制冷剂与载冷剂

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1、第2章 制冷剂与载冷剂2.1 制冷剂 在制冷装置内完成热力循环的工质 2.1.1 制冷剂的种类与编号 (1) 无机化合物 (2) 饱和烃的卤化物(氟利昂) (3) 碳氢化合物(烃类) (4) 共沸制冷剂 (5) 非共沸制冷剂如水、氨、二氧化碳等如R12、R22、R134a等如丙烷、异丁烷等如R502等如R407C等第2章 制冷剂与载冷剂按照制冷剂的标准蒸发温度，将其分为三类高温（低压）制冷剂中温（中压）制冷剂低温（高压）制冷剂ts0 Pc0.20.3MPa0ts-60, 0.3MPaPc2.0MPats-60第2章 制冷剂与载冷剂2.1.1.2 制冷剂的编号表示方法 卤代烃R22分子式CmHn

2、FxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2编号 同分异构体 溴分子数，为0，B可省略R(m1)(n+1)x(a,b)Bz举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12第2章 制冷剂与载冷剂碳氢化合物(烃类) 不饱和碳氢化合物和卤代烯 R50 R170R1150 R1270编号 与氟利昂编号方法相同举例甲烷(CH4)乙烷 (C2H6)R1+氟利昂编号方法编号举例乙烯 (C2H4)丙烯 (C3H6)烷烃类烯烃类第2章 制冷剂与载冷剂共沸(液体)制冷剂= R152a/R12(26.2/73.8)= R22/R115 (48.8/51.2)质量百分比组成由两种或两种以上的

3、制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化 过程中，蒸气成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生 相变时对应的温度保持不变。编号R5XX举例R500R502已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中顺次地规定其识别编号。第2章 制冷剂与载冷剂非共沸(液体)制冷剂组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压 下气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分不断变化，对应 的温度也不断变化。编号R4XX举例R407cR404a已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。R32/R125/R134a(23:25:52(%)R125/R143a/R134a(44

4、:52:4(%)第2章 制冷剂与载冷剂无机化合物R717R744R718R7XX 无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例第2章 制冷剂与载冷剂l2.1.2 对制冷剂的要求l1.热力学方面的要求：l1)沸点要求低l2)临界温度要高、凝固温度要低l3) 具有适宜的工作压力， (Pk/Po)小l4) 汽化潜热大l5)对于大型制冷系统，单位容积制冷量尽可能地大l6) 绝热指数小些l7)对于离心式制冷压缩机应采用分子量大的制冷剂第2章 制冷剂与载冷剂l2.物理化学方面的要求：l1）粘度尽可能小l2）热导率要求高l3）纯度高。l4）热化学稳定性好，l5）良好的电绝缘性。l6）溶解于油的不同性质表现出不同的

5、特点。l制冷剂在润滑油中的溶解性可分为完全溶解、微溶解和完 全不溶解。一般可认为R717、R13、R14等是不溶于油的 制冷剂；R22、R114等是微溶于油的；R11、R12、R21、 R113等是完全溶于油的。第2章 制冷剂与载冷剂l3.安全性方面的要求：l1）在工作温度范围内不燃烧、不爆炸。l2）无毒或低毒，相对安全性好l3）具有易检漏的特点l4）制冷剂无毒l4.经济性方面的要求 l制冷剂的生产工艺简单，价廉、易得。第2章 制冷剂与载冷剂l2.1.3 常用制冷剂的性质l1.水的特性（R718）l 属于无机物类制冷剂，来源最广，最为安全而便宜的工质。l水不宜在压缩式制冷机中使用，适合在空调用

6、的吸收式和蒸汽喷射式制冷 机中l2.氨的特性（R717） l氨的压力适中，单位容积制冷量大，流动阻力小，热导率大，价格低廉， 对大气臭氧层无破坏作用。l氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的刺激性臭味、等熵指数 较大，若系统中含有较多空气时，遇火会引起爆炸。l氨制冷系统中应设有空气分离器，及时排除系统内的空气及其它不凝性气 体。l氨系统中不必设置干燥器，含水量仍限制在0.2的范围内。l氨制冷系统中往往设有油分离器l氨制冷系统中，不允许使用铜及其铜合金材料第2章 制冷剂与载冷剂l3.氟利昂的特性l1）R12对大气臭氧 层有严重破坏作用 ，并产生温室效应 ，因此它已受到限 用与禁用。但它目

7、前仍是国内应用较 广的中温制冷剂之 一，2010年1月1日 起将在我国完全停 止生产和消费。南极臭氧空洞的变化第2章 制冷剂与载冷剂l3.氟利昂的特性lR12无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸，lR12等熵指数小，压缩机的排气温度较低。单位容积制冷量小 、相对分子质量大、流动阻力大、热导率较小。l水在R12中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰堵， 因此在充灌R12前，必须经过干燥处理lR12能与矿物性润滑油无限溶解，在蒸发器中，随R12 的不断 蒸发，润滑油在其中逐渐积存，使蒸发温度升高，传热系数下 降。lR12对一般金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过2的 铝镁合金。含水后会产

8、生镀铜现象。R12对天然橡胶及塑料等 有机物有膨润作用，R12极易渗透。lR12由于压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳 定、无毒、不燃、不爆等优点，它广泛用于冷藏、空调和低温 设备，从家用冰箱到大型离心式制冷机中都有采用。第2章 制冷剂与载冷剂l2）R22对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应 。它是第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国将在 2040年1月1日起禁止生产和使用。lR22是最为广泛使用的中温制冷剂lR22属安全性制冷剂。lR22化学性质不如R12稳定。lR22 能部分地与润滑油互溶，R22对金属的作用、泄 漏性与R12相同。lR22广泛用于冷藏、空调、低温设备

9、中。在活塞式、离 心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层 仅有微弱的破坏作用，故可作为R12的近期、过渡性替 代制冷剂。第2章 制冷剂与载冷剂l3）R13属低温制冷剂，毒性比R12更小，不燃烧、不爆炸。只应用于 复叠式制冷系统的低温级。lR13微溶于水，系统中也应设干燥器。它不溶于油，对金属和有机 物的作用、泄漏性与R12相同，可用来制取-70-100的低温。 R13对大气臭氧层也有破坏作用，但因其用量很少，直到1990年 伦敦会议上才被列入增加的受控物质，要求发展中国家在2010年1 月1日起停止生产和消费。 l4）Rll属高温制冷剂，适用于离心式压缩机制冷系统。lRll 毒性比R1

10、2大，与明火接触时更易分解出剧毒光气。Rll的溶水 性、溶油性、对金属及有机物的作用均与R12相似。Rll由于标准 蒸发温度较高，故广泛用于空调系统或热泵装置中，制取10- 5的低温。它对大气臭氧层有严重破坏作用，属限用与禁用之列 。 l5）R142b属标准蒸发温度较高（-9.25）的中温制冷剂，适合于在 热泵装置和高环境温度下的空调装置中使用。lR142b的毒性与R22差不多。当它与空气混合的体积分数在10.6 15.1范围内，会发生爆炸。它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作 用，也将在2040 年被禁用。第2章 制冷剂与载冷剂l6）R134a属中温制冷剂。它的特性与R12相近，目前是 R12的替

11、代工质之一。l7）R600a属中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用 ，无温室效应。可燃、可爆，不允许采用气焊或电焊。 价格便宜。由于具有极好的环境特性，目前广泛被采用 ，作为R12的替代工质之一。l8）R123属高温制冷剂。适用于离心式制冷压缩机。具 有一定毒性。具有优良的大气环境特性（ODP=0.02， GWP=0.02)，是目前替代R11的理想制冷剂之一。l9）R152a属中温制冷剂。中等程度的可燃性，它具有 优良的大气环境特性，也被用来作为R12的替代工质。第2章 制冷剂与载冷剂l4.碳氢化合物的特性 l丙烷（R290）是较多采用的碳氢化合物。属中温制冷剂。难溶 于水。大气环境特性优良（

12、ODP=O，GWP=0.03），是目前被 研究的替代工质之一。l除丙烷外，通常用作制冷剂的碳氢化合物还有乙烷（R170）、 丙烯（R1270）、乙烯( R1150)。常用制冷剂及其性质CCl4(R10)CH4 (R50)CF4 (R14)稳定性增大可燃性增大可燃性增大毒性中间大氯氟烃CFC氢氟烃HFC含氢氯氟烃 HCFCChlorine: 氯 Fluorine: 氟 Carbon: 碳 Hydrogen: 氢常用制冷剂（氨及氟利昂）性能比较序号R717F对比1价廉易取比R717贵十几倍R717系统投资、运行费低2q0、qv大，MR小相反同0下，R717com尺寸小、管径小3几乎不溶于油大多数易

13、溶于油R717系统分油易，F系统分油难4 、大，k大相反R717换热设备尺寸小5渗透力弱，易发现相反R717损耗小，运行费低6无限溶于水难溶于水F系统易产生冰堵7毒性大,有燃烧爆炸危险相反F可用于空调中直接蒸发冷却8含水对铜有腐蚀 （系统中无铜）对天然橡胶有侵蚀 （垫圈不能用橡胶）不同系统采用不同材料9分子量小，t排高相反R717 com用水冷；F com用风冷10粘度小,密度小,阻力小相反R717系统管径小、com耗功小11对生态环境影响小某些F工质对生态环境 影响大某些F工质渗透、排放造成人类生态 环境恶化四、氯氟碳化合物的禁用及其对策l 氯氟碳化合物是氟利昂族中的一大类，即含氯而无氢的氟

14、利昂，它们会破坏同温层中的臭氧 。区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度lCFC 氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，属于禁用。lHCFC氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质lHFC 氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物待研究开发四 氯氟碳化合物的禁用及其对策大地大气超高层大气成层圈对流圈氟 利 昂臭氧层臭 氧 层 破 坏有害紫外线20Km40Km120Km1.氟利昂对O3层的破坏 （1）臭氧层的破坏将导致：危及人类健康，可使皮肤癌、白内障的 发病率增加，破坏人体免疫系统；危及植物及海洋生物，使农作物减产， 不利于海洋生物的生长与繁殖；产生附加温室效应，从而加剧全球气候 转暖过程；加

15、速聚合物（如塑料等）的老化。 因此保护臭氧层已成为当前一项全球性 的紧迫任务。四 氯氟碳化合物的禁用及其对策（2 2）研究表明，当）研究表明，当CFCCFC受强烈紫外线照射后，将产生下列受强烈紫外线照射后，将产生下列 反应（以反应（以CFC12CFC12为例）为例）: :l lCFCF2 2ClCl2 2- CF- CF2 2ClClClCll lClClO O3 3-ClO-ClOO O2 2 l lClOClOO- ClO- ClO O2 2由此可见，破坏臭氧层的只是含氯的氟利昂。破坏臭氧层的实际上是氯原子，并不是氟原子。无氟冰箱的提法是错误的。2000年臭氧空洞的形状 2002年臭氧空洞

16、变形了 2.1.4氯氟碳化合物的禁用及其对策（3）区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度lCFC 氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，属于禁用。lHCFC氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质lHFC 氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物待研究开发地球对流圈（大气）太阳光线吸收紫外线红外线二氧化碳，氟利昂，甲烷 ，氮化合物，在大气中滞 留从地表吸收紫外线从地表散发的热量不能通过 对流圈地表气温上升2.氟利昂引起温室效应3.中国淘汰ODS的主要措施行 业消耗臭氧层物质完全淘汰时间（年 ） 家用制冷设备CFC112010 CFC122010 汽车空调器CFC12 2002 工商业制冷设备CFC11 2002 CFC12 2006 化工生产CFC112010 CFC122010 CFC1132006表2-4 中国制冷空调和化工行业最终淘汰消耗臭氧层物质时间表l近期的解决方法：采取措施，减少