制冷剂与冷冻机油

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1、武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系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。制冷剂在蒸发器内吸收被冷的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求

2、的了解是不容忽视的。容忽视的。第三节第三节 制冷剂制冷剂武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 一、对制冷剂性质的要求一、对制冷剂性质的要求 .临界温度要高，凝固温度要低临界温度要高，凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高，便于用一。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高，便于用一般的冷却水或空气进行冷凝；凝固温度低，以免其在蒸发温度下凝固，便于满足较低温度的制般的冷却水或空气进行冷凝；凝固温度低，以免其在蒸发温度下凝固，便于满足较低温度的制冷要求。冷要求。 .在大气压力下的蒸发温度要低在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。这是低温制冷的一个必要条件。

3、.压力要适中压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力，以防空气渗入制冷系统中，。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力，以防空气渗入制冷系统中，从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高（一般从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高（一般 1215绝对大气压），以减少制冷设备承受的绝对大气压），以减少制冷设备承受的压力，以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。压力，以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。 .单位容积制冷量单位容积制冷量v要大要大。这样在制冷量一定时，可以减少制冷剂的循环量，缩小压缩机。这样在制冷量一定时，可以减少制冷剂的循环量，缩小压缩机的尺寸。的尺寸。 .导热系

4、数要高，粘度和密度要小导热系数要高，粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数，降低其在系统中的流动。以提高各换热器的传热系数，降低其在系统中的流动阻力损失。阻力损失。 .绝热指数要小绝热指数要小。由绝热过程中参数间关系式可知，在初温和压缩比相同的情况下，。由绝热过程中参数间关系式可知，在初温和压缩比相同的情况下，KT2。可见，小可降低排气温度。可见，小可降低排气温度。 .具有化学稳定性具有化学稳定性。不燃烧、不爆炸、高温下不分解、对金属不腐蚀、与润滑油不起化学。不燃烧、不爆炸、高温下不分解、对金属不腐蚀、与润滑油不起化学反应、对人身健康无损无害。反应、对人身健康无损无害。 .价格便宜，易于购得

5、价格便宜，易于购得。且应具有一定的吸水性，以免当制冷系统中渗进极少量的水分时，。且应具有一定的吸水性，以免当制冷系统中渗进极少量的水分时，产生产生“冰塞冰塞”而影响正常运行。而影响正常运行。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系二、制冷剂的一般分类二、制冷剂的一般分类 根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力P Pk k和正常蒸发温度和正常蒸发温度T T0 0的高低，的高低，一般分为一般分为三大类三大类： . .低压高温制冷剂低压高温制冷剂 冷凝压力冷凝压力PkPkKg/cm2Kg/cm2（绝对），（绝对），T0 T0 如如1111（CFCl3

6、CFCl3），其），其T0T023.723.7。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常冷压缩机中。通常时，时，Pk3.06Kg/cm2 Pk3.06Kg/cm2 。 . .中压中温制冷剂中压中温制冷剂 冷凝压力冷凝压力Pk 20Kg/cm2Pk 20Kg/cm2（绝对），（绝对），-60-60。 如如717717、1212、2222等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的等，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。活塞式制冷压缩机中。 . .高压低温制冷高压低温制冷 冷凝压力冷凝压力Pk20Kg/cm2Pk20Kg/c

7、m2（绝对），（绝对），T0T07070。 如如1313（CF3ClCF3Cl）、）、1414（CF4CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适）、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用于复迭式制冷装置的低温部分或以下的低温装置中。以下的低温装置中。武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系三、常用制冷剂的特性三、常用制冷剂的特性目前使用的制冷剂已达7080种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：.氨（代号：氨（代号：717）氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7，标准蒸发温度为

8、33.3，在常温下冷凝压力一般为1.11.3MPa，即使当夏季冷却水温高达时也决不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/3。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，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。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0.50.6时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到1113时即可点燃，达到16时遇明火

9、就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系总上所述，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。武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系. .氟利昂氟利昂1212（代号：（代号：1212） 12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。12的标准蒸发温度为29.8，在常温下冷凝压力一般为0.780.98MPa，

10、凝固温度为-155，单位容积标准制冷量约为288kcal/3。 12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400以上时，则分解出对人体有害的气体。 12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定12中含水量不得大于0.0025，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁晴橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系.氟利昂氟利昂22（代号：）（代

11、号：）22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为41，凝固温度约为160，在常温下冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/3。22的许多性质与12相似，但化学稳定性不如12，毒性也比12稍大。但是，22的单位容积制冷量却比12大的多，接近于氨。当要求4070的低温时，利用22比12适宜，故目前22被广泛应用于4060的双级压缩或空调制冷系统中。4.四氟乙烷（代号：四氟乙烷（代号：134a）134a不含氯原子，标准蒸发温度约为26.5，凝固温度约为160，在常温下冷凝压力0.771Mpa。武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 由于对臭氧层有破坏作用，蒙特利

12、尔议定书规定禁用惯用的由于对臭氧层有破坏作用，蒙特利尔议定书规定禁用惯用的CFCCFC和和HCFCHCFC类物质类物质. . 以制冷剂以制冷剂CFC-12CFC-12为例，发达国家已于为例，发达国家已于19951995年底禁止生产年底禁止生产和使用和使用. .目前的替代路线主要有：以美国、日本为代表的目前的替代路线主要有：以美国、日本为代表的HFC-134aHFC-134a，以德国为代，以德国为代表的碳氢化合物和一些过渡性的混合制冷剂等表的碳氢化合物和一些过渡性的混合制冷剂等. HFC-134a. HFC-134a已进入商业化已进入商业化生产和实用阶段，生产和实用阶段，但必须使用专用润滑油和压

13、缩机但必须使用专用润滑油和压缩机，生产线也需改造，生产线也需改造，且温室效应还较高且温室效应还较高. .从长远看来尚不理想从长远看来尚不理想. . 碳氢化合物天然存在，环境性能好，能效较高，碳氢化合物天然存在，环境性能好，能效较高，在德国的使用呼声较高，但其可燃易爆性始终是推广使用中必须解决的在德国的使用呼声较高，但其可燃易爆性始终是推广使用中必须解决的问题，且异丁烷也需使用专用压缩机问题，且异丁烷也需使用专用压缩机. . 混合制冷剂有多种，如杜邦公司混合制冷剂有多种，如杜邦公司开发的过渡性替代物开发的过渡性替代物MPMP系列三元混合物和清华大学开发的系列三元混合物和清华大学开发的THR01T

14、HR01等等. . 这些这些混合制冷剂具有热工性能好，与混合制冷剂具有热工性能好，与CFC12CFC12及其矿物油兼容、设备基本不用改及其矿物油兼容、设备基本不用改动等优点，所以可以作为直接灌注式的替代物动等优点，所以可以作为直接灌注式的替代物. . 但其中含但其中含HCFCHCFC，将来也，将来也在禁用之列在禁用之列. . 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系人类诞生几百万年以来，一直和自然界相安无事。因为人类的活动人类诞生几百万年以来，一直和自然界相安无事。因为人类的活动能力，也就是破坏自然界的能力很弱，最多只能引起局地小气候的能力，也就是破坏自然界的能力很弱，最多只能引起局地小

15、气候的改变。改变。但是工业革命以来就不一样了。因为工业化意味着大量燃烧煤和石但是工业革命以来就不一样了。因为工业化意味着大量燃烧煤和石油，意味着向地球大气排放巨量的废气。油，意味着向地球大气排放巨量的废气。1 1. .其中二氧化碳气体会造其中二氧化碳气体会造成大气温室效应，使全球变暖，极冰融化，海平面上升；成大气温室效应，使全球变暖，极冰融化，海平面上升；2 2. .二氧化二氧化硫和氮氧化合物可以形成酸雨；硫和氮氧化合物可以形成酸雨；3 3. .氯氟烃气体能破坏高交臭氧腰，氯氟烃气体能破坏高交臭氧腰，造成南极臭氧洞。造成南极臭氧洞。4 4. .此外，工业化排放的污染气体也使人类聚居的此外，工业

16、化排放的污染气体也使人类聚居的城市成了浓度特高的大气污染岛城市成了浓度特高的大气污染岛人类在发展经济，改善生活质人类在发展经济，改善生活质量的同时，无形中闯下了弥天大祸。这些弥天大祸看起来是量的同时，无形中闯下了弥天大祸。这些弥天大祸看起来是“天灾天灾”，却不折不扣是人类自己造成的，却不折不扣是人类自己造成的“人祸人祸”。这也就是地球大气对这也就是地球大气对人类进行的可怕的报复。大自然是决不会因人类的无知而原谅人类人类进行的可怕的报复。大自然是决不会因人类的无知而原谅人类的的。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系全球的地面平均温度约为全球的地面平均温度约为1515。如果没有大气，地

17、球的地面平均温度应为。如果没有大气，地球的地面平均温度应为1818。这。这3333大体就是因为地球有大气，像一条被子一样，造成大气温大体就是因为地球有大气，像一条被子一样，造成大气温室效应之故。室效应之故。 世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波，物体温度越高，世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波，物体温度越高，辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约60006000，它发射的电磁波长很短，它发射的电磁波长很短，称为称为太阳短波辐射太阳短波辐射( (其中包括从红到紫色的可见光其中包括从红到紫色的可见光) )。地面在接受太阳短波地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时

18、刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的：大气对太阳短波辐短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射( (因为大气温度比地面更低因为大气温度比地面更低) )。其中向下到达地面的部

19、分称为逆辐射。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受到逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就地面接受到逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃的暖房顶上的玻璃( (因此温室效应也称暖房效应或花房效应因此温室效应也称暖房效应或花房效应) )。因为玻璃也因为玻璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。1什么叫温室效应：什么叫温室效应：武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程

20、系轮机工程系 不是每种气体都强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气不是每种气体都强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有体称为温室气体，主要有二氧化碳二氧化碳、甲烷甲烷、臭氧臭氧、一氧化二氮一氧化二氮、氟里昂氟里昂以及以及水汽水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，其中只有等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，其中只有一个很窄的长波辐射区段吸收很少，因此称为一个很窄的长波辐射区段吸收很少，因此称为“窗区窗区”。地球正是通过。地球正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的这个窗区把从太阳获得的热量中的7070又以长波辐射形式返还宇宙空间，又以长波

21、辐射形式返还宇宙空间，以维持地面温度不变。温室效应正是因为人类活动增加了温室气体的数以维持地面温度不变。温室效应正是因为人类活动增加了温室气体的数量和品种，而使这量和品种，而使这7070的数值下降，留下的余热使全球变暖的。的数值下降，留下的余热使全球变暖的。 二氧化碳二氧化碳等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压，温度为中的数量却极少。如果把压力为一个大气压，温度为00的大气状态称为的大气状态称为标准状态，那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态，它的厚度是标准状态，那么把地球整个大气层压

22、缩到这个标准状态，它的厚度是80008000米。目前大气中米。目前大气中二氧化碳的含量为二氧化碳的含量为355355克米克米3 3，即百万分之三百五，即百万分之三百五十五。把它换算到标准状态，将是十五。把它换算到标准状态，将是2 28 8米厚。在米厚。在80008000米厚的大气中就占米厚的大气中就占2 28 8米这一点点。米这一点点。甲烷是甲烷是1 17 7克米克米3 3，相应是，相应是1 14 4厘米厚厘米厚。臭氧浓度是臭氧浓度是40010-940010-9，换算后只有，换算后只有3 3毫米厚。毫米厚。一氧化二氮是一氧化二氮是310x10-9310x10-9，仅为，仅为2 25 5毫毫米。

23、米。氟里昂有许多种，但大气中含量最多的氟里昂有许多种，但大气中含量最多的氟利昂氟利昂1212也只有也只有40010-1240010-12，换算到标准状态只有，换算到标准状态只有3 3微米。微米。由此可见大气中温室气体含量之少。也正由此可见大气中温室气体含量之少。也正因为如此，所以人为释放如不加限制，便很容易引起全球迅速变暖。因为如此，所以人为释放如不加限制，便很容易引起全球迅速变暖。 2温室效应源自温室气体温室效应源自温室气体武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。

24、科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，最初对南极臭氧科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，最初对南极臭氧洞的出现有过三种不同的解释洞的出现有过三种不同的解释: :第一种解释认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空第一种解释认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧化物的结果；化物的结果；第三种解释，美国科学家莫里纳（第三种解释，美国科学家莫里纳（MolinaM

25、olina） 和罗兰德（和罗兰德（RowlandRowland） 提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（最典型的是氟氯碳化合物（CFCsCFCs，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（HalonsHalons）。）。越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮

26、机工程系氟利昂是有目前制冷装置的制冷剂，是一种含氟的对环氟利昂是有目前制冷装置的制冷剂，是一种含氟的对环境有害的物质，它破坏臭氧层，造成了臭氧层的消减。境有害的物质，它破坏臭氧层，造成了臭氧层的消减。事实上这种观点并不完全对。因为破坏臭氧层的的确属事实上这种观点并不完全对。因为破坏臭氧层的的确属于氟利昂，但并不是所有的氟利昂都破坏臭氧层。于氟利昂，但并不是所有的氟利昂都破坏臭氧层。什么是氟利昂呢？氟利昂是烷烃的卤代物，是由氟、氯什么是氟利昂呢？氟利昂是烷烃的卤代物，是由氟、氯和溴原子代替烷烃中全部或部分氢原子而形成的新的化和溴原子代替烷烃中全部或部分氢原子而形成的新的化合物的统称，这些新的化合

27、物的性能是由其中所含氟、合物的统称，这些新的化合物的性能是由其中所含氟、氯、溴所决定的，且随氟、氯、溴原子的个数而变化。氯、溴所决定的，且随氟、氯、溴原子的个数而变化。氟利昂所含的氟原子的个数愈多，对人体愈无害，对金氟利昂所含的氟原子的个数愈多，对人体愈无害，对金属的腐蚀性愈小，氟利昂用属的腐蚀性愈小，氟利昂用RR和后面的数字表示，如和后面的数字表示，如氟利昂氟利昂1111即即R11R11。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系为保护环境，国际公约强制规定：目前制冷空调业大量使为保护环境，国际公约强制规定：目前制冷空调业大量使用的制冷剂氟利昂（用的制冷剂氟利昂（R22R22）将全面禁

28、用。发达国家必须在）将全面禁用。发达国家必须在20302030年前全面禁用，发展中国家也不迟于年前全面禁用，发展中国家也不迟于20402040年，世界各年，世界各国的制冷空调巨子都在抓紧研发寻找对臭氧层无破坏的新国的制冷空调巨子都在抓紧研发寻找对臭氧层无破坏的新冷媒，而国内空调企业也已开始试产新冷媒空调。冷媒，而国内空调企业也已开始试产新冷媒空调。据了解，在家用制冷空调行业，目前普遍使用的制冷剂是据了解，在家用制冷空调行业，目前普遍使用的制冷剂是属于属于HCFCHCFC的的R22R22，这种制冷剂的大量使用破坏了高空臭氧层，这种制冷剂的大量使用破坏了高空臭氧层，从而导致全球变暖。相比之下，环保

29、型的新冷媒从而导致全球变暖。相比之下，环保型的新冷媒R410aR410a，对，对臭氧层的破环率为零，制冷、制热效率高，能使空调器能臭氧层的破环率为零，制冷、制热效率高，能使空调器能效比升高约效比升高约1010，被国际制冷界认为是目前家用空调的最，被国际制冷界认为是目前家用空调的最佳冷媒。佳冷媒。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系臭氧空洞臭氧空洞The Destructions of the Ozone LayerThe Destructions of the Ozone Layer大气臭氧层是地球生命的保护神。若把大气中全部的大气臭氧层是地球生命的保护神。若把大气中全部的O O3

30、 3压缩，在标准条件下，厚度压缩，在标准条件下，厚度也不足也不足0.45cm0.45cm。大气臭氧空洞已遭到严重破坏，大气臭氧空洞已遭到严重破坏，19841984年，英国科学家首先在南极发现年，英国科学家首先在南极发现了了“臭氧空洞臭氧空洞”。19851985年，美国测到这个洞。其面积与美国领土相等，深度相当于珠年，美国测到这个洞。其面积与美国领土相等，深度相当于珠穆朗玛峰的高度，穆朗玛峰的高度，19951995年，臭氧洞面积已达年，臭氧洞面积已达2107km2107km2 2，相当于两个欧洲，相当于两个欧洲O O3 3的主要的主要分布在距地面分布在距地面15-35km15-35km范围的平流

31、层中，并吸收范围的平流层中，并吸收99%99%以上来自太阳的紫外辐射。以上来自太阳的紫外辐射。现在人现在人们普遍认为氟氯烃类物质的大量使用及排放是造成臭氧层破坏的原因。根据联合国环们普遍认为氟氯烃类物质的大量使用及排放是造成臭氧层破坏的原因。根据联合国环境规划署的一份报告认为，境规划署的一份报告认为，臭氧层破坏的原因臭氧层破坏的原因90%90%归于氟利昂和哈龙气体归于氟利昂和哈龙气体。另一类威胁。另一类威胁臭氧层的物质是氮氧化物尤其是臭氧层的物质是氮氧化物尤其是N2ON2O和和NONO。因为大量使用化肥、土壤中的硝酸盐，经反。因为大量使用化肥、土壤中的硝酸盐，经反硝化菌的脱氮作用，约为硝化菌的

32、脱氮作用，约为5%20%5%20%的氮转变为的氮转变为N2ON2O它可与氟利昂和哈龙气体一样顺利扩它可与氟利昂和哈龙气体一样顺利扩散到平流层，参与一系列破坏臭氧层的光化学反应。这些破坏平流层中臭氧层的物质散到平流层，参与一系列破坏臭氧层的光化学反应。这些破坏平流层中臭氧层的物质来源主要有三个方面。来源主要有三个方面。(1)(1)大量放出的制冷剂氟利昂和灭火剂哈龙。大量放出的制冷剂氟利昂和灭火剂哈龙。(2)(2)大型喷气式灰大型喷气式灰机在高空频繁活动，排出大量氮氧化物。机在高空频繁活动，排出大量氮氧化物。(3)(3)核爆炸实验后，有大量氮氧化物被带到平核爆炸实验后，有大量氮氧化物被带到平流层。

33、流层。氟利昂的发明，是化学史上的一大闪光点，以往人们通常用氨气，二硫化碳，丙氟利昂的发明，是化学史上的一大闪光点，以往人们通常用氨气，二硫化碳，丙烷等作制冷剂，但是由于有腐蚀性或易燃，导致经常发生泄漏事故，烷等作制冷剂，但是由于有腐蚀性或易燃，导致经常发生泄漏事故，19251925年，化学家年，化学家托马斯研究出了氟利昂托马斯研究出了氟利昂(CF2Cl2)(CF2Cl2)，在历史上曾经是显赫一时。大气层出现臭氧空洞以，在历史上曾经是显赫一时。大气层出现臭氧空洞以后，罗兰德教授提出了是氟利昂破坏了臭氧的观点。由于它们很稳定，可以长期存在，后，罗兰德教授提出了是氟利昂破坏了臭氧的观点。由于它们很稳

34、定，可以长期存在，在光照条件下又可发射出自由的氯原子，对臭氧的破坏十分严重。在光照条件下又可发射出自由的氯原子，对臭氧的破坏十分严重。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系臭氧层的破坏对人类有着十分大的影响：臭氧层的破坏对人类有着十分大的影响：(1)(1)紫外线的过量照射可引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼的疾病。据估紫外线的过量照射可引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼的疾病。据估计，平流层减少计，平流层减少1%1%皮肤癌的发病率将增加皮肤癌的发病率将增加4%6%4%6%，按现在全世界每年大约有，按现在全世界每年大约有1010万人死于皮肤癌，每年大约要增加万人死于皮肤癌，每年大约要增加5

35、0005000人。人。(2)(2)紫外线辐射能使植物叶片紫外线辐射能使植物叶片变小，因而减少捕获阳久进行久合作用的有效面积，生产率下降。变小，因而减少捕获阳久进行久合作用的有效面积，生产率下降。(3)(3)同时，同时，紫外线紫外线B B可改变某些植物的再生能力及收获生物的质量，这种变化的长期生可改变某些植物的再生能力及收获生物的质量，这种变化的长期生物学意义物学意义( (尤其是遗传基因的变化尤其是遗传基因的变化) )是相当深远的。处于海洋生态食物链最底是相当深远的。处于海洋生态食物链最底部的小型浮游植物的光合作用最易被削弱，从而危及整个生态系统。部的小型浮游植物的光合作用最易被削弱，从而危及整

36、个生态系统。(4)(4)紫紫外线外线B B还可以通过消灭水中微生物，而导致生态系统发生变化，并削弱水体还可以通过消灭水中微生物，而导致生态系统发生变化，并削弱水体自然净化作用，因此，紫外线自然净化作用，因此，紫外线B B增加对水生系统也有潜在危险。增加对水生系统也有潜在危险。因此，对于日趋扩大的臭氧空洞已到了刻不容缓的地因此，对于日趋扩大的臭氧空洞已到了刻不容缓的地步。保护臭氧层的对策主要有以下几个方面：步。保护臭氧层的对策主要有以下几个方面：(1)(1)冻结和削弱氟利昂与哈龙气体的生产与消耗量。冻结和削弱氟利昂与哈龙气体的生产与消耗量。(2)(2)减少生产过程中，氟利昂的排放量。减少生产过程

37、中，氟利昂的排放量。(3)(3)寻求氟利昂的代用品。寻求氟利昂的代用品。(4)(4)继续对对流层臭氧形成和耗损机理，氟利昂等排继续对对流层臭氧形成和耗损机理，氟利昂等排放影响的综合调查研究。放影响的综合调查研究。 武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系7 7月月2121日电日电 南非约翰内斯堡消息南非约翰内斯堡消息 地球的大气正在源源不断地从臭氧层上的空洞泄漏出去，地球的大气正在源源不断地从臭氧层上的空洞泄漏出去，如果大气泄漏保持现在的速度，那么地球上的全人类将在短短如果大气泄漏保持现在的速度，那么地球上的全人类将在短短8 8年内由于窒息而缓慢、痛苦年内由于窒息而缓慢、痛苦地死去地死去

38、这个令人恐惧万分的消息是由一些南非顶尖的地球物理学家们发出的。臭氧空这个令人恐惧万分的消息是由一些南非顶尖的地球物理学家们发出的。臭氧空洞不但造成温室效应，还导致氧气泄漏。他们认为，人类本身是造成这场生态浩劫的罪魁洞不但造成温室效应，还导致氧气泄漏。他们认为，人类本身是造成这场生态浩劫的罪魁祸首。祸首。 以以Iain van WyckIain van Wyck博士为首的专家组动用卫星拍摄臭氧层空洞，照片清晰地显示出：每分博士为首的专家组动用卫星拍摄臭氧层空洞，照片清晰地显示出：每分钟都有几十亿个氧分子从空洞中逃逸到太空。到钟都有几十亿个氧分子从空洞中逃逸到太空。到20112011年地球氧气将全

39、部漏光年地球氧气将全部漏光科学家们说，几百万年前地球大气中并不含氧科学家们说，几百万年前地球大气中并不含氧而而Iain van WyckIain van Wyck博士警告说，到博士警告说，到20112011年地球大气将恢复成几百万年前的状态。年地球大气将恢复成几百万年前的状态。地球将变得和月球相似，不适宜生命存在地球将变得和月球相似，不适宜生命存在”，科学家们断言道。，科学家们断言道。 “臭氧层在大气层中是最薄的，但是却是最重臭氧层在大气层中是最薄的，但是却是最重要的一层。它把生命所需的氧气控制在地球大要的一层。它把生命所需的氧气控制在地球大气中，如果没了它，我们就死定了。气中，如果没了它，我

40、们就死定了。”武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系o代号前的R: Refrigerant ( Refrigerant (制冷剂)1 1 无机化合物制冷剂无机化合物制冷剂: : R700R700+该无机化合物分子量的整数部分。如：NH3 分子量为17，故其代号为R7172 2 卤代烃制冷剂卤代烃制冷剂 其分子通式为其分子通式为C Cm mH Hn nF Fx xClCly yBrBrz z， 且(n+m+y+z=2m+2)， o 其代号为R(m-1)(n+1)(x)R(m-1)(n+1)(x)，如有Br，则后加B，B后数字为Br原子数。o 当(m-1)=0时，将0忽略。如： 制冷剂的命

41、名规则制冷剂的命名规则武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系3 3 不饱和烃制冷剂不饱和烃制冷剂 R1开头，后面的规则与卤代烃制冷剂的相同。 如：氯乙烯，CHCl=CCl2，代号为R1120。4 4 共沸制冷剂共沸制冷剂 R500系列，其后的数字为该制冷剂获得命名后的序号。 如：最早命名的共沸制冷剂为R500。5 5 非共沸制冷剂非共沸制冷剂 R400系列， 其后的数字为该制冷剂获得命名后的序号，最后的最后的ABCABC表表 示其组成元相同但质量百分比不同。示其组成元相同但质量百分比不同。 如: R404A (R125/R143a/R134a, 质量百分数为44/52/4)； R407

42、C (R32/R125/R134a, 质量百分数为23/25/52) 此外，对乙烷系的同分异构体都有相同的编号,但最对称的一种用编号后面不带任何字母来表示；随着同分异构体变得越来越不对称时，则附加a，b，c等字母。 如: CHF2CHF2 代号为：R134； CH2FCF3 代号为：R134a 名称化学式mnxz代号三氯一氟甲烷CCl3F1010R11二氯二氟甲烷CCl2F21020R12一氯二氟甲烷CHClF21120R22武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系武汉理工大学武汉理工大学 轮机工

43、程系轮机工程系 载冷剂载冷剂是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称是用来先接受制冷剂的冷量而后去冷却其它物质的媒介物质，又称冷媒。它在间接制冷系统中起着传递制冷剂冷量的作用。冷媒。它在间接制冷系统中起着传递制冷剂冷量的作用。 一、对载冷剂的要求一、对载冷剂的要求 选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等。选择载冷剂时应考虑因素有：冰点、比热、对金属腐蚀性和价格等。 .比热要大比热要大 比热大，载冷量就大，从而可减小载冷剂的循环量。比热大，载冷量就大，从而可减小载冷剂的循环量。 .粘度低、导热系数高。粘度低、导热系数高。 .凝固点低且要适宜，因凝固点过低将导

44、致比热减小、粘度增大。凝固点低且要适宜，因凝固点过低将导致比热减小、粘度增大。 .无臭、无毒、使用安全，且对金属的腐蚀性要小。无臭、无毒、使用安全，且对金属的腐蚀性要小。 .价格低廉，易于购得。价格低廉，易于购得。载冷剂载冷剂武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系制冷用途制冷用途原制冷剂原制冷剂制冷剂替代物制冷剂替代物家用和楼宇空调系统HCFC22HFC混合制冷剂大型离心式冷水机组CFC11 CFC12，R500HCFC22 HCFC123 HFC134aHFC混合制冷剂 低温冷冻藏机组和冷库CFC12 R502，HCFC22NH3 HFC134a HFC或HCFC混合制冷剂， HCF

45、C22NH3 低温冷冻藏机组和冷库CFC12 R502，HCFC22NH3 HFC134a HFC或HCFC混合制冷剂， HCFC22NH3 冰箱冷柜，汽车空调CFC12HFC134a HCS及其混合物制冷剂HCFC混合剂冷剂 21世纪绿色环保制冷剂的趋势武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系二、常用载冷剂及性质二、常用载冷剂及性质载冷剂的种类较多，可以是气体、液体或固体。常用载冷剂有空气、水和盐水溶液。.空气和水空气和水空气或水是最廉价、最易获得的载冷剂。都具有密度小、安全无害、对设备几乎无腐蚀性等优点。但空气的比热小，所以只有利用空气直接冷却时才采用空气作载冷剂。水虽有比热大的优点

46、，但水的冰点高，所以水仅能用作制出以上的载冷剂。以下应采用盐水作载冷剂。.盐水溶液盐水溶液盐水是最常用的载冷剂，由盐溶于水制成。常用的盐水主要有氯化钠水溶液和氯化钙水溶液。盐水的性质于溶液中含盐量的多少有关。特别需要指出，盐水的凝固点取决于盐水的浓度。图2-1中的曲线表示盐水溶液的凝固点与浓度的关系。载冷剂载冷剂武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系 图中曲中曲线（实线）为氯化化钠盐 水的凝固曲水的凝固曲线，曲曲线（虚（虚线）为氯 化化钙盐水的凝固曲水的凝固曲线。由由这两条曲两条曲线可知可知 ,无无论哪一种哪一种盐水，水，当当盐水的水的浓度小于某一定度小于某一定值时，其凝固温度随，其凝

47、固温度随浓度的增加而降低，当度的增加而降低，当浓度大于度大于这一定一定值以后，以后，凝固温度随凝固温度随浓度的增加反而度的增加反而升高。升高。此此转折点称折点称为冰冰盐共晶点共晶点，对应的的浓度称共晶度称共晶浓度。度。该点相当于全点相当于全 部部盐水溶液水溶液冻结成一成一块冰冰盐结晶体，晶体，它是最低的凝固点。它是最低的凝固点。0 10 20 30 40 50盐水的凝固点与浓度的关系盐水的凝固点与浓度的关系0-10-10-20-20-30-30-40-40-50-50-60-60液体液体冰冰+液体液体盐盐+液体液体固体固体氯化钠盐水：共晶点氯化钠盐水：共晶点-21.2、共晶浓度、共晶浓度22.

48、4氯化化钙盐水：共晶点水：共晶点-55、共晶、共晶浓度度29.929.9载冷剂载冷剂武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系在共晶点的左侧，如果盐水的浓度在共晶点的左侧，如果盐水的浓度不变，而温度降低，当低于该浓度不变，而温度降低，当低于该浓度所对应的凝固点时，则有冰从盐水所对应的凝固点时，则有冰从盐水中析出，所以共晶点左面的曲线称中析出，所以共晶点左面的曲线称为析冰线。当盐水的浓度超过共晶为析冰线。当盐水的浓度超过共晶浓度时（即在共晶点的右面），如浓度时（即在共晶点的右面），如果盐水的浓度不变，而当温度降低果盐水的浓度不变，而当温度降低到该浓度所对应的凝固点以下时，到该浓度所对应的凝固

49、点以下时，从溶液中析出的不再是冰而是结晶从溶液中析出的不再是冰而是结晶盐，因此共晶点右面的曲线称为析盐，因此共晶点右面的曲线称为析盐线。盐线。 不同的盐水溶液其共晶点是不不同的盐水溶液其共晶点是不同的，如氯化钠盐水的共晶温度为同的，如氯化钠盐水的共晶温度为21.2，共晶浓度为，共晶浓度为22.4；而；而氯化钙盐水的共晶温度为氯化钙盐水的共晶温度为55，共晶浓度为，共晶浓度为 29.9。 氯化钠盐水氯化钠盐水实线实线氯化钙盐水氯化钙盐水虚线虚线0-10-10-20-20-30-30-40-40-50-50-60-60液体液体冰冰+液体液体盐盐+液体液体固体固体析冰线析冰线析盐线析盐线载冷剂载冷剂

50、武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系在在共晶点的左侧共晶点的左侧，如果盐水的浓度不变，如果盐水的浓度不变，而温度降低，当低于该浓度所对应的凝而温度降低，当低于该浓度所对应的凝固点时，则有冰从盐水中析出，所以固点时，则有冰从盐水中析出，所以共共晶点左面的曲线称为析冰线晶点左面的曲线称为析冰线。当盐水的浓度超过共晶浓度时，即在当盐水的浓度超过共晶浓度时，即在共共晶点的右面晶点的右面，如果盐水的浓度不变，而，如果盐水的浓度不变，而当温度降低到该浓度所对应的凝固点以当温度降低到该浓度所对应的凝固点以下时，从溶液中析出的不再是冰而是结下时，从溶液中析出的不再是冰而是结晶盐，因此晶盐，因此共晶点

51、右面的曲线称为析盐共晶点右面的曲线称为析盐线线。 不同的盐水溶液其共晶点是不同的。不同的盐水溶液其共晶点是不同的。氯化钠盐水氯化钠盐水的共晶温度为的共晶温度为21.2，共，共晶浓度为晶浓度为22.4；氯化钙盐水氯化钙盐水的共晶温度为的共晶温度为55，共晶，共晶浓度为浓度为 29.9。 0-10-10-20-20-30-30-40-40-50-50-60-60液体液体冰冰+液体液体盐盐+液体液体固体固体析冰线析冰线析盐线析盐线氯化钠盐水氯化钠盐水实线实线氯化钙盐水氯化钙盐水虚线虚线载冷剂载冷剂武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系一、一、润滑油的作用滑油的作用润滑油在制冷工程上通常称为冷

52、冻机油，它在制冷压缩机的运行中起着重要作用。主要有如下几方面：1.起润滑作用减小机器运动部件的摩擦和磨损，延长使用寿命。2.降低温度冷冻机油在制冷压缩机内不断循环，能够带走制冷压缩机工作过程中产生的许多热量，使机器保持较低的温度，从而提高制冷压缩机的效率和使用可靠性。3.起密封作用冷冻机油在轴封及汽缸与活塞间起密封作用，防止制冷剂泄漏。4.提供卸载机构的动力带有卸载装置的制冷压缩机中，利用冷冻机油的油压作为卸载机构的动力。第四节第四节 冷冻机油冷冻机油武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系二、润滑油的性能指标及选用二、润滑油的性能指标及选用(一一) 润滑油的性能指标润滑油的性能指标1.

53、粘度粘度粘度是润滑油的一个主要性能指标，不同制冷剂对粘度有不同要求，如R12与润滑油能相互溶解，会使润滑油粘度降低，故应选用粘度较高的润滑油。压缩机中润滑油的粘度过大和过小都不好。粘度过大会使压缩机摩擦功率和摩擦发热量增加，启动力矩增大，机器效率降低;粘度过小，则因不能建立起所需油膜而加速轴承等处的磨损。因此粘度必须适中。润滑油的粘度随温度变化而有很大变化(例如温度由50升高到100时，矿物油的粘度值降低到原来值的1/31/6)。故应选用温度对粘度影响小的润滑油。2.浊点浊点润滑油的浊点是表示当温度降低到某一数值时，润滑油中开始析出石蜡(即润滑油变得混浊)时的温度。制冷压缩机中所使用的润滑油，

54、其浊点应低于制冷剂的蒸发温度。特别在氟系统中，一部分润滑油溶解于制冷剂中而随制冷剂流到制冷系统各处，若油中有石蜡析出，它会积存在节流阀处引起堵塞，或积存在蒸发器的传热表面，减弱传热效果。冷冻机油冷冻机油武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系3.凝固点凝固点润滑油在试验条件下，冷却到停止流动的温度，称为凝固点。用于制冷压缩机的润滑油，凝固点应越低越好。一般凝固点应低于-40。当润滑油与制冷剂互相溶解时，凝固点将会降低。4.闪点闪点润滑油(在开口盛油器内)加热到它的蒸汽与火焰接触时，发生闪火的最低温度称为闪点。制冷压缩机所用的润滑油其闪点应比排汽温度高2535，以免引起润滑油的燃烧与结焦。

55、通常对氨、R12和R22用的润滑油，其闪点应在160170以上。5.学稳定性及抗氧化性学稳定性及抗氧化性润滑油应具有良好的化学稳定性和抗氧化，否则在高温或金属的催化作用下，与制冷剂等接触反应，会生成焦炭、酸性物等有害物质。冷冻机油冷冻机油武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系6.含水量与机械杂质含水量与机械杂质 润滑油中不应含有水分，因为水分不但会使蒸发压力下润滑油中不应含有水分，因为水分不但会使蒸发压力下降，蒸发温度升高，而且会加剧油的化学变化及腐蚀金属的作用。水分在氟降，蒸发温度升高，而且会加剧油的化学变化及腐蚀金属的作用。水分在氟利昂压缩机中还会引起利昂压缩机中还会引起“镀钢现象

56、镀钢现象”，使铜零件与氟利昂发生作用而分解出，使铜零件与氟利昂发生作用而分解出铜，并积聚在轴承、阀门等零件的钢质表面上。结果使这些表的厚度增加，铜，并积聚在轴承、阀门等零件的钢质表面上。结果使这些表的厚度增加，破坏了轴承的间隙，使机器运转不良。这种现象出现在封闭式和半封闭式压破坏了轴承的间隙，使机器运转不良。这种现象出现在封闭式和半封闭式压缩机中较多。一般新油中不含有水分和机械杂质，因为用于制冷机的润滑油，缩机中较多。一般新油中不含有水分和机械杂质，因为用于制冷机的润滑油，在生产过程中都经过了严格的脱水处理。但脱水润滑油具有很强的吸湿性，在生产过程中都经过了严格的脱水处理。但脱水润滑油具有很强

57、的吸湿性，所以在储运、加油时，应尽量避免和空气接触。用汽油或苯将润滑油溶解稀所以在储运、加油时，应尽量避免和空气接触。用汽油或苯将润滑油溶解稀释，并用滤纸过滤后所残存的物质称为润滑油的机械杂质。润滑油中的机械释，并用滤纸过滤后所残存的物质称为润滑油的机械杂质。润滑油中的机械杂质会加速零件的磨损和油的绝缘性能的降低、堵塞润滑油通道，所以杂质杂质会加速零件的磨损和油的绝缘性能的降低、堵塞润滑油通道，所以杂质也是越少越好，一般规定不超过也是越少越好，一般规定不超过0.01。7.击穿电压击穿电压 击穿电压是一个表示润滑油绝缘性能的指标，纯润滑油绝缘性能击穿电压是一个表示润滑油绝缘性能的指标，纯润滑油绝

58、缘性能很好，但当其含有水分、纤维、灰尘等杂质时，绝缘性能就会降低。半封闭很好，但当其含有水分、纤维、灰尘等杂质时，绝缘性能就会降低。半封闭式和全封闭式压缩机式和全封闭式压缩机,一般要求润滑油的击穿电压在一般要求润滑油的击穿电压在25kV以上。因为润滑油以上。因为润滑油直接和电机绕组接触。直接和电机绕组接触。冷冻机油冷冻机油武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系（二）国产冷冻机油的规格及选用（二）国产冷冻机油的规格及选用我国目前冷冻机油规格是按照石油化工总公司颁布的我国目前冷冻机油规格是按照石油化工总公司颁布的ZBE3400386的标准生产的，本标准的产品，的标准生产的，本标准的产品，按

59、按40时运动粘度中心值分为时运动粘度中心值分为N15、N22、N32、N46和和N68五个粘度等级，五个粘度等级，都可用于以氨为制冷剂的冷冻机。其都可用于以氨为制冷剂的冷冻机。其主要性能指标如表主要性能指标如表21所示。但是所示。但是以前颁布的冷冻机油规格是按以前颁布的冷冻机油规格是按50时时的运动粘度值而分为的运动粘度值而分为13、18、25和和30四个牌号。四个牌号。选用时可参考冷冻机油选用时可参考冷冻机油新旧粘度等级对照表。新旧粘度等级对照表。 实践中，一般实践中，一般R12压缩机选用压缩机选用N32(18号号)，R22压缩机选用压缩机选用N46(25号号)，氨压缩机选用，氨压缩机选用N

60、22（13号号)或或N46(25号号)。 表表118 国产冷冻机油的规格及主要性能指标国产冷冻机油的规格及主要性能指标P238 表表119 国外冷冻机油的规格及主要性能指标国外冷冻机油的规格及主要性能指标P239冷冻机油冷冻机油武汉理工大学武汉理工大学 轮机工程系轮机工程系国国产冷冷冻机油的机油的规格及主要性能指格及主要性能指标 项 目目质 量量 指指 标粘粘 度度 等等 级N15N15N22N22N32N32N46N46N68N68运运动粘度粘度(mm(mm2 2/s)/s)13.5-16.513.5-16.519.8-24.219.8-24.228.8-35.228.8-35.241.4-50.641.4-50.661.2-74.8闪点点(),(),不低于不低于150150160160160160170170180凝点凝点(),(),不高于不高于404035酸酸值(mgKOH/g)(mgKOH/g)不大于不大于0.020.020.030.030.05氧化后酸氧化后酸值不大于不大于氧化沉淀物氧化沉淀物不大于不大于0.050.050.005%0.005%0.20.20.02%0.02%0.050.050.005%0.005%0.10.10.02%0.02%水水 分分无无机机 械械 杂 质无无冷冻机油冷冻机油