制冷剂的基本知识一、制冷剂介绍（一）制冷剂的概述 制冷剂又称制冷工质，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由于 制冷剂的沸点一般比较低，在-20〜-50摄氏度之间，所 以由压缩机将它压缩成为高温高压的液体，经冷凝器后 将它冷凝成为常温高压的液体，然后在蒸发器内与外界 常温气体产生热交换，制冷剂会吸收外界气体的热量而 汽化，从而达到制冷的目的二）制冷剂的发展史19世纪中期出现了机械制冷雅各布•帕金斯（Jacob Perkins）在1834年建造了首台实用机器它用乙醚作制 冷剂，是一种蒸气压缩系统二氧化碳（CO）和氨（NH）分23 别在 1866年和 1873 年首次被用作制冷剂其他化学制品 包括化学氰（石油醚和石脑油）、二氧化硫（R-764）和甲醚， 曾被作为蒸气压缩用制冷剂其应用限于工业过程多数 食物仍用冬天收集或工业制备的冰块来保存20 世纪初，制冷系统开始作为大型建筑的空气调节手 段位于德克萨斯圣安东尼奥的梅兰大厦是第一个全空调 高层办公楼.1926年，托马斯•米奇尼（Thomas Midgely ）开发了 首台CFC （氯氟碳）机器，使用R-12. CFC族（氯氟碳） 不可燃、无毒（和二氧化硫相比时）并且能效高。
该机器 于 1931 年开始商业生产并很快进入家用威利斯 . 开利（ Willis Carr i er ）开发了第一台商用离心式制冷机，开 创了制冷和空调的纪元20 世纪 30 年代，一系列卤代烃制冷剂相继出现，杜 邦公司将其命名为氟利昂（Freon）这些物质性能优良、 无毒、不燃，能适应不同的温度区域，显著地改善了制冷 机的性能几种制冷剂在空调中变得很普遍，包括 CFC-11 CFC-12、 CFC-113、 CFC-114 和 HCFC-22.20 世纪 50 年代，开始使用共沸制冷剂60 年代开始使用非共沸制冷剂空调工业从幼小成长为几十亿美元的产业，使用的都 是以上几种制冷剂到 1963 年, 这些制冷剂占到整个有机 氟工业产量的 98% 到 1970 年代中期, 对臭氧层变薄的关注浮出水面，CFC 族物质可能要承担部分责任这导致了 1987 年蒙特利 尔议定书的通过，议定书要求淘汰 CFC 和 HCFC 族新的解 决方案是开发HFC族，来担当制冷剂的主要角色HCFC族 作为过渡方案继续使用并将逐渐淘汰在 19 世纪 90 年代，全球变暖对地球生命构成了新的 威胁虽然全球变暖的因素很多，但因为空调冷柜制冷耗 能巨大（美国建筑物耗能约占总能耗的 1/3），且许多制冷 剂本身就是温室气体，制冷剂又被列入了讨论范围。
虽然 ASHRAE 标准 34 把许多物质分类为制冷剂，但只有少部分 用于商业空调三）制冷剂的性质要求1、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5) 凝固温度是制冷剂使用范围的下限，凝固温度 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(°C)凝固 点 tf(C)临界温度 tkp(C)临界压力PKP绝对压力水（R718 ）H2018.02+100± 0+374.1225.1.363氨（R717）NH317.03-33.4-77.+132.4115.21.371R11CFCL137.39+23.7-111+19844.61.137R12CF2C120.92-29.8-155+111.540.81.1L265R13CF3C104.47-81.5-180+28.839.4LR22CHF288.48-40.8-180+9650.31.1CL9R115C2F5154.48-38-106+80331CL2、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、热交换设备的传热强度。
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其缺点是在蒸发器和冷凝器 换热面上形成很难清除的油膜，影响了传热溶解性制冷剂产生的影响难溶NH3、 C02、 R13、 R14、R15、 SO2无微溶R22、R114、R152、R502溶解时降低润滑油的沾度完全溶解R11、R12、R21、R113、烃类、CH3CI、R500降低润滑油的沾度和凝固 点（4）应具有一定的吸水性，这样就不致在制冷系统中 形成“冰堵”，影响正常运行5）应具有化学稳定性：不燃烧、不爆炸，使用中不 分解，不变质同时制冷剂本身或与油、水等相混时，对 金属不应有显著的腐蚀作用，对密封材料的溶胀作用应小3、安全性的要求 由于制冷剂在运行中可能泄漏，故要求工质对人身健康无 损害、无毒性、无刺激作用。
四）制冷剂的命名 目前世界上通用的是美国供暖制冷工程协会于 1967 年制 定的标准（ashrae standard 34-67）中的规定这一标准的编号方法是将制冷剂的英文单词“refrigerant”的第一个 字母“R”和化学分子式的结构联系起来，只要知道它的化 学分子式，就可以写出它的代号代号是由噥”和其后边 的数字组成的以前用“F”代表氟里昂“Freon”，目前都 用国际公认的 R 命名丁烷气成分1、 无机化合物类制冷剂如氨命名为：r717 (分子式NH3)7”代表无机化 合物类， 17 为其丁烷气成分量的整数部分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) 例如：二氟一氯甲烷，分子式为 CHF2Cl ， m-1=0， n+1=2， x=2， z=0 ，因而代号为 R22二氟二氯甲烷，分子式为 CF2Cl2 ， m-1=0， n+1=1， x=2， z=0 ，因而代号为 R123 、非共沸混合制冷剂 由两种或两种以上相互不溶的单一制冷剂混合而成的溶 液。
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 由两种或两种以上互溶的单一制冷剂在常温下按一定比 例混合而成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 始五) 制冷剂的分类 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：1、低压高温制冷剂冷凝压力 Pk <2-3 Kg/cm2 (绝对)，T0 > 0°C如R11(CFC13),其T0 = 23 ・7C这类制冷剂适用于空 调系统的离心式制冷压缩机中通常3 0C时，Pk< 3.06Kg/cm2 2 . 中压中温制冷剂冷凝压力 Pk< 20Kg/cm2 (绝对)，OC-60C如R717、R12、R22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3 •高压低温制冷剂冷凝压力Pk》20Kg/cm2(绝对)，T0<-70TO如R13(CF3C1)、R14(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-70^以 下的低温装置中。
高温、中温及低温制冷剂：是按制冷剂的标准蒸发温度和 常温下冷凝压力来分的制冷剂使用温度范围压缩机类型用途备注R717（氨）中、低温活塞式、离心式冷藏、制冰在普通 制冷领域R11高温离心式空调R12高、中、低温活塞式、回转 式、离心 式冷藏、空调高温为：10-0 rR13超低温活塞式、回转式超低温R22高、中、低温活塞式、 回转式、 离心式空调、冷 藏、低温中温为：0--20CR 114高温活塞式特殊空调低温为：-20--60C二、制冷剂的特性（一）氨（代号：R 717）氨（R717 ）的特性：1、氨（R717、NH3 ）是目前使用最为广泛的一种中压 中温制冷剂氨的蒸气无色，有强烈的刺激臭味氨的凝 固温度为-77・7°C,标准蒸发温度为-33. 3°C,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 30C时也决不可能超过1・5MPa氨的单位标准容积制冷量 大约为520kcal/m3氨的临界温度较高（tkr=132C） 氨是汽化潜热大，在大气压力下为1164KJ/Kg，单位容积 制冷量也大，氨压缩机之尺寸可以较小2 、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，会降低冷冻油的润滑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％3、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，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，氨制冷机房内空气中氨的浓度不 得超过0・02mg/L，并注意机房通风排气综上所述，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 用二）氟里昂氟里昂是一种透。