中文名 | 制冷劑 | 外文名 | refrigerant |
---|---|---|---|
別????名 | 雪種,冷媒,氟利昂 | 作????用 | 制冷 |
應(yīng)用學(xué)科 | 熱力學(xué) | 工作介質(zhì) | 部分鹵代烴等 |
制冷劑?概念簡介
制冷機(jī)中完成熱力循環(huán)的工質(zhì)。它在低溫下吸取被冷卻物體的熱量,然后在較高溫度下轉(zhuǎn)移給冷卻水或空氣。在蒸氣壓縮式制冷機(jī)中,使用在常溫或較低溫度下能液化的工質(zhì)為制冷劑,如氟利昂(飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物),共沸混合工質(zhì)(由兩種氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳?xì)浠衔铮ū椤⒁蚁┑龋钡?;在氣體壓縮式制冷機(jī)中,使用氣體制冷劑,如空氣、氫氣、氦氣等,這些氣體在制冷循環(huán)中始終為氣態(tài);在吸收式制冷機(jī)中,使用由吸收劑和制冷劑組成的二元溶液作為工質(zhì),如氨和水、溴化鋰 (分子式:LiBr。白色立方晶系結(jié)晶或粒狀粉末,極易溶于水)和水等;蒸汽噴射式制冷機(jī)用水作為制冷劑。制冷劑的主要技術(shù)指標(biāo)有飽和蒸氣壓強(qiáng)、比熱、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、表面張力等。1960年以后,人們對非共沸混合工質(zhì)的應(yīng)用進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,并已將其用于天然氣的液化和分離等方面。應(yīng)用非共沸混合工質(zhì)單級壓縮可得到很低的蒸發(fā)溫度,且可增加制冷量,減少功耗。 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,因而對制冷劑性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。
1805年埃文斯(O.Evans)原創(chuàng)作地提出了在封閉循環(huán)中使用揮發(fā)性流體的思路,用以將水冷凍成冰。他描述了這種系統(tǒng),在真空下將乙醚蒸發(fā),并將蒸汽泵到水冷式換熱器,冷凝后再次使用。1834年帕金斯第一次開發(fā)了蒸汽壓縮制冷循環(huán),并且獲得了專利。在他所設(shè)計(jì)的蒸汽壓縮制冷設(shè)備中使用二乙醚(乙基醚)作為制冷劑。
下表列出早期用過的制冷劑
年份 |
雪種 |
化學(xué)式 |
19世紀(jì)30年代 |
橡膠硫化物 |
|
二乙醚(乙基醚) |
CH3-CH2-O-CH2-CH3 |
|
19世紀(jì)40年代 |
甲基乙醚(R-E170) |
CH3-O-CH3 |
1850 |
水/硫酸 |
H2O/H2SO4 |
1856 |
酒精 |
CH3-CH2-OH |
1859 |
氨/水 |
NH3/H2O |
1866 |
粗汽油 |
|
二氧化碳(R744) |
CO2 |
|
19世紀(jì)60年代 |
氨(R717) |
NH3 |
甲基胺(R630) |
CH3(NH2) |
|
乙基胺(R631) |
CH3-CH2(NH2 |
|
1870 |
甲基酸鹽(R611) |
HCOOCH3 |
1875 |
二氧化硫R764) |
SO2 |
1878 |
甲基氯化物,氯甲烷(R40) |
CH3CI |
19世紀(jì)70年代 |
氯乙烷(R160) |
CH3-CH2CI |
1891 |
硫酸與碳?xì)浠衔?/td> | H2SO4,C4H10,C5H12,(CH3)2CH-CH3 |
20世紀(jì) |
溴乙烷(R160B1) |
CH3-CH2Br |
1912 |
四氯化碳 |
CCI4 |
水蒸氣(R718) |
H2O |
|
20世紀(jì)20年代 |
異丁烷(R600a) |
(CH3)2CH-CH3 |
丙烷(R290) |
CH3-CH2-CH3 |
|
1922 |
二氯乙烷異構(gòu)體(R1130) |
CHCI=CHCI |
1923 |
汽油 |
HCs |
1925 |
三氯乙烷(R1120) |
CHCI=CCI2 |
1926 |
二氯甲烷(R30) |
CH2CI2 |
早期的制冷劑,幾乎多數(shù)是可燃的或有毒的,或兩者兼而有之,而且有些還有很強(qiáng)的腐蝕和不穩(wěn)定性,或有些壓力過高,經(jīng)常發(fā)生事故。
十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)了機(jī)械制冷。雅各布.帕金斯(Jacob Perkins)在1834年建造了首臺實(shí)用機(jī)器。它用乙醚作制冷劑,是一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。二氧化碳(CO2) 和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學(xué)制品包括化學(xué)氰(石油醚和石腦油)、二氧化硫(R-764)和甲醚,曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應(yīng)用限于工業(yè)過程。多數(shù)食物仍用冬天收集或工業(yè)制備的冰塊來保存。
二十世紀(jì)初,制冷系統(tǒng)開始作為大型建筑的空氣調(diào)節(jié)手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個全空調(diào)高層辦公樓.
1926年, 托馬斯.米奇尼(Thomas Midgely)開發(fā)了首臺CFC(氯氟碳)機(jī)器,使用R-12. CFC族(氯氟碳)不可燃、無毒(和二氧化硫相比時)并且能效高。該機(jī)器于1931年開始商業(yè)生產(chǎn)并很快進(jìn)入家用。威利斯.開利(Willis Carrier)開發(fā)了第一臺商用離心式制冷機(jī),開創(chuàng)了制冷和空調(diào)的紀(jì)元。
1930年代出現(xiàn)了—氯氟烴CFCs與含氫氯氟烴HCFCs制冷劑。
1930年梅杰雷和他的助手在亞特蘭大的美國化學(xué)會年會上終于選出氯氟烴12(CFC12,R12,CF2CI2),并于1931年商業(yè)化,1932年氯氟烴11(CFC11,R11,CFCI3)也被商業(yè)化,隨后一系列CFCs和HCFCs陸續(xù)得到了開發(fā),最終在美國杜邦公司得到了大量生產(chǎn)成為20世紀(jì)主要的雪種。
20世紀(jì)30年代,一系列鹵代烴制冷劑相繼出現(xiàn),杜邦公司將其命名為氟利昂(Freon)。這些物質(zhì)性能優(yōu)良、無毒、不燃,能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域,顯著地改善了制冷機(jī)的性能。幾種制冷劑在空調(diào)中變得很普遍,包括CFC-11.CFC-12. CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世紀(jì)50年代,開始使用共沸制冷劑。
下表列出第二階段制冷劑開發(fā)時間:
年份 |
制冷劑 |
1931 |
R12 |
1932 |
R11 |
1933 |
R114 |
1934 |
R113 |
1936 |
R22 |
1945 |
R13 |
1955 |
R14 |
1961 |
R502 |
60年代開始使用非共沸制冷劑。
空調(diào)工業(yè)從幼小成長為幾十億美元的產(chǎn)業(yè),使用的都是以上幾種制冷劑。到1963年,這些制冷劑占到整個有機(jī)氟工業(yè)產(chǎn)量的98%。
到1970年代中期, 對臭氧層變薄的關(guān)注浮出水面,CFC族物質(zhì)可能要承擔(dān)部分責(zé)任。這導(dǎo)致了1987年蒙特利爾議定書的通過,議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發(fā)HFC族,來擔(dān)當(dāng)制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。
在1990年代,全球變暖對地球生命構(gòu)成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多,但因?yàn)榭照{(diào)和制冷耗能巨大(美國建筑物耗能約占總能耗的1/3),且許多制冷劑本身就是溫室氣體,制冷劑又被列入了討論范圍。雖然ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34把許多物質(zhì)分類為制冷劑,但只有少部分用于商業(yè)空調(diào)。
臭氧層消耗
1985年2月英國南極考察隊(duì)隊(duì)長發(fā)曼(J.Farman)首次報(bào)道,從1977年起就發(fā)現(xiàn)南極洲上空的臭氧總量在每年9月下旬開始迅速減少一半左右,形成“臭氧洞”持續(xù)到11月逐漸恢復(fù),引起世界性的震驚。
消耗臭氧的化合物,除了用于雪種,還被用于氣溶膠推進(jìn)劑、發(fā)泡劑、電子器件生產(chǎn)過程中的清洗劑。長壽命的含溴化合物,如哈龍(Haion)滅火劑,也對臭氧的消耗起很大作用。
氯原子和一氧化氮(NO)都能與臭氧反應(yīng), 正在世界大量生產(chǎn)和使用CFCs由于制冷劑
其化學(xué)穩(wěn)定性好(如CFC12的大氣壽命為102年)不易在對流層分解,通過大氣環(huán)流進(jìn)入臭氧層所在的平流層,在短波紫外線UV-C的 照射下,分解出CI 自由基,參與了對臭氧的消耗。
歸納起來,要使臭氧發(fā)生消耗,這種物質(zhì)必須具備兩個特征 :含氯、溴或另一種相似的原子參與臭氧變氧的化學(xué)反應(yīng);在低層大氣中必須十分穩(wěn)定(也就是具有足夠長的大氣壽命),使其能夠達(dá)到臭氧層。例如氫氯氟烴雪種HCF22和HCFC123,都有一個氯原子,能消耗臭氧,其大氣壽命分別為 12.1和14年,且氯原子相對活潑,能在低層大氣中發(fā)生分解,到達(dá)臭氧層的數(shù)量就不多。因此HCFC22和HCFC123破壞臭氧的能力比CFCs小得多。
必須能承壓2.5MPa以上,閥體有三個針閥,一個輸入口,一個輸出口,一個排氣口。。。 要打開鋼瓶的單向閥很簡單,只要在接入鋼瓶輸出口的接管里加入一個頂針,把單向閥頂開,便可往鋼瓶注入冷媒。我通常用一條...
制冷劑的品種很多,按其正常蒸發(fā)溫度(t0)及在常溫下的飽和蒸汽壓力(即冷凝壓力,Pk),可分為高溫制冷劑、中溫制冷劑和低溫制冷劑三類。(1)高溫制冷劑(低壓制冷劑)t0>0℃Pk≤2~3個絕對壓力(2...
臭氧層消耗。
1985年2月英國南極考察隊(duì)隊(duì)長發(fā)曼(J.Farman)首次報(bào)道,從1977年起就發(fā)現(xiàn)南極洲上空的臭氧總量在每年9月下旬開始迅速減少一半左右,形成“臭氧洞”持續(xù)到11月逐漸恢復(fù),引起世界性的震驚。
消耗臭氧的化合物,除了用于雪種,還被用于氣溶膠推進(jìn)劑、發(fā)泡劑、電子器件生產(chǎn)過程中的清洗劑。長壽命的含溴化合物,如哈龍(Haion)滅火劑,也對臭氧的消耗起很大作用。
氯原子和一氧化氮(NO)都能與臭氧反應(yīng), 正在世界大量生產(chǎn)和使用CFCs由于其化學(xué)穩(wěn)定性好(如CFC12的大氣壽命為102年)不易在對流層分解,通過大氣環(huán)流進(jìn)入臭氧層所在的平流層,在短波紫外線UV-C的 照射下,分解出CI 自由基,參與了對臭氧的消耗。
歸納起來,要使臭氧發(fā)生消耗,這種物質(zhì)必須具備兩個特征 :含氯、溴或另一種相似的原子參與臭氧變氧的化學(xué)反應(yīng);在低層大氣中必須十分穩(wěn)定(也就是具有足夠長的大氣壽命),使其能夠達(dá)到臭氧層。例如氫氯氟烴雪種HCF22和HCFC123,都有一個氯原子,能消耗臭氧,其大氣壽命分別為 12.1和14年,且氯原子相對活潑,能在低層大氣中發(fā)生分解,到達(dá)臭氧層的數(shù)量就不多。因此HCFC22和HCFC123破壞臭氧的能力比CFCs小得多。
我國《國家方案》中雪種淘汰時間表:
1)自1999年7月1日,CFCs的年生產(chǎn)和消費(fèi)量分別凍結(jié)在1995-1997年3年的平均水平;
2)自2005年1月1日,消減凍結(jié)水平的50%;
3)自2007年1月1日消減凍結(jié)水平的85%;
4)自2010年1月1日,完全停止CFCs。
《國家方案》對空調(diào)行業(yè)規(guī)定具體淘汰目標(biāo)
1)工商制冷
2003年停止CFC11/12新灌裝,2010年停止CFC11/12維修補(bǔ)充的再灌裝。
2)家電
1999年40%新生產(chǎn)的冰箱冷柜的替代,2003年70%新生產(chǎn)的冰箱冷柜的替代,2005年100% 新生產(chǎn)的冰箱冷柜的替代。
3)汽車空調(diào)
2002年停止新生產(chǎn)CFC12空調(diào),2009年后在汽車空調(diào)上只允許使用回收的CFCs。
我國僅簽署了《議定書》倫敦修正案,所以尚沒對HCFCs的淘汰作出承諾。
(1)具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性,以便能在給定的溫度區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時有較高的循環(huán)效率。具體要求為:臨界溫度高于冷凝溫度、與冷凝溫度對應(yīng)的飽和壓力不要太高、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)較低、流體比熱容小、絕熱指數(shù)低、單位容積制熱量較大等。
(2)具有優(yōu)良的熱物理性能具體要求為:較高的傳熱系數(shù)、較低的粘度及較小的密度。
(3)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 要求工質(zhì)在高溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,保證在最高工作溫度下工質(zhì)不發(fā)生分解。
(4)與潤滑油有良好互溶性
(5)安全性工質(zhì)應(yīng)無毒、無刺激性、無燃燒性及爆炸性。
(6)有良好的電氣絕緣性
(7)經(jīng)濟(jì)性要求工質(zhì)低廉,易于獲得。
(8)環(huán)保性 要求工質(zhì)的臭氧消耗潛能值(ODP)與全球變暖潛能值(GWP)盡可能小,以減小對大氣臭氧層的破壞及引起全球氣候變暖。
有機(jī)化合物
(1)鹵代烷烴命名:
分子式:CmHnFxCly (n x y = 2m 2)
編號:R(m-1)(n 1)x(a,b…)
例:
二氟一氯甲烷(CHClF2)——R22
四氟乙烷(CF3 CH2F )——R134a
(2)烷烴類:
編號:與鹵代烴編號方法相同
例:乙烷 (C2H6)——R170
丙烷 (C3H8)——R290
正丁烷(C4H10)——R600、異丁烷——R600a
(3)烯烴類
編號:R1 鹵代烴編號方法
例:
乙烯 (C2H4)——R1150
丙烯 (C3H6)——R1270
(4)后綴
①根據(jù)碳原子上取代基的原子量之和的差別加綴字母碼,取代基原子量之和差別最小的不需要加字母綴,差別第二小的加“a”,接著加“b”,以此類推。
②化學(xué)組成
a —— -CCl2-, b—— -CClF-, c —— -CF2-, d —— -CHCl-,e —— -CHF-, f—— -CH2-
x—— -CCl- ,y—— -CF- ,z—— -CH-
制冷劑分類:無機(jī)化合物、有機(jī)化合物、混合工質(zhì)
編號:R7XX(XX——無機(jī)化合物的分子量)
例:
氨——R717
二氧化碳——R744
水——R718
共沸制冷劑:
由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成,在氣化或液化過程中,蒸汽成分與溶液成分始終保持相同;在既定壓力下,發(fā)生相變時對應(yīng)的溫度保持不變。
編號:R5XX
例:
R500——R152a/R12 (26.2/73.8)
R502——R22/R115 (48.8/51.2)
非共沸制冷劑:
由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成。在定壓下氣化或液化過程中,蒸汽成分與溶液成分不斷變化,對應(yīng)的溫度也不斷變化。
編號:R4XX
例:
R407c——R32/R125/R134a(23:25:52)
R410a——R125/R32(50:50)
目前使用的制冷劑已達(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:
1.氨(代號:R717)
氨是目前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℃時也絕不可能超過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從氨液中析出而凍結(jié),故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用,但氨液中含有水分后,對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。
純氨對潤滑油無不良影響,但有水分時,會降低冷凍油的潤滑作用。氨在潤滑油中不易溶解,故要在裝置中設(shè)置油分離器,減少潤滑油進(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。
純氨對鋼鐵無腐蝕作用,但當(dāng)氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金(磷青銅除外),故在氨制冷系統(tǒng)中對管道及閥件均不采用銅和銅合金。
液氨透明無色,氨蒸氣無色,有強(qiáng)烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性,當(dāng)氨液飛濺到皮膚上時會引起凍傷。當(dāng)空氣中氨蒸氣的容積達(dá)到0.5-0.6%時可引起爆炸。故機(jī)房內(nèi)空氣中氨的濃度不得超過0.02mg/L。
氨在常溫下不易燃燒,加熱至350℃時,分解為氮和氫氣,氫氣與空氣中的氧氣混合后會發(fā)生爆炸。與空氣混合的體積分?jǐn)?shù)在11%-14%時即可燃燒。在16%-25%時遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時,人在其中停留半小時就會中毒。
氨極溶于水,0℃時每升水能溶解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,人在其中停留半個小時即可中毒,達(dá)到11%~13%時即可點(diǎn)燃,達(dá)到16%時遇明火就會爆炸。因此,氨制冷機(jī)房必須注意通風(fēng)排氣,并需經(jīng)常冰箱
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、流動阻力小,泄漏時易發(fā)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是:有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸,對銅及銅合金有腐蝕作用。
2.氟利昂-12(代號: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是一種無色、透明、沒有氣味,幾乎無毒性、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80%時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時,則分解出對人體有害的氣體。
R12能與任意比例的潤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,會造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。
3.氟利昂-22(代號: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,利用R22比R12適宜,故目前R22被廣泛應(yīng)用于-40~-60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。
4.R-134a(代號: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,所以對制冷系統(tǒng)不利,即使有少量水分存在,在潤滑油等的作用下,將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳,將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用,或產(chǎn)生“鍍銅”作用,所以R134a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互制冷劑
化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,僅對鋅有輕微的作用。
R134a 是目前國際公認(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),也可以用來配置其他混合致冷劑,如 R 404a 和 R 407c 等。
5.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,常溫常壓下為無色氣體,貯存在鋼瓶內(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)。
6.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,無色氣體,貯存在鋼瓶內(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。
7.混合共沸制冷劑,目前尚不公開配方,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
8.碳?xì)渲评鋭┲饕枪?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),因此對大氣無污染、對臭氧層無破壞和溫室效應(yīng)幾乎為零。
按成分有以下幾種。
(1)無機(jī)化合物。水、氨、二氧化碳等。
(2)飽和碳?xì)浠衔锏难苌?,俗稱氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12,R22,R134a等。
(3)飽合碳?xì)浠衔?。如丙烷,異丁烷?/p>
(4)不飽和碳?xì)浠衔?。如乙烯,丙烯等?/p>
(5)共沸混合制冷劑。如R502等。
(6)非共沸混合制冷劑。如R407c,R410等。
通常按照制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度,又分為高、中、低溫三類。標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度是指標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的蒸發(fā)溫度,也就是沸點(diǎn)。
(1)高溫(低壓):標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度(tS)>0℃,冷凝壓力(PC)≦0.2~0.3Mpa,常用的R123等。
(2)中溫(中壓):0℃>tS>-60℃,0.3Mpa<2.0Mpa,常用的有氨,R12,R22,R134a,丙烷等。
(3)低溫(高壓):tS≦-60℃,常用的有R13,乙烯,R744(CO2)等。
編號,命各標(biāo)示方法;
按照國際統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”代表制冷劑,加上后面的數(shù)字和字母組成在GB7778-1987中做了明確規(guī)定。簡述如下:
(1)無機(jī)化合物。
規(guī)定為R700加上無機(jī)化合物的相對分子質(zhì)量的整數(shù)部分組成
NH3(氨)H2O(水)CO2(二氧化碳)
分子量171844
編號R717R718R744
(2)氟利昂和烷氫類:
烷氫類化合物的分子通式:CmH2m+2
氟利昂是飽合碳?xì)浠衔?烷族)的鹵族元素衍生物的總稱,分子通式為R(m-1)(n+1)(X),若有Br(溴)原子,再加字母B和原子數(shù),若(m-1)=0,則“0”略去不寫。
下面列舉幾種編號
名稱分子式m,n,x,z值編號
一氯二氟甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2,z=0R22
二氯撒氟乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3,z=0R123
三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1
丙烷C3H8m=3,n=8,x=0,z=0R290
(3)混合制冷劑。
混合制冷劑以獲取命名的順序編號的
共沸混合制冷劑編號為R5,從R500開始R501,R502等。
非共沸混合制冷劑編號為R4,從R401,R404,R410等。
同素異構(gòu)體加注小寫數(shù)字母,如CHF2-CHF2R134,CF3-CH2FR134a
4.常用制冷劑性質(zhì)
(1)氨:標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-33.4℃,凝固溫度為-77.7℃,壓力適中,單位容積制冷量大,流動阻力小,熱導(dǎo)率大。價格低廉對大氣臭氧層無破壞作用,故被廣泛應(yīng)用在蒸發(fā)溫度-65℃以上的大中型制冷機(jī)中。
缺點(diǎn)是毒性較大,可燃,可爆,有強(qiáng)烈刺激性臭味,等熵指數(shù)較大,對鋅銅有腐蝕作用。
(2)氟利昂:重點(diǎn)分析熱水器發(fā)文時常用的
1)R22:對大氣臭氧層有輕微破壞作用,并產(chǎn)生溫室效應(yīng),被列為第二批限用禁用的制冷劑。我國將在2040年1月1日起禁止生產(chǎn)和使用。
R22是應(yīng)用最廣泛的中溫制冷劑,沸點(diǎn)-40.8℃,凝固點(diǎn)-160℃,無色,氣味弱,不燃燒,不爆炸,屬安全制冷劑。它與潤滑油部分互溶,需采取回油措施。
2)R142b.沸點(diǎn)較高-9.25℃.凝固點(diǎn)-130.8℃最大特點(diǎn)是在很高的冷凝溫度下,冷凝壓力并不高。如80℃時只有1.35Mpa,因此它適合在熱泵裝置和高環(huán)境溫度下使用。
對大氣臭氧層有微弱的破壞作用,也將在2040年禁用。
3)R134a。沸點(diǎn)-26.5℃,凝固點(diǎn)-101℃,無色,無味,不燃,不爆,
但與礦物性潤滑油不相溶,必須采用聚脂類合成油(如聚烯烴乙二醇),與丁腈橡膠不相溶,故密封件須改為聚丁腈橡膠,吸水性較強(qiáng),易與水反映生成酸,腐蝕管絡(luò)及壓縮機(jī),對系統(tǒng)干燥度要求更高,系統(tǒng)中的干燥劑要換成XH-7或XH-9分子篩。壓縮機(jī)電機(jī)線圈絕緣材料必須加強(qiáng)絕緣等級,是一種不太成熟的制冷劑。
4)發(fā)文時認(rèn)為較有前途的R22潛代品為R407c和R410A。
R407c是R32R125R134a以23:25:52的質(zhì)量百分比組成的三元非共沸制冷劑,蒸發(fā)壓力和制冷壓力與R22非常接近。但在制熱工況下單位容積制冷量和COP都小于R22。在相同設(shè)計(jì)運(yùn)行能力的熱泵熱水系統(tǒng)中,采用R407c熱水加熱系統(tǒng)耗功明顯高于R22系統(tǒng)。使得在高水溫時COP低于R22系統(tǒng)。
R410A是R32和R125按照50:50的質(zhì)量百分比組成的近共沸混合制冷劑。其溫度滑移不超過0.2℃,這給制冷劑充灌,設(shè)備更換提供了方便。但是R410A制熱工況下的COP比R22約小9%,其蒸發(fā)壓力,冷凝壓力以及容積制冷量都比R22大的多,同溫度下它的壓力值比R22約高60%,傳熱性能及流動性較好。不能直接用于R22系統(tǒng)。必須重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī),換熱器,管路和系統(tǒng)。
5)C02制冷劑
綠色環(huán)保天然工質(zhì)C02以其無毒,對臭氧層與影響,不產(chǎn)生溫室效應(yīng)和良好的熱力學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),再度受到人們的重視。此外,C02給臨界環(huán)境系統(tǒng)所具有的較高的排氣溫度和氣體冷卻器較大的溫度滑移。它在熱泵熱水器領(lǐng)域具有其他工質(zhì)無法比擬的優(yōu)勢。
主要優(yōu)勢:
①無毒,不可燃。具有很好的安全性。消耗臭氧潛能值ODP=0,全球變暖潛能值GWP=1,有著良好的的經(jīng)濟(jì)性,而不存在回收問題,具有環(huán)境友好性。
②物理化學(xué)性能穩(wěn)定。與潤滑油共溶性良好。粘度很低,這樣可以提高流速,壓降不會太大,改善傳熱,進(jìn)一步減小部件尺寸和系統(tǒng)重量。
③絕緣指數(shù)(K)值較高,雖有使壓縮機(jī)排氣溫度偏高的問題,但符合制取較高溫度熱水的要求。同時,由于C02低于工作壓力P0很高,壓縮機(jī)壓縮比相對其他系統(tǒng)低的多,壓縮機(jī)效率高。
④C02分子量比高分子化合物的小得多,因此相對于一定的蒸發(fā)溫度,它的蒸發(fā)(汽化)潛熱比較大,此外,高的工作壓力,使壓縮機(jī)吸氣比容較小,單位容積制冷量較大,可以減少尺寸,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。
⑤C02低的臨界溫度,使其在熱泵系統(tǒng)循環(huán)中處于跨臨界狀態(tài)。在放熱過程中較大的溫度滑移,可以和變溫?zé)嵩摧^好的匹配。
C02應(yīng)用研究的一個重要領(lǐng)域是熱泵熱水器(HPWH)。C02跨臨界循環(huán)中氣體冷卻器所具有的較高的排氣溫度,較大的溫度滑移和冷卻介質(zhì)的溫升過程相匹配,使其在熱泵循環(huán)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
通過調(diào)整循環(huán)的排氣壓力,可使氣體冷卻器的排熱過程較好適應(yīng)外部熱源的溫度和溫升需要。研究結(jié)果表明,當(dāng)用環(huán)境空氣作熱源,0℃環(huán)境進(jìn)水溫度8℃,熱水出水溫度為60℃時,該系統(tǒng)COP值高達(dá)4.3.一個更大優(yōu)點(diǎn)是毫無困難的產(chǎn)出90℃的熱水COP值仍較高。而普通的熱泵熱水器限制產(chǎn)水溫度在55℃以下。
因而C02熱泵系統(tǒng)可較好的滿足采暖,空調(diào)和生活熱水的加熱要求。C02作為制冷工質(zhì)在熱泵中的應(yīng)用將有效的解決空調(diào)冷熱源面臨的資源與環(huán)境壓力,應(yīng)用前景良好。
1、開啟空調(diào)調(diào)至制冷模式、且溫度開至最低、風(fēng)速開至最大、這樣有助于壓縮機(jī)快速啟動
2、氟管連接至氟瓶、壓力表輕微開啟一點(diǎn)、這樣可以使管內(nèi)空氣排空、
3、扳手卸掉外機(jī)氟管安全螺絲、《細(xì)管是液體管、加氟是在粗管里加、也就是氣管》然后連接氟瓶上的氟管、
4、在充氟的時候應(yīng)充分考慮大氣溫度的原因、溫度高了氟壓控制在5個壓力、溫度低于30°高于20°可控制在4.5個壓力。
5、卸掉連接管、上緊銅管上的安全螺絲、檢查充氟后的制冷效果
※R-12制冷劑別名R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、二氟二氯甲烷,商品名稱有Freon 12等,中文名稱二氟二氯甲烷,英文名稱Dichlorodifluoromethane,分子式CCl2F2。由于R-12屬于CFC類物質(zhì)(第一批受限的ODS物質(zhì)Class I Ozone-depleting Substances)——對臭氧層有破壞、并且存在溫室效應(yīng),因此在發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家,已經(jīng)停止了在新空調(diào)、制冷設(shè)備上的初裝或舊設(shè)備上的再添加;中國2007年已停止了R12制冷劑的生產(chǎn)、以及在新制冷空調(diào)設(shè)備上的初裝。
R-12主要用途
作為使用最廣泛的中低溫制冷劑,R-12主要應(yīng)用于冰箱、冷柜、飲水機(jī)、汽車空調(diào)、商用空調(diào)、冷庫、商業(yè)制冷、冷凍冷凝機(jī)組等制冷設(shè)備中。二氟二氯甲烷同時還可應(yīng)用于氣霧推進(jìn)劑、物理發(fā)泡劑、配醫(yī)用消毒劑、殺蟲藥發(fā)射劑等。
※R-134a制冷劑別名R134a、HFC134a、HFC-134a、四氟乙烷,商品名稱有SUVA 134a、Genetron 134a、KLEA 134a等,中文名稱四氟乙烷,英文名稱1,1,1,2-tetrafluoroethane,化學(xué)名1,1,1,2-- 四氟乙烷,分子式CH2FCF3。由于R-134a屬于HFC類物質(zhì)(非ODS物質(zhì)Ozone-depleting Substances)——因此完全不破壞臭氧層,是當(dāng)前世界絕大多數(shù)國家認(rèn)可并推薦使用的環(huán)保制冷劑,也是發(fā)文時主流的環(huán)保制冷劑,廣泛用于新制冷空調(diào)設(shè)備上的初裝和維修過程中的再添加。
R-134a主要用途
R-134a作為使用最廣泛的中低溫環(huán)保制冷劑,由于HFC-134a 良好的綜合性能,使其成為一種非常有效和安全的CFC-12的替代品,主要應(yīng)用于在使用 R-12(R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、Freon 12、二氯二氟甲烷)制冷劑的多數(shù)領(lǐng)域,包括:冰箱、冷柜、飲水機(jī)、汽車空調(diào)、中央空調(diào)、除濕機(jī)、冷庫、商業(yè)制冷、冰水機(jī)、冰淇淋機(jī)、冷凍冷凝機(jī)組等制冷設(shè)備中,同時還可應(yīng)用于氣霧推進(jìn)劑、醫(yī)用氣霧劑、殺蟲藥拋射劑、聚合物(塑料)物理發(fā)泡劑,以及鎂合金保護(hù)氣體等。
雖然R134a制冷劑是新裝制冷設(shè)備上替代氟利昂R12最普遍的選擇,但是由于R134a與R12物化性能、理論循環(huán)性能以及壓縮機(jī)用油等均不相同,因此對于初裝為R12制冷劑的制冷設(shè)備的售后維修,如果需要再添加或更換制冷劑,仍然只能添加R12,通常不能直接以R134a替代R12(也就是說通常不可以進(jìn)行換血式的替換)。
※ R-22(二氟一氯甲烷)制冷劑 物化性質(zhì):R22( Freon22,二氟一氯甲烷 Chlorodifuoromethane),分子式CHClF2,分子量86.47。R-22在常溫下為無色,近似無味的氣體,不燃燒、無腐蝕、毒性極微,加壓可液化為無色透明的液體,為 HCFC 型制冷劑。
主要用途:氟利昂-22 ,分子式:CHClF2,分子量:86.47。R-22廣泛用于家用空調(diào)、中央空調(diào)和其它商業(yè)制冷設(shè)備;也可用作聚四氟乙烯樹脂的原料和滅火劑1121的中間體。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,凈重13.6kg/瓶、22.7kg/瓶、400kg/瓶、1000kg/瓶、ISO TANK。
※ R-123(二氯三氟乙烷)制冷劑物化性質(zhì):三氟二氯乙烷(2,2-二氯化-1,1,1-三氟乙烷),分子式CF3CHCl2,分子量152.93,沸點(diǎn) 27.85 ℃,CAS注冊號:306-83-2 ,臭氧層消耗(ODP)0.02,全球變暖潛值(GWP)93,是一種替代R-11(F11)的HCFC型制冷劑。
主要用途:R123 可替代 F-11 和 F-113 作清潔劑、發(fā)泡劑和制冷劑(中央空調(diào)/離心式冷水機(jī)組)。
產(chǎn)品包裝:鋼桶包裝,250kg/桶。
※ R-124(一氯四氟乙烷)制冷劑物化性質(zhì):一氯四氟乙烷CHClFCF3,HCFC-124(R124),分子量136.5,沸點(diǎn)-10.95℃,臨界溫度122.25℃,臨界壓力3.613MPa,破壞臭氧潛能值(ODP)為0.02,全球變暖潛能值(GWP,100 yr)為0.10。
主要用途:HCFC-124(R124)主要用作制冷劑、滅火劑,是混合工質(zhì)的重要組分,可替代 CFC-114。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,13.6kg/瓶。
※ R-141b(二氯一氟乙烷)制冷劑物化性質(zhì):二氯一氟乙烷CH3CCl2F,HCFC-141b,分子量116.95,沸點(diǎn)32.05℃,臨界溫度204.5℃,臨界壓力4.25MPa,破壞臭氧潛能值(ODP)為0.11,全球變暖潛能值(GWP,100 yr)為0.09。
主要用途:該產(chǎn)品可替代 CFC-11 作硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的發(fā)泡劑,替代 CFC-113 作清洗劑,也用于作制冷劑。
產(chǎn)品包裝:鋼桶包裝,20kg/桶,250kg/桶。
※ R-142b(一氯二氟乙烷)制冷劑物化性質(zhì):一氯二氟乙烷CClF2CH3,HCFC-142b,沸點(diǎn)-9.2℃,臨界溫度136.45℃,臨界壓力4.15MPa,在常溫下為無色氣體,略有芳香味,易溶于油,難溶于水。
主要用途:HCFC-142b(R-142b)主要用作高溫環(huán)境下的制冷系統(tǒng),恒溫控制開關(guān)及航空推進(jìn)劑的中間體,還用作化工原料。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,13.6kg/瓶,400kg/瓶,800kg/瓶。
※ R-402A 制冷劑物化性質(zhì):R-402A組成:R-22、R-290及HFC-125,是HCFC服務(wù)型混配制冷劑。符合美國采暖、制冷空調(diào)工程師協(xié)會(ASHRAE)的 A1 安全等級類別(這是最高的級別,對人身體無害);符合美國環(huán)保組織 EPA、SNAP 和 UL 的標(biāo)準(zhǔn)。冷凍機(jī)油建議使用烷基苯 AB(Alkybenzene)合成油。
主要用途:替代R-502用于商用制冷設(shè)備及一些交通制冷設(shè)施,適用于所有 R-502 可正常運(yùn)作的環(huán)境。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,12.2kg/瓶。
主要用途:替代R-502用于大型商用制冷設(shè)備,如制冰機(jī)等。適用于所有 R-502 可正常運(yùn)作的環(huán)境。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,11.8kg/瓶。
※ R-408A 制冷劑物化性能:R408A制冷劑是由R22, R125, R143a 組成的混配工質(zhì),在常溫下為無色氣體,分子量 87.01,沸點(diǎn)-44.4℃,臨界溫度 83.8℃,臨界壓力4.42MPa,破壞臭氧潛能值(ODP)0.016。
主要用途:R408A制冷劑主要用于替代R502。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,10.9kg/瓶。
※ R-409A 制冷劑物化性能:R409A由HCFC-22,HCFC-124和HCFC-142b混合而成,在常溫下為無色氣體。分子量97.4,沸點(diǎn) -34.5℃,臨界溫度106.8℃,臨界壓力4.69MPa, 破壞臭氧潛能值(ODP)0.039。
主要用途:R409A是R12的替代品,主要用于制冷系統(tǒng)。
產(chǎn)品包裝:鋼瓶包裝,13.6kg/瓶。
※R290:化學(xué)名稱丙烷用作感溫工質(zhì);優(yōu)級和一級R290 可用作制冷劑替代R22、R502;
主要用途:用于中央空調(diào)、熱泵空調(diào)、家用空調(diào)和其它小型制冷設(shè)備壓縮機(jī)(R290制冷劑的壓縮機(jī)即將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)),也可以用于金屬氧割氣。
制冷機(jī)中完成熱力循環(huán)的工質(zhì)。它在低溫下吸取被冷卻物體的熱量,然后在較高溫度下轉(zhuǎn)移給冷卻水或空氣。在蒸氣壓縮式制冷機(jī)中,使用在常溫或較低溫度下能液化的工質(zhì)為制冷劑,如氟利昂(飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物),共沸混合工質(zhì)(由兩種氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳?xì)浠衔铮ū?、乙烯等)、氨等;在氣體壓縮式制冷機(jī)中,使用氣體制冷劑,如空氣、氫氣、氦氣等,這些氣體在制冷循環(huán)中始終為氣態(tài);在吸收式制冷機(jī)中,使用由吸收劑和制冷劑組成的二元溶液作為工質(zhì),如氨和水、溴化鋰(分子式:LiBr。白色立方晶系結(jié)晶或粒狀粉末,極易溶于水)和水等;蒸汽噴射式制冷機(jī)用水作為制冷劑。制冷劑的主要技術(shù)指標(biāo)有飽和蒸氣壓強(qiáng)、比熱、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、表面張力等。1960年以后,人們對非共沸混合工質(zhì)的應(yīng)用進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,并已將其用于天然氣的液化和分離等方面。應(yīng)用非共沸混合工質(zhì)單級壓縮可得到很低的蒸發(fā)溫度,且可增加制冷量,減少功耗。 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,因而對制冷劑性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。
制冷劑的代號最早是針對氟里昂而規(guī)定的,發(fā)文時世界上通用的是美國供暖制冷工程協(xié)會于1967年制定的標(biāo)準(zhǔn)(ASHRAE Standard 34-67)中的規(guī)定。這一標(biāo)準(zhǔn)的編號方法是將制冷劑的代號同它的種屬和化學(xué)構(gòu)成聯(lián)系起來,只要知道它的化學(xué)分子式,就可以寫出它的代號。代號是由字母“R”和其后邊的數(shù)字組成的。R代表制冷劑(制冷介質(zhì)) “Refrigerant”,以前F代表氟里昂“Freon”,發(fā)文時都用國際公認(rèn)的R命名制冷劑。
(1)無機(jī)化合物類制冷劑
如氨命名為:R717(分子式NH3)
“7”代表無機(jī)化合物類,17為其分子量的整數(shù)部分。
(2)氟里昂制冷劑
氟里昂是飽和碳?xì)浠衔?烷族)的鹵族元素的衍生物的總稱。
飽和碳?xì)浠衔锏姆肿邮绞牵篊mH2m 2 ,當(dāng)H2m 2 被氟、氯或溴等部分或全部取代后,所得的衍生物就是 CmHnFxClyBrz ,這就是氟里昂的分子通式,且n x y z = 2m 2 。
對于甲烷系,因?yàn)閙 = 1,所以n x y z = 4
對于乙烷系,因?yàn)閙 = 2,所以n x y z = 6
氟里昂的代號是由R(m-1)(n 1)(x)B(z)組成的。如果z = 0 ,則B可以省略,例如:
二氟一氯甲烷,分子式為 CHF2Cl ,m-1=0, n 1=2, x=2, z=0 ,因而代號為 R22。
二氟二氯甲烷,分子式為 CF2Cl2 ,m-1=0, n 1=1, x=2, z=0 ,因而代號為 R12。
(3)飽和碳?xì)浠衔?
代號的編號規(guī)則與氟里昂相同。
如:甲烷為 R50
乙烷為 R170
丙烷為 R290
但丁烷不按上述規(guī)則書寫,而寫成為 R600。
另外,如果屬于同素異構(gòu)物,在代號后邊加字母“a”或在個位數(shù)上加一個數(shù)字,如:異二氟乙烷為 R152a ,異丁烷為 R601等。
(4)環(huán)狀化合物
環(huán)狀有機(jī)化合物是在R后邊加上一個字母“C”,然后按氟里昂的編號規(guī)則書寫,
如:六氟二氯環(huán)丁烷寫作 RC316
八氟環(huán)丁烷寫作 RC318等。
(5)非飽和碳?xì)浠衔锛八鼈兊柠u族元素衍生物
這一類制冷劑在R后邊先寫一個“1”,然后按氟里昂的編號規(guī)則書寫。
如:乙烯為 R1150
丙烯為 R1270
二氟二氯乙烯為 R1112a等。
(6)共沸制冷劑
由兩種或兩種以上互溶的單組分物質(zhì),在常溫下按一定的質(zhì)量比或容積比混合而成的制冷劑。它的性質(zhì)與單一制冷劑的性質(zhì)一樣,在恒定的壓力下具有恒定的蒸發(fā)溫度,且氣相和液相的組份液相同。
共沸制冷劑在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在R后邊的第一個數(shù)字為 “5”,其后邊的兩位數(shù)字按實(shí)用的先后次序編號。
如:R500、R501、R502…… R507
(7)非共沸制冷劑
由兩種或兩種以上相互不形成共沸溶液的單一制冷劑混合而成的溶液,溶液被加熱時,在一定的蒸發(fā)壓力下,較易揮發(fā)的組份蒸發(fā)的比例大,難揮發(fā)的組份蒸發(fā)的比例小,因之,氣、液兩相的組成不相同,且制冷劑在蒸發(fā)過程中溫度是變化的,在冷凝過程中也有類似的特性。
在制冷劑編號標(biāo)準(zhǔn)中對非共沸制冷劑還未加以編號,只是留出R后邊的400號的編號順序,供增補(bǔ)編號使用。
如: R400、R401、R402、…R411
按蒙特利爾議定命名:
區(qū)分氟利昂對大氣臭氧層的破壞程度。
CFC(氯氟化碳):不含氫,公害物,嚴(yán)重破壞臭氧層禁用
如:CF2Cl2 ——R12———CFC12
CFCl3 ——R11———CFC11
HCFC(氫氯氟化碳):含氫,低公害物質(zhì)屬于過渡性物質(zhì)
如:CHF2Cl——R22———HCFC22
HFC(氫氟化碳):不含氯,無公害作為替代物,待研究開發(fā)
如:C2H2F4——R134a——HFC134a
發(fā)文時使用的制冷劑已達(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:
(代號: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℃時也絕不可能超過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從氨液中析出而凍結(jié),故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用,但氨液中含有水分后,對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。
純氨對潤滑油無不良影響,但有水分時,會降低冷凍油的潤滑作用。氨在潤滑油中不易溶解,故要在裝置中設(shè)置油分離器,減少潤滑油進(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。
純氨對鋼鐵無腐蝕作用,但當(dāng)氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金(磷青銅除外),故在氨制冷系統(tǒng)中對管道及閥件均不采用銅和銅合金。
液氨透明無色,氨蒸氣無色,有強(qiáng)烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性,當(dāng)氨液飛濺到皮膚上時會引起凍傷。當(dāng)空氣中氨蒸氣的容積達(dá)到0.5-0.6%時可引起爆炸。故機(jī)房內(nèi)空氣中氨的濃度不得超過0.02mg/L。
氨在常溫下不易燃燒,加熱至350℃時,分解為氮和氫氣,氫氣與空氣中的氧氣混合后會發(fā)生爆炸。與空氣混合的體積分?jǐn)?shù)在11%-14%時即可燃燒。在16%-25%時遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時,人在其中停留半小時就會中毒。
氨極溶于水,0℃時每升水能溶解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,人在其中停留半個小時即可中毒,達(dá)到11%~13%時即可點(diǎn)燃,達(dá)到16%時遇明火就會爆炸。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、流動阻力小,泄漏時易發(fā)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是:有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸,對銅及銅合金有腐蝕作用。
(代號: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是一種無色、透明、沒有氣味,幾乎無毒性、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80%時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時,則分解出對人體有害的氣體。
R12能與任意比例的潤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,會造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。
(代號: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,利用R22比R12適宜,故發(fā)文時R22被廣泛應(yīng)用于-40~-60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。
(代號: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,所以對制冷系統(tǒng)不利,即使有少量水分存在,在潤滑油等的作用下,將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳,將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用,或產(chǎn)生“鍍銅”作用,所以R134a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,僅對鋅有輕微的作用。
R134a 是發(fā)文時國際公認(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),也可以用來配置其他混合致冷劑,如 R 404a 和 R 407c 等。
物化特性:R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑,常溫常壓下為無色氣體,貯存在鋼瓶內(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)。
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,無色氣體,貯存在鋼瓶內(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。
發(fā)文時尚不公開配方,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
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),因此對大氣無污染、對臭氧層無破壞和溫室效應(yīng)幾乎為零。
1.按成分有以下幾種。
(1) 無機(jī)化合物。水、氨、二氧化碳等。
(2) 飽和碳?xì)浠衔锏难苌?,俗稱氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12, R22, R134a等。
(3) 飽合碳?xì)浠衔?。如丙烷,異丁烷?
(4) 不飽和碳?xì)浠衔?。如乙烯,丙烯等?
(5) 共沸混合制冷劑。如R502等。
(6) 非共沸混合制冷劑。如R407c,R410等。
通常按照制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度,又分為高、中、低溫三類。標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度是指標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的蒸發(fā)溫度,也就是沸點(diǎn)。
(1) 高溫(低壓):標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度(tS)>0℃,冷凝壓力(PC)≦0.2~0.3Mpa,常用的R123等。
(2) 中溫(中壓):0℃> tS>-60℃,0.3Mpa< PC<2.0 Mpa,常用的有氨,R12, R22, R134a,丙烷等。
(3) 低溫(高壓):tS≦-60℃,常用的有R13,乙烯, R744(CO2)等。
2.編號,命各標(biāo)示方法;
按照國際統(tǒng)一規(guī)定用字母“R”代表制冷劑,加上后面的數(shù)字和字母組成在GB7778-1987中做了明確規(guī)定。簡述如下:
(1) 無機(jī)化合物。
規(guī)定為R700加上無機(jī)化合物的相對分子質(zhì)量的整數(shù)部分組成
NH3(氨) H2O(水) CO2(二氧化碳)
分子量 17 18 44
編號 R717 R718 R744
(2)氟利昂和烷氫類:
烷氫類化合物的分子通式:CmH2m 2
氟利昂是飽合碳?xì)浠衔?烷族)的鹵族元素衍生物的總稱,分子通式為R(m-1)(n 1)(X),若有Br(溴)原子,再加字母B和原子數(shù),若(m-1)=0,則“0”略去不寫。
下面列舉幾種編號
名稱 分子式 m,n,x,z值 編號
一氯二氟甲烷 CHF2Cl m=1,n=1,x=2,z=0 R22
二氯三氟乙烷 C2HF3 Cl2 m=2,n=1,x=3,z=0 R123
三氟一溴甲烷 CF3Br m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1
丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0,z=0 R290
(3)混合制冷劑。
混合制冷劑以獲取命名的順序編號的
共沸混合制冷劑編號為R5,從R500開始R501,R502等。
非共沸混合制冷劑編號為R4,從R401,R404,R410等。
同素異構(gòu)體加注小寫數(shù)字母,如CHF2-CHF2 R134,CF3-CH2F R134a
3. 常用制冷劑性質(zhì)
(1) 氨:標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-33.4℃,凝固溫度為-77.7℃,壓力適中,單位容積制冷量大,流動阻力小,熱導(dǎo)率大。價格低廉對大氣臭氧層無破壞作用,故被廣泛應(yīng)用在蒸發(fā)溫度-65℃以上的大中型制冷機(jī)中。
缺點(diǎn)是毒性較大,可燃,可爆,有強(qiáng)烈刺激性臭味,等熵指數(shù)較大,對鋅銅有腐蝕作用。
(2) 氟利昂:重點(diǎn)分析熱水器發(fā)文時常用的
1)R22:對大氣臭氧層有輕微破壞作用,并產(chǎn)生溫室效應(yīng),被列為第二批限用禁用的制冷劑。我國將在2040年1月1日起禁止生產(chǎn)和使用。
R22是應(yīng)用最廣泛的中溫制冷劑,沸點(diǎn)-40.8℃,凝固點(diǎn)-160℃,無色,氣味弱,不燃燒,不爆炸,屬安全制冷劑。它與潤滑油部分互溶,需采取回油措施。
2)R142b.沸點(diǎn)較高-9.25℃.凝固點(diǎn)-130.8℃最大特點(diǎn)是在很高的冷凝溫度下,冷凝壓力并不高。如80℃時只有1.35 Mpa,因此它適合在熱泵裝置和高環(huán)境溫度下使用。
對大氣臭氧層有微弱的破壞作用,也將在2040年禁用。
3)R134a。沸點(diǎn)-26.5℃,凝固點(diǎn)-101℃,無色,無味,不燃,不爆,
但與礦物性潤滑油不相溶,必須采用聚脂類合成油(如聚烯烴乙二醇),與丁腈橡膠不相溶,故密封件須改為聚丁腈橡膠,吸水性較強(qiáng),易與水反映生成酸,腐蝕管絡(luò)及壓縮機(jī),對系統(tǒng)干燥度要求更高,系統(tǒng)中的干燥劑要換成XH-7或XH-9分子篩。壓縮機(jī)電機(jī)線圈絕緣材料必須加強(qiáng)絕緣等級,是一種不太成熟的制冷劑。
4)發(fā)文時認(rèn)為較有前途的R22潛代品為R407c和R410A。
R407c是R32R125 R134a 以23:25:52的質(zhì)量百分比組成的三元非共沸制冷劑,蒸發(fā)壓力和制冷壓力與R22非常接近。但在制熱工況下單位容積制冷量和COP都小于R22。在相同設(shè)計(jì)運(yùn)行能力的熱泵熱水系統(tǒng)中,采用R407c熱水加熱系統(tǒng)耗功明顯高于R22系統(tǒng)。使得在高水溫時COP低于R22系統(tǒng)。
R410A是R32和R125按照50:50的質(zhì)量百分比組成的近共沸混合制冷劑。其溫度滑移不超過0.2℃,這給制冷劑充灌,設(shè)備更換提供了方便。但是R410A制熱工況下的COP 比R22約小9%,其蒸發(fā)壓力,冷凝壓力以及容積制冷量都比R22大的多,同溫度下它的壓力值比R22約高60%,傳熱性能及流動性較好。不能直接用于R22系統(tǒng)。必須重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī),換熱器,管路和系統(tǒng)。
5)C02制冷劑
綠色環(huán)保天然工質(zhì)C02以其無毒,對臭氧層無影響,不產(chǎn)生溫室效應(yīng)和良好的熱力學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),再度受到人們的重視。此外,C02給臨界環(huán)境系統(tǒng)所具有的較高的排氣溫度和氣體冷卻器較大的溫度滑移。它在熱泵熱水器領(lǐng)域具有其他工質(zhì)無法比擬的優(yōu)勢。
主要優(yōu)勢:
① 無毒,不可燃。具有很好的安全性。消耗臭氧潛能值ODP=0,全球變暖潛能值GWP=1,有著良好的的經(jīng)濟(jì)性,而不存在回收問題,具有環(huán)境友好性。
② 物理化學(xué)性能穩(wěn)定。與潤滑油共溶性良好。粘度很低,這樣可以提高流速,壓降不會太大,改善傳熱,進(jìn)一步減小部件尺寸和系統(tǒng)重量。
③ 絕緣指數(shù)(K)值較高,雖有使壓縮機(jī)排氣溫度偏高的問題,但符合制取較高溫度熱水的要求。同時,由于C02低于工作壓力P0很高,壓縮機(jī)壓縮比相對其他系統(tǒng)低的多,壓縮機(jī)效率高。
④ C02分子量比高分子化合物的小得多,因此相對于一定的蒸發(fā)溫度,它的蒸發(fā)(汽化)潛熱比較大,此外,高的工作壓力,使壓縮機(jī)吸氣比容較小,單位容積制冷量較大,可以減少尺寸,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。
⑤ C02低的臨界溫度,使其在熱泵系統(tǒng)循環(huán)中處于跨臨界狀態(tài)。在放熱過程中較大的溫度滑移,可以和變溫?zé)嵩摧^好的匹配。
C02應(yīng)用研究的一個重要領(lǐng)域是熱泵熱水器(HPWH)。C02跨臨界循環(huán)中氣體冷卻器所具有的較高的排氣溫度,較大的溫度滑移和冷卻介質(zhì)的溫升過程相匹配,使其在熱泵循環(huán)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
通過調(diào)整循環(huán)的排氣壓力,可使氣體冷卻器的排熱過程較好適應(yīng)外部熱源的溫度和溫升需要。研究結(jié)果表明,當(dāng)用環(huán)境空氣作熱源,0℃環(huán)境進(jìn)水溫度8℃,熱水出水溫度為60℃時,該系統(tǒng)COP值高達(dá)4.3.一個更大優(yōu)點(diǎn)是毫無困難的產(chǎn)出90℃的熱水COP值仍較高。而普通的熱泵熱水器限制產(chǎn)水溫度在55℃以下。
因而C02熱泵系統(tǒng)可較好的滿足采暖,空調(diào)和生活熱水的加熱要求。C02作為制冷工質(zhì)在熱泵中的應(yīng)用將有效的解決空調(diào)冷熱源面臨的資源與環(huán)境壓力,應(yīng)用前景良好。
R407C,R410A,R22的一般性質(zhì)和理論循環(huán)的比較表 |
|||
參數(shù) |
R407C |
R410A |
R22 |
成分 |
HFC32/125/134a |
HFC32/125 |
HcFC22 |
質(zhì)量混合比例 |
23/25/52 |
50/50 |
100 |
相對分子量 |
86.2 |
72.59 |
86.48 |
標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)℃ |
-43.77 |
-51.56 |
-40.76 |
凝固點(diǎn)℃ |
-115 |
-160 |
|
臨界溫度℃ |
86.08 |
70.22 |
96 |
臨界壓力Mpa |
4.653 |
4.852 |
4.974 |
臨界密度Kg/m^3 |
506 |
547.5 |
525 |
飽和液體密度Kg/m^3 |
1137.6 |
1060.2 |
1191 |
飽和蒸汽密度Kg/m^3 |
51.374 |
65.97 |
44.44 |
粘度(飽和液體)mPa.s |
0.164 |
0.178 |
0.178 |
粘度(飽和汽體)mPa.s |
0.0128 |
0.0132 |
0.0128 |
比熱容(飽和液體) KJ/(Kg.K) |
1.53 |
1.692 |
1.256 |
比熱容(飽和汽體) KJ/(Kg.K) |
1.143 |
1.306 |
0.662 |
蒸發(fā)潛熱KJ/Kg |
185.11 |
186.85 |
233.5 |
導(dǎo)熱系數(shù)(飽和液體) W/(m.K) |
0.0863 |
0.081 |
0.0869 |
導(dǎo)熱系數(shù)(飽和汽體) W/(m.K) |
0.0131 |
0.0128 |
0.0113 |
ODP |
0 |
0 |
0.0113 |
GWP |
1500 |
1700 |
1700 |
理論循環(huán)數(shù)據(jù) |
|||
蒸發(fā)壓力Kpa |
499 |
804 |
498 |
冷凝壓力Kpa |
2112 |
3061 |
1943 |
溫度滑移 |
4.3 |
0.07 |
0 |
排氣溫度 |
67.4 |
72.5 |
70.3 |
制冷COP |
3.94 |
3.69 |
4.14 |
容積制冷量KJ/m^3 |
2947 |
4190 |
3010 |
制熱COP |
5.03 |
4.69 |
5.14 |
容積制熱量KJ/m^3 |
3762 |
5326 |
3737 |
設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝的對比 |
|||
R22 |
R407C |
R410A |
|
壓縮機(jī) |
專用壓縮機(jī) 潤滑油更換為POE,PVE |
同407C |
|
冷凝器 |
·系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力增大到3.3Mpa, 對銅管壓力重新校核 ·增大換熱面積,加大風(fēng)扇,降低冷凝溫度 ·增對溫度滑移,采用介質(zhì)與空氣逆向流動 |
當(dāng)冷凝壓力增大60%,系統(tǒng)耐壓增加到4.15Mpa,相應(yīng)采用直徑8mm,7mm銅管 |
|
蒸發(fā)器 |
·銅管耐壓重新校核 ·通過改變換熱器結(jié)構(gòu),流動提 高換熱系數(shù) |
銅管的耐壓重新校核 |
|
節(jié)流裝置 |
·采用膨脹閥, ·節(jié)流毛細(xì)管加工精度提高,直徑加大 |
·節(jié)流裝置的耐壓重新校核 ·采用膨脹閥,節(jié)流毛細(xì)管加工精度提高,直徑加大 |
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四通閥 |
專用 |
專用 |
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銅管 |
系統(tǒng)耐壓提高10% 提高壁厚 |
銅管耐壓重新校核 厚度提高到0.7mm以上 |
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干燥過濾器 |
HFC32的分子直徑小,采用分子篩XH-10C,11C過濾器 |
同407C |
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高分子材料 |
CR 合 成橡膠 |
HNBR 合成橡膠 |
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兩器加工 |
殘留水分,雜質(zhì)減少 加工設(shè)備改用POE揮發(fā)油 |
殘留水分,雜質(zhì)減少 加工設(shè)備改用POE揮發(fā)油 |
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焊接工藝 |
采用氯離子助焊劑 |
采用氯離子助焊劑 |
在蒸汽壓縮式制冷機(jī)中,制冷劑選擇除了要有較好的熱力性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)外,更應(yīng)具有優(yōu)良的環(huán)境特性。具體要求如下:
(1)對人類生態(tài)環(huán)境無破壞作用。不破壞大氣臭氧層,不產(chǎn)生溫室效應(yīng)。
(2)臨界溫度較高。在常溫或普通低溫下能夠液化。希望臨界溫度比環(huán)境溫度高的多,才能減少制冷劑節(jié)流損失,提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)性。
(3)在工作溫度范圍內(nèi),具有適當(dāng)?shù)娘柡险羝麎毫?,最起碼蒸發(fā)壓力不得低于大氣壓力,以免外部空氣滲入系統(tǒng)中;冷凝壓力不宜過高,否則會引起壓縮機(jī)耗功增加,并要求系統(tǒng)具有較高的承壓能力,增加設(shè)備成本。
(4)單位容積制冷量大??梢詼p少壓縮機(jī)輸氣量。
(5)粘度和密度小。減少系統(tǒng)中流動阻力損失。
(6)熱導(dǎo)率高??梢蕴岣邠Q熱器的傳熱系數(shù),減少換熱設(shè)備的傳熱面積降低材料消耗。
(7)不燃燒,不爆炸,無毒。對金屬材料不腐蝕,對潤滑油不發(fā)生化學(xué)作用,高溫下不分解。
(8)等熵指數(shù)小??山档团艢鉁囟?,減少壓縮過程耗功,有利安全運(yùn)行和提高使用壽命。
(9)凝固溫度低。避免在蒸發(fā)溫度下出現(xiàn)凝固。
(10)具有良好的絕緣性能。
(11)價格低易獲得。
(12)單位容積壓縮功小。
發(fā)文時,完全滿足以上十二項(xiàng)要求的制冷劑還未發(fā)現(xiàn)。但選擇時,可以根據(jù)用途使用條件等加以全面考量。
如小型封閉壓縮機(jī)家用裝置,多選用氟制冷劑。大型工業(yè)制冷多選用氨,石油化工多選用碳?xì)浠衔铩?
空氣工作介質(zhì)已應(yīng)用在住宅、車輛、及以渦輪飛機(jī)的空調(diào)及(或)冷卻系統(tǒng)中??諝夤ぷ鹘橘|(zhì)沒有廣為使用的原因,是因?yàn)橐话阏J(rèn)為空氣作為工作介質(zhì)時效率很低,不是可以實(shí)際使用的工作介質(zhì)。
不過配合適當(dāng)?shù)膲嚎s及膨脹技術(shù),可以提升空氣工作介質(zhì)的效率,這種情形下空氣就是可以實(shí)際使用的工作介質(zhì)??諝夤ぷ鹘橘|(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是不會污染或破壞環(huán)境,對動植物的可能傷害非常的?。ìF(xiàn)有的空氣冷卻方式會把微量的油或潤滑劑排放到大氣中)。
制冷劑的選用是一個比較復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題,需要考慮的因素很多,選擇時應(yīng)根據(jù)具體情況,進(jìn)行全面的技術(shù)分析。
1.考慮環(huán)保的要求。
必須選用符合國家環(huán)保法規(guī)的制冷劑。
2.考慮制冷溫度的要求。
根據(jù)制冷劑溫度和冷卻條件的不同,選用高溫(低壓)、中溫(中壓)、低溫(高壓)制冷劑。通常選擇的制冷劑的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度要低于制冷溫度10℃。選擇制冷劑還應(yīng)考慮制冷裝置的冷卻條件、使用環(huán)境等。運(yùn)行中的冷凝壓力不應(yīng)超過壓縮機(jī)安全使用條件的規(guī)定值。汽車空調(diào)只能用車外空氣做冷卻介質(zhì),對其產(chǎn)生影響的氣溫、風(fēng)速、太陽輻射、熱輻射等因素?zé)o不在頻繁發(fā)生變化,其運(yùn)行條件決定它只能選用高溫(低壓)制冷劑,過去選用R12,發(fā)文時大多選用R134a。
3.考慮制冷劑的性質(zhì)。
根據(jù)制冷劑的熱力性質(zhì)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),選用那些無毒、不爆炸、不燃燒的制冷劑;選用制冷劑應(yīng)傳熱好、阻力小、與制冷系統(tǒng)用材料相容性好。
4.考慮壓縮機(jī)的類型。
不同的制冷壓縮機(jī)的工作原理有所不同。體積式壓縮機(jī)是通過縮小制冷劑蒸氣的體積提高其壓力的,一般選用單位體積制冷量大的制冷劑,如R134a,R22等。 制冷劑的種類很多,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步.新工質(zhì)不斷出現(xiàn),以適宜于不同的制冷裝置。
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)被冷卻介質(zhì)(水或空氣等)吸收的熱量而汽化,在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。如氨和水、溴化鋰和水等;蒸汽噴射式制冷機(jī)用水作為制冷劑。
制冷劑價格上升主要有三個因素:首先是國家將螢石提升為戰(zhàn)略性資源,對其實(shí)行了保護(hù)性開發(fā);其次是空調(diào)(包括汽車空調(diào))消費(fèi)量的增加帶動了對制冷劑的需求;最后還有資金炒作的因素。制冷劑價格上升還有一個國際因素,根據(jù)《蒙特利爾議定書》,2010年發(fā)達(dá)國家的低端制冷劑(如R22)產(chǎn)能已基本關(guān)停,發(fā)達(dá)國家不再使用R22作為制冷劑,但R22作為下游含氟聚合物的主要原料,其對R22的需求依然存在。由于發(fā)展中國家對R22完全淘汰還要等到2030年,因此這對發(fā)展中國家的制冷劑生產(chǎn)商來說也是一個利好。發(fā)文時R22的供需缺口至少維持至2013年,也意味著制冷劑的行業(yè)景氣至少還能持續(xù)兩年時間。
我國空調(diào)行業(yè)使用較多的制冷劑是HCFC物質(zhì)R22。R290與R22的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、臨界點(diǎn)等基本物理性質(zhì)非常接近,具備替代R22的基本條件。在飽和液態(tài)時,R290的密度比R22小,因此相同容積下R290的灌注量更小,試驗(yàn)證明相同系統(tǒng)體積下R290的灌注量是R22的43%左右。另外,由于R290的汽化潛熱大約是R22的2倍左右,因此采用R290的制冷系統(tǒng)制冷劑循環(huán)量更小。R290具有良好的材料相容性,與銅、鋼、鑄鐵、潤滑油等均能良好相容。未來我國還將進(jìn)一步加大使用R290制冷劑的空調(diào)產(chǎn)線改造示范試點(diǎn)力度。隨著對R290應(yīng)用技術(shù)研究的不斷深入、使用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,環(huán)保型制冷劑R290未來將擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。
在壓縮式制冷劑中廣泛使用的是氨、氟里昂和烴類。
按照化學(xué)成分,制冷劑可分為五類:無機(jī)化合物制冷劑、氟里昂、飽和碳?xì)浠衔镏评鋭⒉伙柡吞細(xì)浠衔镏评鋭┖凸卜谢旌衔镏评鋭?/p>
根據(jù)冷凝壓力,制冷劑可分為三類:高溫(低壓)制冷劑、中溫(中壓)制冷劑和低溫(高壓)制冷劑。
這類制冷劑使用得比較早,如氨(NH3)、水(H2O)、空氣、二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)等。對于無機(jī)化合物制冷劑,國際上規(guī)定的代號為R及后面的三位數(shù)字,其中第一位為"7"后兩位數(shù)字為分子量。如水R718...等。
氟里昂是飽和碳?xì)浠衔镏腥炕虿糠致仍?Cl)、氟(F)和溴(Br)代替后衍生物的總稱。國際規(guī)定用"R"作為這類制冷劑的代號,如R22...等。又有人稱之為氟利昂的。
這類制冷劑中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和環(huán)狀有機(jī)化合物等。
這類制冷劑中主要是乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和它們的鹵族元素衍生物,它們的R后的數(shù)字多為"1",如R113、R1150...等。
根據(jù)制冷劑常溫下在冷凝器中冷凝時飽和壓力Pk和正常蒸發(fā)溫度T0的高低,一般分為三大類:
1.低壓高溫制冷劑。適用于空調(diào)系統(tǒng)的離心式制冷壓縮機(jī)中。
2.中壓中溫制冷劑。如R717、R12、R22等,這類制冷劑一般用于普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷壓縮機(jī)中。
3.高壓低溫制冷劑。如R13(CF3Cl)、R14(CF4)、二氧化碳、乙烷、乙烯等,這類制冷劑適用于復(fù)迭式制冷裝置的低溫部分或-70℃以下的低溫裝置中。
HFO1234y制冷劑是含有H與F的碳化物,因此也屬于HFC氟利昂制冷劑。但是由于其GWP值很小,因此霍尼韋爾與杜邦公司向美國ASHRAH建議稱它為HFO族,“O”代表烯烴(olefin)。HFO(次氟酸)制冷劑是第四代基於氟的制冷劑。
2008年6月10日至12日,SAE(美國汽車工程師協(xié)會)在亞利桑那州斯科戴爾市召開的汽車空調(diào)制冷劑替代方案大會上,承認(rèn)了HFO 1234yf制冷劑的可行性,HFO1234yf 將在未來成為全球最主要的汽車空調(diào)制冷劑壟斷市場。
在制冷劑壓縮循環(huán)的制冷系統(tǒng)中,在機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中,壓縮機(jī)吸氣口存在液態(tài)制冷劑的情形稱為制冷劑回液。可能造成的原因有制冷劑充注量過大,蒸發(fā)器風(fēng)扇或者水泵故障,膨脹閥開度過大等原因。制冷劑回液對壓縮機(jī)可靠性產(chǎn)生不利影響。
制冷劑回液(flood back) 是制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見的應(yīng)當(dāng)避免的情形。在所有設(shè)計(jì)工況下,應(yīng)盡量避免出現(xiàn)制冷劑回液。