綠色替代制冷劑制冷性質(zhì)的計(jì)算及應(yīng)用

發(fā)文時(shí)使用的制冷劑已達(dá)70～80種，并正在不斷發(fā)展增多。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種。其中被廣泛采用的只有以下幾種：

制冷劑氨

（代號(hào)：R717）

氨是使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達(dá)30℃時(shí)也絕不可能超過(guò)1.5MPa。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為520kcal/m3。

氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會(huì)從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對(duì)鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分后，對(duì)銅及銅合金有腐蝕作用，且使蒸發(fā)溫度稍許提高。因此，氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，并規(guī)定氨中含水量不應(yīng)超過(guò)0.2%。

氨的臨界溫度較高（tkr=132℃），汽化潛熱大，在大氣壓力下為1164KJ/Kg，標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量也大，氨壓縮機(jī)尺寸可以較小。

純氨對(duì)潤(rùn)滑油無(wú)不良影響，但有水分時(shí)，會(huì)降低冷凍油的潤(rùn)滑作用。氨在潤(rùn)滑油中不易溶解，故要在裝置中設(shè)置油分離器，減少潤(rùn)滑油進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器，防止熱交換表面被油污染后傳熱性能降低。

純氨對(duì)鋼鐵無(wú)腐蝕作用，但當(dāng)氨中含有水分時(shí)將腐蝕銅和銅合金（磷青銅除外），故在氨制冷系統(tǒng)中對(duì)管道及閥件均不采用銅和銅合金。

液氨透明無(wú)色，氨蒸氣無(wú)色，有強(qiáng)烈的刺激臭味。氨對(duì)人體有較大的毒性，當(dāng)氨液飛濺到皮膚上時(shí)會(huì)引起凍傷。當(dāng)空氣中氨蒸氣的容積達(dá)到0.5-0.6%時(shí)可引起爆炸。故機(jī)房?jī)?nèi)空氣中氨的濃度不得超過(guò)0.02mg/L。

氨在常溫下不易燃燒，加熱至350℃時(shí)，分解為氮和氫氣，氫氣與空氣中的氧氣混合后會(huì)發(fā)生爆炸。與空氣混合的體積分?jǐn)?shù)在11%-14%時(shí)即可燃燒。在16%-25%時(shí)遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時(shí)，人在其中停留半小時(shí)就會(huì)中毒。

氨極溶于水，0℃時(shí)每升水能溶解130升氨氣。一般規(guī)定液氨中含水量低于0.2%。

氨的比重和粘度小，放熱系數(shù)高，價(jià)格便宜，易于獲得。但是，氨有較強(qiáng)的毒性和可燃性。若以容積計(jì)，當(dāng)空氣中氨的含量達(dá)到0.5%～0.6%時(shí)，人在其中停留半個(gè)小時(shí)即可中毒，達(dá)到11%～13%時(shí)即可點(diǎn)燃，達(dá)到16%時(shí)遇明火就會(huì)爆炸。因此，氨制冷機(jī)房必須注意通風(fēng)排氣，并需經(jīng)常排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。

總上所述，氨作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)是：易于獲得、價(jià)格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動(dòng)阻力小，泄漏時(shí)易發(fā)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對(duì)銅及銅合金有腐蝕作用。

制冷劑氟利昂-12

（代號(hào)：R12）

R12為烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟二氯甲烷，分子式為CF2Cl2。它是我國(guó)中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為288kcal/m3。

R12是一種無(wú)色、透明、沒(méi)有氣味，幾乎無(wú)毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過(guò)80%時(shí)才會(huì)使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時(shí)，則分解出對(duì)人體有害的氣體。

R12能與任意比例的潤(rùn)滑油互溶且能溶解各種有機(jī)物，但其吸水性極弱。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器，而裝設(shè)干燥器。同時(shí)規(guī)定R12中含水量不得大于0.0025%，系統(tǒng)中不能用一般天然橡膠作密封墊片，而應(yīng)采用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則，會(huì)造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。

制冷劑氟利昂-22

（代號(hào)：R22）

R22也是烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟一氯甲烷，分子式為CHClF2，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為454kcal/m3。

R22的許多性質(zhì)與R12相似，但化學(xué)穩(wěn)定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是，R22的單位容積制冷量卻比R12大的多，接近于氨。當(dāng)要求－40～－70℃的低溫時(shí)，利用R22比R12適宜，故發(fā)文時(shí)R22被廣泛應(yīng)用于－40～－60℃的雙級(jí)壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。

制冷劑R-134a

(代號(hào)：R134a）

分子式 ： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷） ，分子量：102.03

沸點(diǎn) ：-26.26℃ ， 凝固點(diǎn) ：-96.6°C ，臨界溫度 ：101.1 ℃ ，臨界壓力：4067kpa

飽和液體密度 ：25℃ ， 1.207g/cm 3 ，液體比熱 ：25℃ ， 1.51KJ/(Kg·℃)

溶解度( 水中， 25℃ ) ：0.15% ，臨界密度 ：0.512g/cm3

破壞臭氧潛能值（ ODP ） ：0 ， 全球變暖系數(shù)值（ GWP ） ：0.29

沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛能 :215 kJ/kg

質(zhì)量指標(biāo) ： 純度 ≥ 99.9 % ，水份PPm≤ 0.0010，酸度 PPm≤ 0.00001 ，蒸發(fā)殘留物PPm≤ 0.01

R134a作為R12的替代制冷劑，它的許多特性與R12很相像。

R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的制冷劑。

R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對(duì)制冷系統(tǒng)不利，即使有少量水分存在，在潤(rùn)滑油等的作用下，將會(huì)產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”作用，所以R134a對(duì)系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對(duì)鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象，僅對(duì)鋅有輕微的作用。

R134a 是發(fā)文時(shí)國(guó)際公認(rèn)的替代 CFC-12 的主要制冷工質(zhì)之一，常用于車用空調(diào)，商業(yè)和工業(yè)用制冷系統(tǒng)，以及作為發(fā)泡劑用于硬塑料保溫材料生產(chǎn)，也可以用來(lái)配置其他混合致冷劑，如 R 404a 和 R 407c 等。

制冷劑R-404A制冷劑

物化特性：R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無(wú)色氣體，貯存在鋼瓶?jī)?nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R404A 主要用于替代 R22 和 R502 ，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點(diǎn)，大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。

制冷劑R-410A制冷劑

物化特性：常溫常壓下， R410A 是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無(wú)色氣體，貯存在鋼瓶?jī)?nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。

主要用途：大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。

制冷劑共沸制冷劑

發(fā)文時(shí)尚不公開配方，用在復(fù)疊式制冷機(jī)中，在空氣冷凝的前提下，蒸發(fā)溫度可以達(dá)到-150度左右

制冷劑碳?xì)渲评鋭?/h3>

主要是節(jié)能和環(huán)保這兩大優(yōu)點(diǎn)；節(jié)能方面：用R433b的空調(diào)要比用R134,R22的空調(diào)節(jié)省能耗15%至35%左右。環(huán)保方面：碳?xì)渲评鋭儆谔烊还べ|(zhì)，因此對(duì)大氣無(wú)污染、對(duì)臭氧層無(wú)破壞和溫室效應(yīng)幾乎為零。

冷凍劑制冷劑

制冷劑又稱制冷工質(zhì)，它是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過(guò)其本身的狀態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。它的性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟(jì)性、安全性及運(yùn)行管理，因而對(duì)制冷劑性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。

冷凍劑冷凍劑

冷凍循環(huán)及冷凍機(jī)所用的介質(zhì)。通常是低沸點(diǎn)的液體，它在低溫（冷凍溫度）下汽化以吸收熱量，即產(chǎn)生冷凍；它在高溫（一般為室溫）下冷凝，放出熱量然后以水冷法或風(fēng)冷法排除此熱量。如此交替變換，循環(huán)往復(fù)。這種汽、液兩相不斷變化的冷凍劑稱為初級(jí)冷凍劑（primary refrigerant)，例如氨、氟里昂（freon)、乙烯、丙烯等；在循環(huán)過(guò)程中無(wú)相變的冷凍劑稱為次級(jí)冷凍劑（secondary refrigerant)，

例如水冷或風(fēng)冷用的鹽水、空氣、水等。