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2、制冷循环或热泵循环，它消耗外界的功。,循环的经济性,热泵循环的经济性热泵系数：,制冷循环的经济性制冷系数：,三、逆向卡诺循环,a-d-c-b-a,逆时针方向进行,热泵系数:,制冷系数：,四、 卡诺定理,在同样的两个温度不同的热源间工作的热机，以可逆热机热效率最大，不可逆热机的热效率小于可逆热机, 它指出了在两个温度不同的热源间工作的热机热效率的最高极限值。,五、热力性质图（lgp-h图）,一点、两线、三区、五态、八线,学习任务2 制冷剂,一、 制冷剂概述,（一）制冷剂的发展,（二）制冷剂的分类与命名,制冷剂按其化学组成主要有三类,字母“R”和它后面的一组数字或字母,表示制冷剂,根据制冷剂分子组
3、成按一定规则编写,1.无机化合物,编写规则,制冷剂的简写符号,2.氟里昂和碳氢化合物,氟里昂分子通式CmHnFxClyBrz,碳氢化合物分子通式CmH2m+2,为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力,将氯氟烃类物质代号中的R改用字母CFCs,氢氯氟烃类物质代号中的R改用字母HCFCs,氢氟烃类物质代号中的R改用字母HFCs,碳氢化合物代号中的R改用字母HC，数字编号不变,共沸混合工质,非共沸混合工质,3. 混合工质,（三）制冷剂的环保化替代,1、制冷剂破坏臭氧层问题及温室效应,1975年美国学者提出，含氯的氟利昂中的氯原子会破坏臭氧层。 根据该理论，含氯的氟利昂中的氯原子在平流层会分离出来，与
4、臭氧分子作用生成氧化氯和氧分子。氧化氯能与臭氧作用，重又生成氯原子和氧分子。这样不断重复，使臭氧大量被破坏。 该理论于1995年得到了诺贝尔化学奖。,并不是所有的氟利昂都会破坏臭氧层,CFCs类（如R11和R12）对臭氧有明显破坏作用，是当前淘汰的重点 HCFCs的破坏作用比CFC类小的多，作为过渡物质目前还可以使用 第三类氢氟烃（HFCs）不含氯，对臭氧层没有破坏作用 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。,我国最终淘汰消耗臭氧层物质（ODS）的时间表如下：,家电行业： 1999年实现40%新生产冰箱、冷柜的替代； 2003
5、年完成70%新生产冰箱、冷柜的替代； 汽车空调行业： 自2001年12月31日起禁止所有新空调车中使用CFC-12，并逐步削减在用车的CFC消费量。 2009年后只允许使用回收的CFC。,工商制冷行业： 透平式制冷机生产在2003年停止CFC-11和CFC-12的新灌装； 2010年停止CFC-11和CFC-12维修补充的再灌装。 泡沫行业： 2005年前完成挤出泡沫和聚氨酯垂直/水平泡沫工艺中使用的ODS替代； 2007年前完成聚氨酯板材、管材泡沫工艺中使用ODS替代； 2010年前实现聚氨酯喷涂和箱式工艺中使用的ODS替代。,HFC134a HCS及其混合物制冷剂 HCFC混合剂冷剂,绿色
6、环保制冷剂的趋势,2、环境影响指数,臭氧衰减指数ODP 温室效应指数GWP 均以R11作为基准，其值为1.0,二、 理想制冷剂的性质,（一）对环境友善,ODP值越小越好，最好为0 GWP值越小越好，最好为0,临界温度要高 凝固温度要低 标准蒸发温度要低,（二）热力学性质,1、只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。工作温度范围较广，且能安全、高效地运行,2、工作温度范围内有合适的压力和压力比,蒸发压力大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大,3、单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。 4、压缩机的理论比功w0小，循环效率高。 5、等熵压缩终了温度t2
7、s不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。,流动性好 粘度、密度尽量小。,2. 导热性好 导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。,（三）物理化学性质,3.安全性好,(1) 毒性,虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低，但在高温或火焰作用下会分解出极毒的光气。,(2) 燃烧性和爆炸性,在空气中发生燃烧或爆炸的体积百分比范围的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，则范围越宽越易燃。,氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏 氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏,(3) 泄漏性,4. 热稳定性好,制冷剂在正常运转条件下不发生裂解。在温度较高与油、钢
8、铁、铜存在长时间使用会发生变质甚至热解。,正常情况下，卤素化合物制冷剂与大多数常用金属材料不起作用。只在某种情况例如水解作用、分解作用等下，一些材料才会和制冷剂发生作用。 氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。,5. 化学稳定性好,“镀铜”现象,当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜溶解到混合物中，当和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子析出并沉浸在钢铁部件上形成一层铜膜。,制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。,氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。,因此：,制冷剂与油溶解会使润滑油变稀
9、，影响润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。 若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将油分离出来，避免油带入蒸发器中降低传热效果。,6. 溶解性,（1）与润滑油的互溶性,对每种氟利昂存在一个溶解临界温度，即溶解曲线最高点的温度,“冰堵现象”,当温度降到0以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。,（2）与水的互溶性,水分在一些制冷剂中的溶解度（25）,注：na表示没有找到可用的数据。,原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。,（四）其它,按照标准蒸发温度分类： 高温制冷剂 ts 0 oc 中温制冷剂 - 60 oc ts 0 oc 低温制冷剂 t
10、s - 60 oc,三、 常用制冷剂及其替代物,（一）高温制冷剂,适用于空调、热泵系统,R11,沸点23.8，凝固点-111，分子量大。,对臭氧层的破坏大，温室效应较大。,水在R11中的溶解度很小。,对天然橡胶和塑料有膨润作用。,与明火接触时，易分解出剧毒的光气。,常温下与润滑油任意比例互溶。,应用：离心式制冷系统，大型空调或热泵装置。,不腐蚀一般金属，但腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金,R123 R11的替代物 R718,沸点00，凝固点0，比热容大。,ODP=0，GWP=0,无毒、无味、不燃、不爆。,应用： 吸收式和蒸气喷射式制冷的空调系统或热泵装置。,ODP=0，GWP=0 沸点-33.4
11、，凝固点-77.7，单位容积制冷量大。 氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味。 氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤。 毒性较大，有一定的可燃爆性，系统中氨分离的游 离氢积累至一定程度遇空气爆炸。 氨以任意比与水互溶，系统中有水分会加剧对金属 腐蚀(磷青铜除外)。 氨在矿物润滑油中的溶解度很小，氨液比重比矿物 润滑油小，油沉积下部需定期放出。,（二）中温制冷剂,适用于冷藏、制冰、一般冷冻系统,R717,应用： 大中型工业制冷装置（ -65）和大中型冷库系统,2. R12,沸点-29.8，凝固点-158,压缩终温较低。,对臭氧层的破坏大，温室效应大，属于CFCs类制冷剂。,水在R12中的溶解度很小。,
12、不腐蚀一般金属，但腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金,无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。,常温下与润滑油任意比例互溶。,对天然橡胶和塑料有膨润作用。,应用： 中型空调装置和汽车空调、小型冷藏冷冻设备中。,3. R22,ODP小，GWP小，属于HCFs类制冷剂。 沸点-40.8，凝固点-160。 毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。 部分与矿物润滑油互溶。 化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。 对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。,应用： 家用空调器、低温设备、中型冷水机组、工业制冷装置，能制取- 80以上的低温 。
13、,4. R134a,ODP=0，GWP不小。 沸点-26.5，凝固点-101。 毒性非常低，不燃不爆，安全。 化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干 燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。 与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。,应用： R12 的替代物，电冰箱、汽车空调、离心式制冷机中，是目前发展最快的HCFs类制冷剂。,5. 碳氢化合物,(1) R600a（异丁烷 i-C4H10）,(2) R290（丙烷 C3H8）,沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。,可在冷藏/冷冻箱中作为R12的替代物。,可
14、作为R22的替代物，有明显的节能效果。,（三）低温制冷剂,R13,沸点-81.5，凝固点-180。,ODP值较大。,系统中要设干燥器。,化学性质稳定，微溶于水，不溶于油，不燃不爆。,对金属和有机物的作用与R12相似，毒性比R12更小。,应用： 适用低温实验、研究，充当复叠式制冷系统的低温部分制冷剂，能制取- 110 - 70的低温 。,2. R23 R13的过渡性替代物。,四、 混合制冷剂,（一）共沸制冷剂,共沸制冷剂特点：,几种共沸制冷剂的组成和沸点,常用共沸制冷剂的特性,沸点-33.5，ODP值较高。,（二）非共沸制冷剂,一定压力下溶液加热时，首先到达饱和液体点A(泡点)，再加热到达点B，
15、即进入两相区，继续加热到点C(露点)时全部蒸发完成为饱和蒸气。,泡点温度和露点温度的温差称之为温度滑移,一、 共沸制冷剂,1) 非共沸制冷剂R401A和R401B,常用非共沸制冷剂的特性,一、载冷剂： 指在间接制冷系统中用以传送冷量的中间介质。,学习任务2 载冷剂与蓄冷剂 -第二制冷剂,载冷剂在制冷主机蒸发器中被制冷剂冷却后，送到空气处理设备冷却空气，吸收室内环境的热量，再返回蒸发器被重新冷却，如此不断循环，以达到连续制冷的目的。 在用冷场合不便于安装蒸发器或与产冷场合距离较远时应采用间冷式制冷系统,载冷剂的作用,使制冷系统聚集在较小的范围里,减少 制冷剂的充灌量和泄露量 便于集中对冷量的分配
16、和控制 载冷剂的热容量大,Tc易于保持 独立的栽冷剂系统是装置复杂,并且需要更低的蒸发温度,载冷剂的优势和不足,对载冷剂的要求,在工作温度范围内保持液态 物理性质好 化学性质好,常用的载冷剂:,水 盐水溶液: CaCl2水溶液、 MgCl2水溶液 、 NaCl水溶液 有机载冷剂 乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液,载冷剂的使用情况:,50C以上 ：水 -5050C： CaCl2水溶液、 NaCl水溶液 乙二醇水溶液 低于-500C： 纯有机液体或有机物溶液 500C： 不冻液（乙二醇、水、乙醇组成的三元溶液）,在某一时段将制冷循环制出的冷量储存起来，供需冷用户在另一时段使用。,二、蓄冷剂,常用蓄冷剂：水、盐水、以盐水化合物为主体的共晶盐和乙二醇水溶液 蓄冷剂主要用于保温和空调的蓄冷 载冷剂：及时将冷量传递给用户 蓄冷剂：有个时间差,
