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1、1 制冷剂概述制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化， 在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。编辑本段 对制冷剂性质的要求（1）具有优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为： 临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。（2）具有优良的热物理性能具体要
2、求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。（3）具有良好的化学稳定性要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。（4）与润滑油有良好互溶性（5）安全性工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。（6）有良好的电气绝缘性（7）经济性要求工质低廉，易于获得。（8）环保性要求工质的臭氧消耗潜能值（ODP ）与全球变暖潜能值（GWP ）尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。编辑本段 制冷剂的一般分类根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk 和正常蒸发温度T0的高低，一般分为三大类：.低压高温制冷剂冷凝压力 Pk /（绝对）， T0 如 11（CFCl3
3、 ） ，其 T023.7 。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常 时， Pk 3.06 /。.中压中温制冷剂冷凝压力 PkT0-60 。如 717、12、22等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。.高压低温制冷剂冷凝压力 Pk 20 /（绝对），T0 70。如 13（CF3Cl ） 、14（CF4） 、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或以下的低温装置中。编辑本段 常用制冷剂的特性目前使用的制冷剂已达70 80种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：.氨（代号：717）氨是
4、目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7 ，标准蒸发温度为 33.3 ，在常温下冷凝压力一般为1.1 1.3MPa ，即使当夏季冷却水温高达时也绝不可能超过1.5MPa 。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/ 3。氨有很好的吸水性， 即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“ 冰2 塞” 现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此， 氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过 0.2。氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，
5、 当空气中氨的含量达到0.5 0.6 时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到 11 13时即可点燃，达到16时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。.氟利昂 -12（代号： 12）12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2 。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。12的标准蒸发温度为29.8，冷凝压力一般为0.7
6、80.98MPa ，凝固温度为-155，单位容积标准制冷量约为288kcal/ 3。12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400以上时，则分解出对人体有害的气体。12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定12中含水量不得大于0.0025，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。.氟利昂 -22（代号：）22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯
7、甲烷，分子式为CHClF2 ，标准蒸发温度约为41 ，凝固温度约为160 ，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/ 3。22的许多性质与12相似，但化学稳定性不如12，毒性也比 12稍大。但是， 22的单位容积制冷量却比12大的多，接近于氨。当要求40 70的低温时，利用22比 12适宜，故目前22被广泛应用于40 60的双级压缩或空调制冷系统中。4. R-134a (代号： R134a ）分子式： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷），分子量：102.03 沸点 ： -26.26 ， 凝固点：-96.6 C ，临界温度：101.1 ，临界压力： 4067kpa 饱和液体密度：
8、25 ， 1.207g/cm 3 ，液体比热：25 ， 1.51KJ/(Kg ) 溶解度( 水中，25 ) ：0.15% ，临界密度：0.512g/cm3 破坏臭氧潜能值（ODP ） ：0 ， 全球变暖系数值（GWP ） ：0.29 沸点下蒸发潜能:215 kJ/kg 质量指标： 纯度 99.9 % ，水份 PPm 0.0010 ，酸度PPm 0.00001 ，蒸发残留物 PPm 0.01 R134a 作为 R12 的替代制冷剂，它的许多特性与R12 很相像。R134a 的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为A1，是很安全的制冷剂。R134a 的化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比R22 高
9、，所以对制冷系统不利，即使有少量水分存在，在润滑油等的作用下，将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用， 或产生 “ 镀铜 ” 作用， 所以 R134a 对系统的干燥和清洁要求更高。R134a 对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。3 R134a 是目前国际公认的替代CFC-12 的主要制冷工质之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合致冷剂，如R 404a 和 R 407c 等。5. R-404A 制冷剂物化特性： R404A是一种不含氯的非共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢
10、瓶内是被压缩的液化气体。其ODP 为 0 ，因此R404A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R404A 主要用于替代R22 和 R502 ，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于中低温冷冻系统。6. R-410A 制冷剂物化特性： 常温常压下，R410A 是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP 为 0 ，因此R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途： R410A 主要用于替代R22 和 R502 ，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。编辑本段 制冷剂的命名方法(1)
11、无机化合物。无机化合物的简写符号规定为R7() 。括号代表一组数字，这组数字是该无机物分子量的整数部分。(2)卤代烃和烷烃类。烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2 ；卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz(2m+2 = n+x+y+z) ，它们的简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。下图为一些制冷剂的符号举例(3)非共沸混合制冷剂。非共沸混合制冷剂的简写符号为R4() 。括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。(4)共沸混合制冷剂。共沸混合制冷剂的简写符号为R5() 。括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。(5)环烷烃、
12、链烯烃以及它们的卤代物。其简写符号规定：环烷烃及环烷烃的卤代物用字母“ RC” 开头，链烯烃及链烯烃的卤代物用字母 “ R1” 开头。(6)有机制冷剂则在600序列任意编号。制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。;1987 年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议，并签署了关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书，于1989 年1月 1日起生效， 对氟里昂在的R11、R12 、R113 、R114 、R115 、R502 及 R22
13、等 CFC 类的生产进行限制。1990 年6月在伦敦召开了该议定书缔约国的第二次会议，增加了对全部CFC 、四氯化碳（ CCL4 ）和甲基氯仿（C2H3CL3）生产的限制，要求缔约国中的发达国家在2000 年完全停止生产以上物质，发展中国家可推迟到 2010 年。另外对过渡性物质HCFC 提出了 2020 年后的控制日程表。HCFC 中的4 R123 和 R134a 是 R12和 R22 的替代品。热力学的要求1 在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点 )ts 要低。这是一个很重要的性能指标。ts 愈低， 则不仅可以制取较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度to 下，使其蒸发压力Po 高于大气压
14、力。以避免空气进入制冷系统，发生泄漏时较容易发现。2 要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc 应尽量低些，以免处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且，冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功的增大。3 对于大型活塞式压缩机来说，制冷剂的单位容积制冷量qv 要求尽可能大，这样可以缩小压缩机尺寸和减少制冷工质的循环量；而对于小型或微型压缩机，单位容积制冷量可小一些；对于小型离心式压缩机亦要求制冷剂qv 要小，以扩大离心式压缩机的使用范围，并避免小尺寸叶轮制造之困难。4 制冷剂的临界温度要高些、冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在常温或普通低温范围内能否液化
15、。5 凝固温度是制冷剂使用范围的下限，冷凝温度越低制冷剂的适用范围愈大。制冷剂分子式分子量 u 正常蒸发温度ts( ) 凝固点 tf() 临界温度tkp() 临界压力 PKP 绝对压力绝热指数K 水（ R718 ） H2O 18.02 +100 0 +374.1 225.6 1.33 氨（ R717 ） NH3 17.03 -33.4 -77.7 +132.4 115.2 1.31 R11 CFCL3 137.39 +23.7 -111 +198 44.6 1.17 R12 CF2CL2 120.92 -29.8 -155 +111.5 40.86 1.15 R13 CF3CL 104.47
16、-81.5 -180 +28.8 39.4 - R22 CHF2CL 88.48 -40.8 -180 +96 50.3 1.19 R115 C2F5CL 154.48 -38 -106 +80 33 1 物理化学的要求1 制冷剂的粘度应尽可能小，以减少管道流动阻力、提换热设备的传热强度。2 制冷剂的导热系数应当高，以提高换热设备的效率，减少传热面积。3 制冷剂与油的互溶性质：制冷剂溶解于润滑油的性质应从两个方面来分析。如果制冷剂与润滑油能任意互溶，其优点是润滑油能与制冷剂一起渗到压缩机的各个部件，为机体润滑创造良好条件；且在蒸发器和冷凝器的热换热面上不易形成油膜阻碍传热。其缺点是从压缩机带出的油量过多，并且能使蒸发器中的蒸发温度升高。部分或微溶于油的制冷剂，其优点是从压缩机带出的油量少，故蒸发器中蒸发温度较稳定。
