì)浠衔镞€有乙烷（R170）、丙烯（R1270）、乙烯(R1150)。第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2000年臭氧空洞的形狀2002年臭氧空洞變形了第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑2.1.4CFCS、HCFCS的限制與替代2.1.4.1問題的提出CFC又稱氯氟烴，是氟利昂制冷劑家族中的一員研究表明，當(dāng)CFCs受強(qiáng)烈紫外線照射后，將產(chǎn)生下列反應(yīng)（以CFC12為例）:CF2Cl2------CF2Cl＋Cl；Cl＋O3----ClO＋O2

；ClO＋O-----Cl＋O2循環(huán)反應(yīng)產(chǎn)生的氯原子不斷地與臭氧分子作用，使一個(gè)氯氟烴分子，可以破壞成千上萬個(gè)臭氧分子，使臭氧層出現(xiàn)“空洞”，這一現(xiàn)象已被英國南極考察隊(duì)和衛(wèi)星觀測所證實(shí)。據(jù)UNEP（聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署）提供的資料，臭氧每減少1％,紫外線輻射量約增加2％。臭氧層的破壞將導(dǎo)致：①危及人類健康，可使皮膚癌、白內(nèi)障的發(fā)病率增加，破壞人體免疫系統(tǒng)；②危及植物及海洋生物，使農(nóng)作物減產(chǎn)，不利于海洋生物的生長與繁殖；③產(chǎn)生附加溫室效應(yīng)，從而加劇全球氣候轉(zhuǎn)暖過程；④加速聚合物（如塑料等）的老化。因此保護(hù)臭氧層已成為當(dāng)前一項(xiàng)全球性的緊迫任務(wù)。第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月常用制冷劑及其性質(zhì)CCl4(R10)CH4(R50)CF4(R14)穩(wěn)定性增大可燃性增大可燃性增大毒性中間大氯氟烴CFC氫氟烴HFC含氫氯氟烴HCFCChlorine:氯Fluorine:氟Carbon:碳Hydrogen:氫第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑類別物質(zhì)類別物質(zhì)第一類（氯氟烷烴）CFCl3(CFC11)CF2Cl2(CFC12)C2F3Cl3(CFC113)C2F4Cl2(CFC114)C2F5Cl(CFC115)第二類（溴氟烷烴）CF2BrCl(哈隆1211)CF3Br(哈隆1301)C2F4Br2(哈隆2402)2.1.4.2CFCS、HCFCS的限用與禁用受控制的消耗臭氧層物質(zhì)（蒙特利爾議定書）締約國1996.1.1：以1989年的HCFC消費(fèi)量加2.8%CFC消費(fèi)量的總和（折合到ODS噸）作為基準(zhǔn)加以凍結(jié)；2004.1.1：消減35%；2010.1.1：消減65%；2015.1.1：消減95%；2020.1.1：消減95.5%(0.5%僅用于現(xiàn)有設(shè)備的維修)；2030.1.1：消減100%美國2003.1.1：禁止HCFC141b用于發(fā)泡劑；2010.1.1：凍結(jié)HCFC22和HCFC142b的生產(chǎn)；不再制造使用HCFC22新設(shè)備；2015.1.1：凍結(jié)HCFC123和HCFC124的生產(chǎn)；2020.1.1：禁用HCFC22和HCFC141b；不再制造使用HCFC123和HCFC124的新設(shè)備；2030.1.1：禁用HCFC123和HCFC124歐共體國家2000.1.1：消減50%；2004.1.1：消減75%；2007.1.1：消減90%；2015.1.1：消減100%；瑞士、意大利2000.1.1禁用HCFC德國2000.1.1禁用HCFC22瑞典，加拿大2010.1.1禁用HCFCHCFC禁用時(shí)間表（發(fā)達(dá)國家）第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1制冷劑行