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1、制冷剂及其应用技术制冷剂及其应用技术青岛2006年6月9日2主要内容主要内容 制冷剂的一般要求制冷剂的一般要求 制冷剂的发展历史制冷剂的发展历史 制冷剂的热物理性质制冷剂的热物理性质 臭氧层破坏及制冷剂替代问题臭氧层破坏及制冷剂替代问题 杜邦直接置换型制冷剂杜邦直接置换型制冷剂 关于热泵热水器关于热泵热水器3制冷剂的一般要求制冷剂的一般要求对固定的制冷工况：对固定的制冷工况： 化学性质稳定、热稳定性好化学性质稳定、热稳定性好 冷凝压力低冷凝压力低材料及强度材料及强度 蒸发压力高于大气压力蒸发压力高于大气压力检漏方便、避免空气、水份进入系统检漏方便、避免空气、水份进入系统 压力比低压力比低压缩机
2、容积效率压缩机容积效率 单位制冷量、单位容积制冷量大单位制冷量、单位容积制冷量大压缩机排量压缩机排量 单位压缩机功、单位容积压缩机功小单位压缩机功、单位容积压缩机功小功耗功耗 汽化潜热大汽化潜热大制冷剂流量制冷剂流量 吸气比容小吸气比容小压缩机体积压缩机体积 压缩过程指数小压缩过程指数小温升温升 热导率大热导率大换热器及换热效率换热器及换热效率 粘度小粘度小压力损失压力损失 无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全 完全理想的制冷剂是不存在的完全理想的制冷剂是不存在的4制冷剂的发展历史制冷剂的发展历史 乙醚是最早使用的制冷剂乙醚是最早使用的制冷剂蒸发压力低于大气压蒸发压力低
3、于大气压 二甲基乙醚替代乙醚二甲基乙醚替代乙醚提高蒸发压力提高蒸发压力 1866年年CO2作为制冷剂作为制冷剂50年的历史年的历史 1870年年NH3作为制冷剂作为制冷剂迄今仍使用迄今仍使用 1874年年SO2作为制冷剂作为制冷剂60年的历史年的历史 1929年氟利昂作为制冷剂年氟利昂作为制冷剂氟利昂是迄今为止人类发现的最为理想的物质，广泛用于：氟利昂是迄今为止人类发现的最为理想的物质，广泛用于： 制冷剂 清洗剂 发泡剂 气溶胶5制冷剂的发展历史制冷剂的发展历史很多种物质可以用作制冷剂很多种物质可以用作制冷剂 无机物无机物NH3、CO2、H2O等等 R7XXXX：分子量的整数部分：分子量的整数
4、部分 氟利昂氟利昂CmHnFxClyBrz R（m-1）（）（n+1）（）（x）B（z） 共沸混合制冷剂共沸混合制冷剂 R5XXXX：命名的顺序号：命名的顺序号 非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂 R4XXXX：命名的顺序号：命名的顺序号6制冷剂的热力学及热物理性质制冷剂的热力学及热物理性质 热物理性质是制冷系统理论分析与计算的基础热物理性质是制冷系统理论分析与计算的基础 研究与开发的两个层次：研究与开发的两个层次： 基于试验和经验基础上的定性分析大量的测试装置、很高的偶然性 基于数学模拟基础上的定量研究较少的设备与人员投入、较高的开 发效率 基于定量研究基础上的优化设计最优的产品 国内企业的欠
5、缺国内企业的欠缺 对基本理论的忽视节能冰箱项目 重硬件轻软件 重直接效益轻技术基础 技术的积累与流失7制冷剂的热力学及热物理性质制冷剂的热力学及热物理性质状态方程状态方程 理想气体状态方程理想气体状态方程 范德瓦尔斯方程范德瓦尔斯方程 M-H方程方程RTpv =2va bvRTp=() ()() () () ()() () () ()()avCavTckTCTBAbvTckTCTBAbvTvTckTCTBAbvTckTCTBAbvTvTckTCTBA bvRTpexp1exp/exp666/exp/exp/exp/exp5555 43 4443333 23 222+=8制冷剂的热力学及热物理性
6、质制冷剂的热力学及热物理性质 饱和蒸汽压方程饱和蒸汽压方程 内能内能 焓焓 熵熵 导热系数导热系数()TcTaaaaTcT ppc=+=1 lg6 43 35 . 121dvpTpTdTcduvv +=dpTpTvdTcdhpp +=dTTcdvTpdsvv+ =()()()TFTTijooox,“,+=9对制冷剂质量的认识对制冷剂质量的认识 制冷剂的质量不在于主组分及其含量制冷剂的质量不在于主组分及其含量 有害物质的含量是制冷剂质量的核心要素有害物质的含量是制冷剂质量的核心要素影响系统的可靠性与安全性影响系统的可靠性与安全性 中国制冷剂标准的缺憾中国制冷剂标准的缺憾仅控制主组分含量仅控制主组
7、分含量10臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 问题的提出问题的提出时间一九七四年 地点美国加利福尼亚大学 人物F. S. Lorad 教授 Molita 博士 论文环境中的氯氟烷烃 论点人类广泛使用 于冰箱和空调制 冷、泡沫塑料 发 泡、电子器件清洗的氯氟烷烃（CFCs）以及用于 特殊场合灭火的溴氟烷烃（Halons）排入大气进 入平流层，会使平流层中的臭氧浓度减少，导致 透过平流层的紫外线辐射量增加， 危机人类与生 态环境。 11臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题CFCs类 物 质类 物 质 氯 氟 碳 化 合 物 ， 即 饱 和 烃 中 的 氢 元 素
8、完 全 被 氯 元 素 和 氟 元 素 置 换 ， 它 是 氟 昂 利 家 族 中 的 一 支 。 例 如 R11、 R12 、 R13、 R111 、 R113、 R114、 R115 等 。 CFCs类 物 质 化 学 性 能 比 较 稳 定 ， 在 大 气 对 流 层 中 不 易 分 解 ， 寿 命 可 达 几 十 年 甚 至 上 百 年 （ 如 CFC-12 为120 年 ） 。 当 它 们 进 入 平 流 层 后 ， 在 强 烈 的 太 阳 紫 外 线 作 用 下 ， 释 放 出 氯 离 子 ， 氯 离 子 与 臭 氧 发 生 化 学 反 应 ， 生 成 一 氧 化 氯 和 普 通
9、氧 分 子 。 生 成 的 一 氧 化 氯 极 不 稳 定 ， 可 与 一 个 氧 原 子 结 合 ， 使 氯 离 子 再 次 游 离 出 来 从 而 产 生 链 锁 反 应 ， 大 量 消 耗 臭 氧 ， 形 成 所 谓 的 臭 氧 层 空 洞 。12臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题以 R11 为 例 ， 其 反 应 如 下 ：OClClO2OClO3OClClF2CCl紫外线F3CCl+13臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 臭氧层的概念臭氧层的概念1. O3 2.对流层、平流层对流层、平流层 3.对流层对流层形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾
10、4.平流层平流层阻挡过量紫外线到达地球阻挡过量紫外线到达地球14臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题阳光中的紫外线：阳光中的紫外线： ?短波紫外线短波紫外线(200-280nm)对人类和生物有害对人类和生物有害 ?中波紫外线中波紫外线(280-320nm)对人类和生物有害对人类和生物有害 ?长波紫外线长波紫外线(320-400nm)对人和生物的伤害轻微得多对人和生物的伤害轻微得多?短波紫外线可以被氧气所吸收短波紫外线可以被氧气所吸收 ?臭氧层犹如滤器，可以有效地过滤掉几乎全部的中波紫 外线，而允许危害较小的长波紫外线和可以为氧气所吸 收的短波紫外线通过。臭氧层犹如滤器，可以有效
11、地过滤掉几乎全部的中波紫 外线，而允许危害较小的长波紫外线和可以为氧气所吸 收的短波紫外线通过。15臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 臭氧层破坏对人类的影响臭氧层破坏对人类的影响? 臭 氧 每 减 少 1 % ， 可 使 对 生 物 有 害 的 紫 外 线 辐 射 力 增 加 1 .5 1 2 % ? 皮 肤 癌 和 白 内 障 患 者 增 加 ? 损 坏 人 的 抵 抗 力 ， 抑 制 人 的 免 疫 系 统 功 能 ； ? 许 多 农 作 物 、 微 生 物 和 海 洋 生 物 受 到 损 害 ， 从 而 影 响 到 人 类 的 食 物 供 应 。 ? 会 引 起 建
12、筑 物 、 绘 画 、 包 装 的 聚 合 物 老 化 ， 寿 命 缩 短 ； ? 引 起 近 地 面 的 臭 氧 浓 度 的 增 加 ， 导 致 光 化 学 烟 雾 污 染 ； ? CF Cs 物 质 还 会 加 剧 温 室 效 应 。 16臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 不同观点不同观点? 一 是 臭 氧 层 的 破 坏 与 CF Cs 关 系 不 大 。其 依 据 是 自 然 界 排 放 到 大 气 中 的 氯 （ 如 海 水 蒸 发6 亿 吨 ，火 山 爆 发 3 6 0 0 万 吨 ）要 远 远 大 于 CF Cs 氯 的 排 放 量 （ 0 .7 5 万 吨
13、） ； ? 另 一 种 观 点 是 臭 氧 层 空 洞 的 出 现 是 自 然 界 的 正 常 现 象 ，目 前 关 于 臭 氧 层 的 提 法 并 无 依 据 ， 是 某 些 发 达 国 家 为 维 持 其 生 产 的 垄 断 地 位 而 制 造 的 骗 局 。 17臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 问题的证实问题的证实18臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 问题的证实问题的证实1 9 8 5 年 南 极 上 空 出 现 臭 氧 空 洞 ； 1 9 8 7 年 在 北 极 上 空 发 现 臭 氧 空 洞 ； 1 9 9 2 年 在 北 半 球 上 空 发
14、 现 臭 氧 层 明 显 见 薄 ； 1 9 9 7 年 在 北 半 球 上 空 发 现 臭 氧 层 更 加 见 薄 ； 1 9 9 9 年 南 半 球 上 空 发 现 臭 氧 层 空 洞 ； 2 0 0 0 年 南 半 球 上 空 臭 氧 层 空 洞 扩 大 到 智 利 南 部 。 19臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 问题的证实问题的证实20臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 保护臭氧层已成定局保护臭氧层已成定局保护臭氧层的国际协议保护臭氧层的国际协议 1977 年关于臭氧层行动世界计划 1985年保护臭氧层维也纳公约 1987年消耗臭氧层物质的蒙特利
15、尔议定书 1989年赫尔辛基宣言 1990年 关 于 消 耗 臭 氧 层 物 质 的 蒙 特 利 尔 议 定 书 （修正案） 1992年 蒙 特 利 尔 议 定书 哥 本 哈根 缔 约 国 第 四 次 部长级会议 1992年 我国 签 字 成 为 蒙 特 利 尔议 定 书 (修正 案 ) 的缔约国。 1995年第七次缔约国大会通过了维也纳修正案 1997年第九次缔约国 大会 通过了蒙 特利尔 修正案 1999年第十一次缔约国大会通过了北京修正案 21臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题22臭氧层破坏与制冷剂替代问题臭氧层破坏与制冷剂替代问题 时间框架时间框架发 达 国 家 关 于 HCFCs 淘 汰 、 禁 用 时 间 表（ 发 展 中 国 家 顺 延 10 年 ）年 耗 量 减 少 百 分 数 （ 以 1986 年 耗 量 为 基 础 ）期 限蒙 特 利 尔 协 议 书 最 新 要 求欧 盟 国 家 最 新 要 求 2000.1.1 前减 25% 2004.1.1 前减 35%减 60% 2008.1
