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1、第二章第二章 制冷剂、载冷剂及制冷剂、载冷剂及润滑剂润滑剂一、制冷剂的发展、应用与选用原则一、制冷剂的发展、应用与选用原则二、制冷剂命名二、制冷剂命名三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用四、常用制冷剂四、常用制冷剂五、载冷剂的种类、作用及选用原则五、载冷剂的种类、作用及选用原则六、润滑油的功效、要求、种类及选用六、润滑油的功效、要求、种类及选用1一、制冷剂的发展一、制冷剂的发展CO2、NH3、SO2卤代烃（氟里昂卤代烃（氟里昂Freon） 是链状饱和碳氢化合物的是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类：氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类： 全卤代
2、烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称全卤代烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称为氯氟烃，简称为氯氟烃，简称CFCs；如如R11，R12，R13等；等； 氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢原子，简称氢原子，简称HCFCs，如如R22； 氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原子，简称子，简称HFCs，如如R134a。二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于大气压）大气压）2蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书联合国环保
3、组织联合国环保组织19871987年在加拿大蒙特利尔市召开会年在加拿大蒙特利尔市召开会议，议，3636个国家和个国家和1010个国际组织共同签署了关于消个国际组织共同签署了关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书，我国耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书，我国19921992年正式宣布加入修订后的蒙特利尔议定书年正式宣布加入修订后的蒙特利尔议定书对于对于CFCsCFCs：发达国家，从发达国家，从19961996年年1 1月月1 1日起完全停止日起完全停止生产和消费；发展中国家，最后停用日期是生产和消费；发展中国家，最后停用日期是20102010年；年； 对于对于HCFCsHCFCs：发达国家，从发达
4、国家，从19961996年起冻结生产量，年起冻结生产量，20042004年开始削减，年开始削减，20202020年完全停用；发展中国家，年完全停用；发展中国家，从从20162016年开始冻结生产量，年开始冻结生产量，20402040年完全停用。年完全停用。 以上时间表可能还会提前。以上时间表可能还会提前。3制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：热力学性质方面：热力学性质方面：在工作温度范围内有合适的压力和压比；在工作温度范围内有合适的压力和压比；单位制冷量单位制冷量q q0 0和单位容积制冷量和单位容积制冷量q qv v比较大；比较大； 比功比功w w和单位容积压缩功和单位容积压缩功w
5、wv v小，循环效率高；小，循环效率高；等熵压缩终了温度等熵压缩终了温度t t2 2不太高；不太高；4制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：迁移性质方面：迁移性质方面：粘度、密度尽量小；粘度、密度尽量小；热导率大；热导率大；物理化学性质方面：物理化学性质方面：无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；化学稳定性和热稳定性好；化学稳定性和热稳定性好； 对大气环境没有破坏作用；对大气环境没有破坏作用；其它方面：其它方面：原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；5二、制冷剂命名二、制冷剂命名无机物无机物卤代烃卤代烃碳氢化合物碳氢化合物环烷烃
6、、链烯烃的卤代物环烷烃、链烯烃的卤代物6二、制冷剂命名二、制冷剂命名 国际上统一规定用字母国际上统一规定用字母“R”和它后面和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。无机化合物：简写符号规定为无机化合物：简写符号规定为R7（），（），括号括号代表一组数字，是该无机物分子量的整数部代表一组数字，是该无机物分子量的整数部分；分；卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子通式为通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），），则简写则简写符号规定为符号规定为R
7、(m-1)(n+1)(x)B(z)，每个括号是每个括号是一个数字，该数字为零时省去不写。一个数字，该数字为零时省去不写。7二、制冷剂命名二、制冷剂命名非共沸混合制冷剂：简写符号为非共沸混合制冷剂：简写符号为R4（）；（）；共沸混合制冷剂：简写符号为共沸混合制冷剂：简写符号为R5（）；（）；环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母“RC”开开头；头；链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母“R1”开开头；头；有机氧化物、脂肪族胺：用有机氧化物、脂肪族胺：用R6开头，其后的开头，其后的数字式任选的。数字式任选的。89三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂
8、的物理化学性质及其应用安全性安全性1.毒性毒性美国工业与环境卫生专家大会用美国工业与环境卫生专家大会用TLVs（Threshold Limit Values）指标作为毒性指标；指标作为毒性指标；美国杜邦公司用美国杜邦公司用AEL（Allowable Exposure Limit）作为毒性指标。作为毒性指标。上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数值不小于值不小于1000，则认为这种制冷剂是无毒的。，则认为这种制冷剂是无毒的。注意：注意：虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是他们在高温或是火焰作用下会分解出他们在高温或
9、是火焰作用下会分解出极毒极毒的光气，的光气，使用时要特别注意！使用时要特别注意！10三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用11三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用2.燃烧性和爆炸性燃烧性和爆炸性各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇明制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇明火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万一必火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万一必须要使用，要有防火防爆安全措施。须要使用，要有防火防爆安全措施。12三、制冷剂的物理化学性质及其应用
10、三、制冷剂的物理化学性质及其应用3.安全分类安全分类国际标准国际标准ISO514993和美国标准和美国标准ANSIASHRAE34-92对制冷剂的安全分类作了较大的调对制冷剂的安全分类作了较大的调整，将毒性和可燃性合在一起，规定了六个安全整，将毒性和可燃性合在一起，规定了六个安全等级。等级。13三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用14三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用热稳定性热稳定性 通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分解的温度大大高于其工作温度，因此正常解的温度大大高于其工作温度，因此正常运转条件下
11、制冷剂不会发生裂解。但在温运转条件下制冷剂不会发生裂解。但在温度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使用时会发生变质甚至热解。用时会发生变质甚至热解。15三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用对材料的作用对材料的作用碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用；碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用；卤素化合物制冷剂与金属的作用；卤素化合物制冷剂与金属的作用； “镀铜镀铜”现象；现象；m氨制冷机中对铜的特殊要求；氨制冷机中对铜的特殊要求； 橡胶、塑料的溶解和膨润作用。橡胶、塑料的溶解和膨润作用。16三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质
12、及其应用对水的溶解性对水的溶解性冰堵；冰堵；形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；17三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用泄漏性泄漏性制冷机工作时不允许有制冷剂向系统外泄漏，因制冷机工作时不允许有制冷剂向系统外泄漏，因此系统的运行需要经常在设备、管道的结合面此系统的运行需要经常在设备、管道的结合面处检查有无制冷剂泄漏。处检查有无制冷剂泄漏。氨：氨：依靠嗅觉；依靠嗅觉；不能用肥皂水检漏；不能用肥皂水检漏； 可以可以用酚酞试剂或试纸检漏。用酚酞试剂或试纸检漏。氟里昂：氟里昂： 用肥皂水检漏；用肥皂水检漏；卤素喷灯；卤素喷灯； 电子电子检漏仪
13、。检漏仪。 18三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用制冷剂与大气环境制冷剂与大气环境ODP（Ozone Depletion Potential） 大气臭氧层消大气臭氧层消耗的潜能值；以耗的潜能值；以R11为基准值，人为地规定其值为基准值，人为地规定其值为为1.0；GWP（Global Warming Potential） 全球变暖潜全球变暖潜能；以能；以R11为基准值，人为地规定其值为为基准值，人为地规定其值为1.0；19三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用20三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用21四、常用制
14、冷剂四、常用制冷剂无机物无机物氟里昂氟里昂碳氢化合物碳氢化合物混合制冷剂混合制冷剂221.1.无机物（氨）无机物（氨）应用较广的中温制冷剂，沸点应用较广的中温制冷剂，沸点33.3，凝固点，凝固点77.9；有较好的热力学性质和热物理性质；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类有毒，可燃，安全分类B2；与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过过0.2；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在用于蒸发温度在65以上的大型或中
15、型活塞及以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。231.1.氟里昂（氟里昂（R12R12）应用较广的中温制冷剂，沸点应用较广的中温制冷剂，沸点33.3，凝固点，凝固点77.9；有较好的热力学性质和热物理性质；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类有毒，可燃，安全分类B2；与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过过0.2；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于
16、蒸发温度在用于蒸发温度在65以上的大型或中型活塞及以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。24温度滑移（温度滑移（Temperature glideTemperature glide）近共沸制冷剂（近共沸制冷剂（Near azeotropic Near azeotropic mixture refrigerantmixture refrigerant）非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂25五、载冷剂五、载冷剂在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空间中的热量是通过一种中间介质传给制冷间中的热
17、量是通过一种中间介质传给制冷剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂或第二制冷剂。剂或第二制冷剂。优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，易于保持恒温；易于保持恒温；缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。26五、载冷剂五、载冷剂在工作温度下处于液态在工作温度下处于液态;比热容要大比热容要大;密度小密度小;粘度小粘度小;化学稳定性好化学稳定性好;不腐蚀管道和设备不腐蚀管道和设备;不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；不燃
18、、不爆炸、无毒、对人体无害；价格低廉，便于获得。价格低廉，便于获得。27五、载冷剂五、载冷剂水水盐水盐水有机化合物及其水溶液有机化合物及其水溶液28氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的pH值至值至7.08.5，缓蚀剂一般采用重铬酸钠，缓蚀剂一般采用重铬酸钠（Na2Cr2O7.2H2O）盐水盐水29有机载冷剂有机载冷剂主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液等，其中乙二醇的水溶液使用的最液等，其中乙二醇的水溶液使用的最为广泛。为广泛。不冻液：由乙二醇（质量分数不冻
19、液：由乙二醇（质量分数40），），乙醇（乙醇（20），水（），水（40）组成的三）组成的三元溶液。元溶液。冰点：冰点：64，密度：，密度：1000kgm3，比比热容：热容：3.14kJ（kg.K），），沸点：沸点：98 30六、润滑油六、润滑油润滑油的功效润滑油的功效对润滑油的要求对润滑油的要求分类与特性分类与特性31功效功效保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件起润滑和冷却作用；起润滑和冷却作用；j在摩擦面形成油膜，降低摩擦功和带走摩擦热；在摩擦面形成油膜，降低摩擦功和带走摩擦热；k防止运动部件由于发热而卡死；防止运动部件由于发热而卡死；l对于开启式
20、压缩机，还可以起到密闭作用；对于开启式压缩机，还可以起到密闭作用；m形成油膜，防止生锈；形成油膜，防止生锈； 带走杂质和油污，清洁润滑面。带走杂质和油污，清洁润滑面。32要求要求在运行状态下，润滑油要有适当的粘度；在运行状态下，润滑油要有适当的粘度；凝固点要低，低温时要有良好的流动性；凝固点要低，低温时要有良好的流动性；不含水分、不凝性气体和石蜡；不含水分、不凝性气体和石蜡；与制冷剂有良好的兼容性，本身有较好的热稳与制冷剂有良好的兼容性，本身有较好的热稳定性和化学稳定性；定性和化学稳定性；绝缘、耐电压要求；绝缘、耐电压要求；价格低廉，容易获得。价格低廉，容易获得。33分类和特性分类和特性天然矿物油：具有较小的极性，适用于极性较天然矿物油：具有较小的极性，适用于极性较小或没有极性的制冷剂；小或没有极性的制冷剂；人工合成油：一般具有较强的极性，适用于极人工合成油：一般具有较强的极性，适用于极性较大的制冷剂。性较大的制冷剂。34选择选择润滑油的选择主要取决于制冷剂的种类、压缩润滑油的选择主要取决于制冷剂的种类、压缩机的形式和运转工况（蒸发温度、冷凝温度）机的形式和运转工况（蒸发温度、冷凝温度）等，一般使用制冷机制造厂推荐的牌号。等，一般使用制冷机制造厂推荐的牌号。从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好的润滑油。的润滑油。吸水性吸水性粘度粘度35
