制冷原理制冷劑和載冷劑

制冷原理2015制冷班1第1章制冷劑及載冷劑本章主要內(nèi)容2.1制冷劑2.2CFCs的使用與替代2.3載冷劑22.1制冷劑2.1.1定義：又稱制冷工質(zhì),它是制冷系統(tǒng)中完成制冷循環(huán)所必需的工作介質(zhì)。2.1.2對(duì)制冷劑的要求：1、熱力學(xué)的性質(zhì)（1）蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中

A）蒸發(fā)壓力不低于大氣壓力（希望制冷劑是在大氣壓力下沸點(diǎn)較低的物質(zhì)）

B）常溫下制冷劑的冷凝壓力也不應(yīng)過高，一般不要超過12~15barC）冷凝和蒸發(fā)壓力之比不要過大（增壓比較小）34（2）單位容積制冷能力要大：?jiǎn)挝蝗莘e制冷能力越大，就可以減小壓縮機(jī)的尺寸（3）臨界溫度要高，凝固溫度要低（4）絕熱指數(shù)要低一些：絕熱指數(shù)越小，壓縮機(jī)排氣溫度越低，增壓比小45（3）密度、粘度要小（4）不燃燒、不爆炸、無腐蝕、高溫下不分解3、其它:

無害、無毒、無刺激性、溫室效應(yīng)小、不破壞大氣臭氧層、材料易得、價(jià)格便宜2、物理化學(xué)的性質(zhì)（1）在潤(rùn)滑油中的可溶性（2）導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)要高561）破壞臭氧潛能值（臭氧衰減指數(shù)ODP）：表示物質(zhì)對(duì)大氣臭氧層的破壞程度。以Ｒ１１的值作為基準(zhǔn)值．應(yīng)越小越好，ODP=0則對(duì)大氣臭氧層無害。2）溫室效應(yīng)潛能值（溫室效應(yīng)指數(shù)GWP）：表示物質(zhì)造成溫室效應(yīng)的影響程度。以二氧化碳的值作為基準(zhǔn)值．應(yīng)越小越好，GWP=0則不會(huì)造成大氣變暖6782.1.3安全標(biāo)準(zhǔn)與分類命名:(一)安全性分類：分為六級(jí)，每級(jí)分為A、B兩級(jí)。表2.389(二)制冷劑的種類1、鹵代烴（氟利昂族）：是飽和碳?xì)浠衔铮ǎ┑柠u族衍生物的總稱（）則：2m+2=n+x+y+zR(m-1)(n+1)xBzEg：CHF2Cl

9102、多元混合液非共沸溶液——在固定壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，其蒸發(fā)溫度或冷凝溫度以及各組分的濃度不能保持恒定。

R4()()

獲得命名的先后順序號(hào)共沸溶液——在固定壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，其蒸發(fā)溫度或冷凝溫度恒定不變，而且它的氣相和液相具有相同的組分。

R5()()

獲得命名的先后順序號(hào)10113、有機(jī)化合物：R6如丁烷為R6004、無機(jī)化合物：氨（R717）、水（R718）、二氧化碳（R744）5.烷烴類：R（m-1）（n+1）。正丁烷和異丁烷例外。112.1.4常用制冷劑1、氨:氨除了毒性大些以外，是一種很好的制冷劑。（1）最大的優(yōu)點(diǎn)是單位容積制冷能力較大，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力適中；粘性小，密度小，流動(dòng)阻力小，傳熱性能好；（2）吸水性強(qiáng)，吸水后對(duì)銅和銅合金有腐蝕作用，但不會(huì)產(chǎn)生冰塞；（3）幾乎不溶于潤(rùn)滑油（需定期放油）（4）價(jià)廉，極易購(gòu)得，是我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)最廣泛采用的中溫制冷劑（5）最大的缺點(diǎn)是有毒，且具可燃性，有爆炸危險(xiǎn)。絕熱指數(shù)高，排氣溫度高，需降溫。適用：大中型工業(yè)制冷裝置（-65℃以上）和大中型冷庫12132、氟利昂大多數(shù)氟利昂本身無毒、無臭、不燃、與空氣混合遇火也不爆炸，適用于公共建筑或?qū)嶒?yàn)室的空調(diào)制冷裝置。氟利昂中不含水分時(shí)，對(duì)金屬無腐蝕作用。絕熱指數(shù)小、排氣溫度低。氟利昂的放熱系數(shù)低，價(jià)格較高。

密度大、粘性大、流動(dòng)阻力大；極易滲漏又不易被發(fā)現(xiàn)，而且它的吸水性較差，為了避免發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象，系統(tǒng)中應(yīng)裝干燥器。有水分存在時(shí)，對(duì)金屬有腐蝕。含氟原子的氟利昂與明火接觸能分解出劇毒的光氣COCl2。1314適用：范圍廣

常用的制冷劑R12、R22、R11、R502等在通常的制冷溫度下，會(huì)和潤(rùn)滑油互溶，會(huì)降低潤(rùn)滑油的粘度，在相同的蒸發(fā)壓力下，蒸發(fā)溫度將升高，使制冷量減少。在換熱器表面不會(huì)形成油膜，且潤(rùn)滑良好。CFCs、HCFCs、HFCs14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(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2%鋁鎂合金。

(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）15毒性非常低，不可燃，安全。與礦物潤(rùn)滑油不相溶。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。

(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）16沸點(diǎn)23.8℃，凝固點(diǎn)-111℃。

毒性比R12更小，安全。水在R11中的溶解能力與R12相接近。對(duì)金屬及礦物潤(rùn)滑油的作用關(guān)系也與R12大致相似。(3)R11（一氟三氯甲烷CFCl3）17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。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。(4)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）183.混合制冷工質(zhì)由兩種或兩種以上的純制冷工質(zhì)以一定的比例混合而成。共沸混合制冷工質(zhì)（與單一制冷劑比，單位容積制冷量大，化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)電動(dòng)機(jī)有更好的冷卻效果）非共沸混合制冷工質(zhì)（無共沸點(diǎn)，定壓相變時(shí)，溫度變化，用于變溫?zé)嵩吹臏夭钇ヅ鋱?chǎng)合，實(shí)現(xiàn)近似的洛倫茲循環(huán)）192.2CFCs的使用與替代一、臭氧層的破壞

1、問題的提出：

1974年，美加州大學(xué)科學(xué)家在Nature雜志發(fā)表論文，提出鹵代烴中的cl原子會(huì)破壞大氣O3層。（獲1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）

后果：O3層的破壞，增加太陽對(duì)地面紫外線輻射強(qiáng)度

人的免疫系統(tǒng)受到破壞，抵抗力下降皮膚癌、白內(nèi)障等農(nóng)作物、魚類減產(chǎn)樹木壞死、塑料制品老化加速城市光化學(xué)煙霧發(fā)生幾率提高202.2CFCs的使用與替代212.2CFCs的使用與替代1997年：《蒙特利爾修正案》，將HCFC類的禁用時(shí)間提前10年；1999年：《北京修正案》這些修正案對(duì)議定書所列的種類、消耗量基準(zhǔn)和禁用時(shí)間做了進(jìn)一步調(diào)整和限制。222.2CFCs的使用與替代二、溫室效應(yīng)及京都議定書

CFCs、HCFCs及HFCs的排放會(huì)加劇地球的溫室效應(yīng)帶來的危害:氣溫上升、海平面上升、土地沙漠化加速、厄爾尼諾現(xiàn)象1997年10月，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約締約國(guó)第三次會(huì)議在日本東京召開，通過了《京都議定書》:將CO2、HFCS等6種氣體定為受管制的溫室氣體，并限制其排放總量,但無禁用期。我國(guó)2002年9月加入，并承擔(dān)相應(yīng)國(guó)際義務(wù)。232.2CFCs的使用與替代替代方案

制冷用途原制冷劑制冷劑替代物家用和樓宇空調(diào)系統(tǒng)R22R407c、R410a大型離心式冷水機(jī)組螺桿式冷水機(jī)組R11R22R123R134aR134a低溫冷凍冷藏機(jī)組和冷庫R12R502或R22NH3R134aR407c、R410aNH3冰箱、冷柜、汽車空調(diào)R12R134a、R600a242.2CFCs的使用與替代替代選擇時(shí)考慮的主要問題：熱力性質(zhì)（相近）、兼容性、ODP、GWP值（?。┨娲^程中的注意事項(xiàng)：

壓縮機(jī)尺寸、密封性能、干燥劑、制冷劑量25中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖12.6℃7℃32℃36.8℃54.4kPa100%RLA冷凝器蒸發(fā)器冷卻塔室內(nèi)空調(diào)末端冷凝器冷水機(jī)組蒸發(fā)器水7.22℃12.78℃中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖室內(nèi)空調(diào)末端(間接制冷系統(tǒng))末端蒸發(fā)器冷凝器制冷設(shè)備內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)(直接制冷系統(tǒng))

中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖蒸發(fā)器水冷式冷凝器35℃29.44℃冷卻塔中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(間接制冷系統(tǒng))水1.4載冷劑

載冷劑是指在間接制冷系統(tǒng)中用來傳遞冷量的中間介質(zhì)。301.4載冷劑制冷劑選用要求的幾個(gè)方面1物理化學(xué)2熱力學(xué)3環(huán)境影響環(huán)保性4安全性5經(jīng)濟(jì)性311.4載冷劑一、載冷劑選用的基本要求5.來源廣泛，價(jià)低易得。工作溫度范圍內(nèi)始終呈液態(tài)，不凝固、不汽化；2.無毒、無刺激性、化學(xué)穩(wěn)定性好，環(huán)保、安全，腐蝕性?。?.比熱大，同樣質(zhì)量則載冷量大，傳熱性好；4.流動(dòng)性好，密度小，粘度小,流動(dòng)阻力?。?/p>

321.4載冷劑二、常用載冷劑：3.有機(jī)化合物及其水溶液：乙醇(酒精)、丙三醇(甘油)1.水：2.鹽水溶液：NaCl、Ca