冷源讲课提纲2014

1、冷热源工程讲课提纲第一篇 冷源及冷源设备§1 制冷的基本知识§1-1 概 述一. 制冷发展简史 人类最早的制冷方法是利用自然界存在的天然冷源，如冰、深井水等。 现代制冷技术作为一门技术科学，是19世纪中、后期发展起来的，迄今大约有一百多年的历史。 1834年美国人波尔金斯（Perkins）制成第一台用乙醚为工质的制冷机，它是现代蒸气压缩式制冷机的雏形，这台机器的重要进步是实现了闭合循环。 1844年美国医生高里（Gorier）用封闭循环的空气制冷机为发烧病人建立了一座空调站。 1860年法国人卡列（Care）发明了氨水吸收式制冷系统。 1874年林德（Linder）设计成功

2、氨制冷机，被公认为制冷机的始祖，这些都对制冷技术的发展起了重大作用。 1913年美国工程师拉森（Laves）制造出世界上第一台手操纵家用电冰箱。 1926年美国奇异（G.E.）公司经过11年的试验，研制成功了世界上第一台全封闭式制冷系统的自动电冰箱。 1927年家用吸收式冰箱问世。 旧中国的制冷工业基本上是空白。解放后，我国的制冷工业得到飞速发展。 1954年生产出第一台电冰箱。 1958年试制成功制冷量为1163kW的离心式制冷压缩机。 1960年代开始自行设计制造高速多缸的活塞式制冷压缩机，并相继在各大城市建立起了制冷机厂，逐步形成了制冷行业。 1964年第一机械工业部制定了5种缸径的中小

3、型活塞式制冷压缩机系列标准，实现了活塞式制冷压缩机的标准化、通用化。 1971年试制成功螺杆式制冷压缩机。二. 制冷的方法及分类“制冷”就是使自然界的某一物体或某个空间达到低于周围环境的温度，并使它维持在这个温度。 1.相变制冷(1) 融化制冷 1atm 水冰 熔解热=334.9KJ/ t=0(2) 气化制冷 1atm 氨 气化潜热=1370KJ/ t0=33.4(3) 升华制冷 1atm 干冰 升华潜热=573.6KJ/ t=78.92.气体绝热膨胀制冷(1) 膨胀机绝热膨胀 T2 = ( P2/ P1 )K-1/K K绝热指数 T1 P1 T1 T2 P2(2) 绝热节流膨胀焦耳-汤姆逊效

4、应 3.温差电制冷珀尔帖效应 按照不同的制冷温度要求，制冷技术可分为四类。1.普通制冷（普冷）：低于环境温度至-100（173K）。2.深度制冷（深冷）：-100（173K）至-200（73K）。3.低温制冷（低温）：-200（73K）至-268.95（4.2K）。4.极低温制冷（极低温）：低于4.2K。三. 制冷技术的应用1. 空气调节工程2. 食品的冷加工、冷藏和冷藏运输 当前冷库快速发展的动力： 进入小康社会，人们的生活节奏向着快速、便捷发展，冷冻方便食品的需求日益增大。目前发达国家的冷冻食品人均占有量为2060kg，而我国则只有10kg不到。因此我国的冷冻方便食品将会更快发展，需要更大

5、的冷库容量来进行贮藏和周转。在低温物流的带动下，全国各地的风味食品、冷鲜食品、果蔬等相互交流互补，形成了跨地区、反季节的消费形势。因此，生产和销售均需要有冷库作为贮藏和周转的手段。我国的果蔬、畜牧、水产等食品逐年以较快速度增长，需要有较大的冷库容量来进行季节性贮存，以满足十三亿人口的需要。目前我国的水果、蔬菜损耗在2030%（发达国家为5%），每年腐烂损耗的果蔬几乎可满足两亿人口的基本营养需求。这种情况应通过加快冷库建设来彻底得到改变。食品卫生法的贯彻实施，要求冷藏链来保证食品的质量。在冷藏链中，冷库无论是在量还是时间上都占有决对的重要性。农村人口的城镇化，农村生活水平的提高，冷食品不仅城市的

6、需求量增大，而且农村的需求量也在逐年增长。只有新建更多的冷库才能满足冷食品向广大的农村市场扩展。城市生活水平的提高，高端水果、蔬菜市场应运而生，带动了高端水果、蔬菜反季节高价销售，也带动了特种冷库，如气调库的发展。由于市场经济的发展，我国上世纪六十年代和七十年代修建的冷库已基本报废倒闭。直到本世纪初才由股份制企业和私人企业修建了一些库容量不大的冷库。因此，我国的冷库发展存在一个断层，欠账太多，跟不上国民经济的发展，尤其是西部地区。因此，冷库建设近期应有一个更快的步伐。最近国家发改委发布的农产品冷链物流发展规划指出：“全国现有冷藏库近2万座，冷库总容量880万吨。其中冷却物冷藏量140万吨，冻结

7、物冷藏量740万吨。”“长期以来，我国农产品产后损失严重。果蔬、肉类、水产品流通腐损率分别达到2030%、12%、15%。仅果蔬一类每年损失就达1000亿元以上。”“欧、美、加、日等发达国家肉禽冷链流通率已经达到100%，蔬菜、水果冷链流通率也达到95%以上，而我国大部分生鲜农产品仍在常温下流通。”“我国人均冷库容量仅7kg。”“现有冷冻冷藏设施普遍陈旧老化，且区域分布不平衡。大型农产品批发市场、区域性农产品配送中心等关键物流节点缺少冷冻冷藏设施。”“到2015年，推动全社会通过改造、扩建和新建，增加冷库容量1000万吨。”这是冷库建设难逢的好机遇。3. 机械、电子工业4. 医疗卫生事业5.

8、土木工程6. 体育事业室内人工滑雪场制冷工艺室内人工滑雪场如下图所示。室内人工滑雪场就是要在不同地区、不同季节均能在室内制造出北方冬季高山积雪的情景，供游乐者在雪地上滑雪、戏雪，或进行冰雕展示。让游乐者在南方的夏季也有一种全新的感受。为此，室内人工滑雪场内必须通过机械制冷的方法维持全年室内气温在15，并通过造雪机在整个滑雪场的地面上形成不小于30厘米厚度的积雪。室内人工真冰滑冰场制冷工艺室内人工真冰滑冰场如下图所示。室内人工真冰滑冰场同样是要在不同地区、不同季节均能在室内模拟出北方寒冷时节江河、湖泊结冰的场景，供游乐者在冰面上滑冰、进行溜石比赛，或进行冰上舞蹈表演，让游乐者一年四季均能体验到北

9、方冬季专有的体育运动项目。为满足游乐者上述需要，必须通过人工制冷盘管将冰场内40毫米左右厚度的水层冻结成一块表面平整的冰块，并保持冰面温度全年在5，而滑冰场内的气温始终保持在常温。7. 日常生活方面四. 空气调节用制冷技术的发展方向1. 新型制冷工质的研究2. 蓄冷技术和集中供冷3. 制冷机的种类和型式4. 计算机在制冷技术上的应用§1-2 理想制冷循环逆卡诺循环两点说明： 1参考工程热力学教材“逆卡诺循环及卡诺定理”；“蒸气压缩式制冷”，复习“热力第一定律”；“热力第二定律”。 2重温TS图。 饱和液点A： hA=AB0CA 两相区的点D： hD=DH0CAD 气相区的点E： hE

10、=EF0CGKE一逆卡诺循环 循环四个热力过程： 12 绝热等熵压缩 耗功量Wc 23 无温差的等温放热 Tk=C 34 等熵膨胀 得功量We 41 无温差的等温吸热 T0=C四个热力指标：1 单位质量的制冷量q0q0= T0(S1-S4)2单位质量的放热量qk qk= q0+Wqk= Tk(S2-S3)= Tk(S1-S4)3 单位质量消耗的功WW=Wc- We= qk- q0=( Tk- T0)( S1-S4)4.制冷系数c T0(S1-S4) T0 c= q0/W= = = f(T0，Tk) ( Tk- T0)( S1-S4) ( Tk- T0) T0 Tk c 热泵装置的供热系数 qk

11、 q0 W c= = = c 1 W W二有温差传热的逆卡诺循环 在图15中，设： 在冷凝器中：Tk冷却剂的平均温度 Tk工质的冷凝温度 Tk冷凝器的传热温差 在蒸发器中：T0被冷却物的平均温度 T0工质的蒸发温度 T0蒸发器的传热温差 循环12341与循环12341比较：1 q0 =41654 =4165 4= T0(S6-S5) = T0(S6-S5)2 W =W W=1234112341 q0 q03 c= < =cW W T0 c= TkT0 T0 T0T0 c= TkT0 （TkTk）（T0T0）4 热力完善度 不可逆循环的实际制冷系数 = c 相同温度区间的可逆循环的制冷系数

12、 三具有变温热源的理想制冷循环 劳伦兹循环§1-3 蒸气压缩式制冷的理论循环 循环12341蒸气压缩式制冷的理论循环（基本理论循环或简单饱和循环）一 蒸气压缩式制冷的理论循环两个定压过程41和23；一个绝热压缩过程12；一个绝热节流过程34。 与理想循环比较，有三个不同特点：1 蒸发器和冷凝器中是等压、有温差的传热过程；2 节流代替等熵膨胀；3 干压缩代替湿压缩。（一）膨胀阀（节流阀）代替膨胀机 原因：1 膨胀功很小，没有回收价值；2 膨胀机制造困难；3 节流阀简单，方便。热力性能分析： 绝热节流过程34：h3=h4 T4=T0 X4>X4 闪发蒸气（或闪发气体）节流中产生的对

13、制冷不起作用的蒸气。 理想循环123 41与采用节流阀的湿压缩循环123 4 1相比：1 制冷量减少了q0理：q0= T0（SaSb）节：q0= T0（SaSb）q0= T0（SbSb）=b44bb= h4h4= h3h42 多耗功W 理：W= Wc- We=( Tk- T0) （SaSb） 节：W= Wc= h2h1=123 0 1压气机和动力机在绝热情况下所消耗或输出的功量可用过程前后的焓差来表示。W= We= h3h4=q03 降低 q0 T0理：c= = Wc- We Tk- T0 q0节：节= Wc 节节<c 节= <1c 这种由于节流阀代替了膨胀机后，制冷系数的降低，热

14、力完善的减小，被称为节流损失。 （二）干压缩代替湿压缩 原因：湿压缩有三个缺点，1 减少制冷量；2 破坏润滑；3 产生液击（也叫“敲缸”或“倒霜”）。热力性能分析： 采用节流阀的湿压缩循环123 4 1与采用节流阀的干压缩循环12341比较：1 湿：q0= h1h4=T0（SaSb） 干：q0干= h1h4= T0（SaSb）= q0q02 湿：Wc= h2h1 干：Wc干= h2h1= WcWc q03 湿：节= Wc q0q0 干：= WcWc采用干压缩后，对大多数制冷剂来说，制冷系数将有所降低。<节 4. = c <节<c <节<1这种由于干压缩代替了湿压缩

15、后，制冷系数的降低，热力完善的减小，被称为过热损失。二 改善蒸气压缩式制冷循环的措施（一） 减少节流损失1 液体再冷再冷温度T 再冷却所能达到的温度。再冷度或过冷度t= TkT热力性能分析：基本理论循环122341与有再冷的制冷循环12233441比较：无再冷 有再冷q0= h1h4 q= q0q0=( h1h4)( h4h4) =( h1h4)( h3h3) =( h1h4)CtW= h2h1 W= h2h1 经技术经济比较，当时设再冷却器有利。对空调制冷，当采用卧式壳管式冷凝器时，一般是加大10%15%的冷凝器传热面积进行再冷。在再冷却器或卧式壳管式冷凝器中，。2 有害过热及回热循环（1）

16、 有害过热有害过热过热不是在蒸发器中进行的，而且过热热量不是来自被冷却物体。制冷实践中，一般采用的过热度：氨：(有害) 氟利昂：吸气温度（有益）（2） 回热循环 回热器又称为气液热交换器。回热器中的换热过程：回热循环122 3 344 1 1假设回热器中的换热过程是与外界绝热的过程，即是在对外界没有热量交换的情况下进行的。根据稳定流动的连续定理，流经回热器的液态制冷剂和气态制冷剂的质量流量相等。平衡方程式： 液体制冷剂的定压比热 低压蒸气的定压比热（二） 减少过热损失§1-4 蒸气压缩式制冷循环的热力计算 一图（压焓图） 在图作制冷循环：1 基本理论循环 点1： 点2： 点3： 点4

17、： 2 理想循环 点2： 点3： 点1： 点4： 3 回热循环 点1： 点3： 回热器平衡式：二、 循环的热力计算（一） 工作参数的确定 已知：被冷却物的温度由工艺确定 冷却剂的温度由当地气象条件确定 需要确定的工作参数：1 蒸发温度 由国家采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87-2001）推荐： 制取冷水和冷盐水的蒸发器： （水箱式蒸发器） 但2 （卧式壳管式蒸发器） 冷却空气的蒸发器： （冷库） 但不宜 （氟利昂直接蒸发式表面冷却器）2 冷凝温度 水冷却时：冷却水进口温度 冷却水出口温度（）的差，对立式壳管式冷凝器宜取1.53；对卧式壳管式冷凝器宜取46。采用水冷式冷凝器时，其冷凝温

18、度不应超过39。空气冷却时：夏季空调室外计算干球温度空气和水冷却时（蒸发式冷凝器）：夏季空调室外计算湿球温度采用蒸发式冷凝器时，其冷凝温度不应超过36。3 过冷温度 一般 但 立式冷凝器不考虑过冷。4 过热温度（吸气温度） 氨： （有害过热） 氟利昂（回热）： （不考虑有害过热）（二） 循环的热力计算已知： 制冷量1 单位质量制冷量和单位容积制冷量 （KJ/） （KJ/） 注意：当吸气有过热时，无论是有害还是有益，均是压缩机吸气状态的比容。2 质量流量和体积流量 (/s) (/s)3. 冷凝器热负荷和 在冷凝器中再冷： （KJ/） 在再冷却器中再冷： （KJ/） （KW或KJ/s）4压缩机的理

19、论耗功率 单位质量的耗功量： （KJ/） （KW）5 理论制冷系数 6 热力完善度 【例1】已知：工质为氨（NH3），蒸发温度t0=10，冷凝温度tk=30，制冷量=55kw。 求解：制冷理论循环的热力计算。 解：（1）在lgPh图上作出制冷理论循环 查氨的饱和热力性质表可得：t0=10，P0=290.75kPa；tk=30，Pk=1166.93 kPa；h1=1749.72kj/kg；=0.4177m3/kg；h3=h4=639.01 kj/kg；查lgPh图可得：h2=1948.3 kj/kg。 （2）q0= h1h4=1749.72639.01=1110.71 kj/kg qv= q0=

20、1110.710.4177=2659.11 kj/ m3 （3）MR=q0=551110.71=0.0495kg/s VR= MR·=0.0495×0.4177=0.021 m3/s （4）qk= h2h3=1948.3639.01=1309.29 kj/kg = qk·MR=1309.29×0.0495=64.81kw （5）WC= h2h1=1948.31749.72=198.58 kj/kg Pth= MR·WC=0.0495×198.58=9.83kw （6）th=Pth=559.83=5.595 273-10 （7）c=T0

21、(TkT0)=6.575 (27330)(273-10) （8）=thc=5.5956.575=0.851§1-5蒸气压缩式制冷的实际循环 理论循环忽略了以下几方面的问题：一 压缩过程不是绝热、等熵的；二 压缩机进、排气阀处的节流损失；三 系统中存在的摩擦与热交换。第一章主要参考资料：彦启森主编，空气调节用制冷技术，中国建筑工业出版社韩宝琦、李树林主编，制冷空调原理及应用，机械工业出版社邱信立等编，工程热力学，中国建筑工业出版社制冷工程设计手册编写组，制冷工程设计手册，中国建筑工业出版社§2制冷剂和载冷剂§2-1制冷剂一 制冷剂的作用二 对制冷剂的要求（一） 热力

22、学上的要求1 制冷效率高 基本理论循环的制冷系数 同温度工况下的有传热温差的逆卡诺循环的制冷系数 标志着不同制冷剂节流损失和过热损失的大小。 2和适中（1） 在要求的下，。（2） =常温（3040）下，越低越好。一般不希望超1215。（3） 小好。 3大好 压缩机小4临界温度高好 氨：=405.4K(132.4) 氟利昂13：=301.78K(28.78) 5凝固温度低好6绝热指数K低好（二） 物理化学方面的要求1 制冷剂与润滑油的溶解性（1） 微溶于油：氨、氟利昂13、氟利昂14（2） 无限溶解：氟利昂12、氟利昂11（3） 部分溶解：氟利昂22、氟利昂1142 粘度和密度小好3 导热系数和

23、放热系数大好4 有一定的吸水性 冰塞氟利昂系统在蒸发温度低于0的情况下运行时，微量的水在阀门、毛细管等流通断面狭小的地方就会出现结冰，使制冷系统无法正常运行的现象。5 化学稳定性好，不燃烧，不爆炸，高温下不分解6 惰性大，对金属材料和其它材料不发生腐蚀7 渗透力弱好（三） 对生态环境方面的要求1 对人体无害2 不污染环境（四） 经济方面的要求易于购买，价格低廉。 三制冷剂种类 （一）无机化合物 H2O 、CO2 、NH3等。 1957年国际上规定，制冷剂按照ASHRAE（美国供热、制冷、空调工程师协会）的方法来书写。 R 7 × × 分子量 代表无机化合物 制冷剂代号 例如

24、：NH3 分子量 M=17R717 H2O M=18R718 CO2 M=44R744（二）卤代烃（氟利昂族）氟利昂饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称。即用F，Cl，Br的原子取代饱和碳氢化合物中的全部或部分氢原子而形成的。饱和碳氢化合物：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8CmH2m+2氟利昂的通用化学分子式：CmHnFxClyBrz ，n+x+y+z=2m+2 。例如： CH4 C2H6用F取代一个H CH3F（一氟甲烷） C2H5 F（一氟乙烷）用取Cl代一个H CH3Cl（一氯甲烷） C2H5 Cl （一氯乙烷）氟利昂工质代号： R × × × B 

25、5; z溴原子的个数，z=0,连同B一起不写 溴原子代号 氟原子的个数x n1，氢原子的个数加1 m1，碳原子的个数减1，为0时不写例1： C2 F4 Cl2 m=2 n=0 x=4 z=0 m1=1 n+1=1 R 1 1 4例2：R 1 2 m1=0 n+1=1 x=2 z=0 C F2 Cl2 氟利昂工质又有以其英文化学名字HydroChloroFluoroCarbon的首写字母为制冷剂冠字的写法。例：CFC11 (R11) CFC12 (R12) HCFC22 (R22) HFC134a (R134a)H氢原子，第一个C氯原子，F氟原子，第二个C碳原子（三）多元混合溶液1共沸溶液两种以

26、上的氟利昂工质组成的新制冷剂，它已失去了原有组分工质的特性，蒸发和冷凝过程中其组成成分保持不变，蒸发温度和冷凝温度不变，热力性能优于原组分工质。例：R502由48.8%R2251.2%R115组成，与R22相比： （1）540%（单级）； （2）520； （3）油温1025。 R500由73.8%R1226.2%R152组成，与R12相比： （1）1718%； （2） =40时R500 =141 压缩比 12.9R22 =180 压缩比 14.9R12 =146 压缩比 15.2 共沸制冷剂代号：R 5 × ×制冷剂命名的顺序号共沸制冷剂2 非共沸溶液 两种以上的氟利昂工质

27、组成的新制冷剂，在固定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发温度或冷凝温度以及各组分的浓度不能保持恒定。利用这一特点可以达到下列目的：（1） 实现非等温制冷，减少温差损失；（2） 降低压缩比，或在同样的压缩比下获得更低的蒸发温度；（3） 增大制冷机容量。例：R 4 1 0 A 成分 R32/R125 比例 50% /50%不同成分比例制冷剂命名的顺序号非共沸制冷剂 R407C 成分 R32/R125/R134a 比例 23% /25%/52% （四）饱和碳氢化合物 书写方法同卤代烃，如丙烷C3H8R290。四. 常用制冷剂的性质（一）R717与氟利昂对比序号R717氟利昂结果1廉价易取比R717贵几倍R7

28、17系统投资与运行费低2q0、qv大，MR小相反相同下，R717压缩机尺寸小，管径小3几乎不溶于油大多数易溶于油R717系统分油容易，F系统分油难4、大，K大相反R717热交换设备尺寸小5渗透力比F差，易发现泄漏相反R717损耗小，运行费低6无限溶于水难溶于水F系统易产生“冰塞”7毒性大，2级。有燃烧和爆炸的危险（空气中体积百分比1625%遇明火）相反，无毒，无嗅，不燃，不爆F系统可用于空调直接蒸发制冷8不含水对金属无腐蚀，含水对铜有腐蚀（磷青铜除外）对金属无腐蚀，对天然橡胶有侵蚀不同系统应选用不同的材料9分子量M小，绝热指数K大，t排高 相反R717压缩机用水冷F 压缩机用空冷10粘度小，密

29、度小，阻力小相反R717系统管径小，压缩机耗功小11对生态环境影响小某些F工质对生态环境影响大某些F工质的使用受限制（二）常用的几种氟利昂1R12(CF2Cl2)2R22(CHF2Cl)3R11(CFCl3) 五CFC、HCFC替代 1987年在加拿大蒙特利尔制订的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书（简称议定书）。议定书及其修正条款主要内容：1 对CFC物质，如CFC11,CFC12等，发达国家从1996年1月1日起完全停止生产与消费；发展中国家2000年起完全停止生产与消费。2 对臭氧层破坏程度较小的HCFC物质，如HCFC22等，发达国家从2016年冻结生产量，2020年起完全停止使用；发

30、展中国家2013年冻结到2009年和2010的平均水平，到2030年完全淘汰HCFC的生产和使用。目前较为成熟的替代方案：1 HFC134a替代CFC12 替代中注意的问题：（1） 热力性能与物理性能两者相近；（2） 传热性能优于CFC12，在蒸发器和冷凝器中，传热系数分别提高3540%和2535%；（3） CFC12使用矿物油，HFC134a使用多元醇酯类油（POE）和多元烷基醇类合成润滑油（PAG）；（4） 压力比畧有增高，但排气温度降低；（5） 干燥及清洁度要求很高。干燥剂使用分子筛XH-7或XH-9；（6） 工质充注量比CFC12畧少，使用毛细管作节流元件时，毛细管长度应有所增加。（7

31、） HFC134a温湿效应大，属京都议定书淘汰的物质。2 HCFC123、HFC134a替代CFC113 R717、R744、R407C、R410A替代R22 （1）氨（R717） R717（NH3）是一种成熟的制冷剂，其ODP（臭氧层耗减的潜能）=0，GWP（全球变暖潜能）=0，热力性质优于R22。主要问题是有可燃性和毒性，对人身体有害。欧洲、美国都修订了使用R717的安全规程，允许采用必要的措施后在空调中使用R717。目前德国、瑞典、丹麦等国均有用R717的冷水机组产品，有开启式和半封闭式两种型式。法国的中央电视台、德国的多家体育馆、大戏院的空调用的就是德国GEA GRASS公司生产的R7

32、17冷水机组。目前认为有关R717制冷机的技术问题已解决，如： 使用与R717互溶的PAG润滑油，可以解决在干式壳管式蒸发器和板式蒸发器中的回油问题； 封闭式R717压缩机的电机已解决； 与R717互溶的钎焊板式换热器已有大量产品，它们可以减少制冷系统中R717的充注量，降低可燃性和毒性； 用开启式压缩机其轴封的泄漏问题已解决。 因此，很多专家认为目前推广R717制冷机的条件已成熟。 用R717替代R22，理论循环的COP值比R134a和R22分别高19%和12%，制冷量比R134a高一倍，比R22高10%，具有优良的热力性能指标。（2）CO2（R744） CO2作为制冷剂是目前讨论的一个热门

33、课题，很多文献都报道了这方面的研究成果。CO2的ODP =0，GWP=1，比任何HFC和HCFC物质都小。CO2作为制冷剂可以回收原本要排入大气的废物，丝毫不增加对大气的排放量，自然也谈不上对全球变暖的影响。 CO2化学稳定性好，不传播火焰，安全无毒，蒸发潜热大，流动阻力小，传热性能好，易取并价格低廉，堪称为理想的“天然”制冷剂。其主要的问题是临界点低，临界温度为31.1 ，临界压力高达7.38MPa。CO2制冷系统压力高，如蒸发温度为0时，蒸发压力为3.55 MPa；冷凝温度为50时，冷凝压力为10MPa，压差达到6.45 MPa。因此，CO2在制冷空调中应用，系统必须具备高承压能力、高可靠

34、性、高效率、低重量等特点。 由于CO2的临界点低，一般用在制冷空调上常为跨临界过程的单级压缩制冷系统。根据欧洲的研究成果，认为制冷系统换热器采用小孔扁管式平流换热器，压缩机采用往复式或斜盘式压缩机进行减小缸径，增大行程，增加密封环数量等措施，是能满足用于CO2要求的。据报道，上海交大和上海易初通用机器有限公司合作，历时三年，已成功研制出国内第一套CO2汽车空调系统以及实验装置。重庆大学童明伟教授也研制出了CO2冷藏车，除了效果好外，最大的优点是运行成本低。（3）R407C（HFC32HFC125HFC134a23%25%52%） R407C系全HFC混合物质，属美国杜邦公司专利产品，代号为Kv

35、ea66或SUVA9000，已通过美国安全认证机构UL及ASHRAE的认证。R407C的毒性为A1级，不可燃，滑移温度为7.1，属非共沸混合制冷剂。 R407C的性能与R22相近。目前欧美生产的压缩机和冷水机组很多都分别标明了使用R22、R134a、R407C的性能。查阅丹佛斯、美优乐和布里斯托的压缩机样本，可得出性能比为：制冷量R407C较R22小3%5%；COP值R407C比R22高3%5%。 由于R407C中含有R134a工质，因此，对使用R407C的制冷系统的要求和R134a系统相同，如使用的润滑油、干燥剂及系统清洁度等。（4）R410A（HFC32HFC12550%50%） R410

36、A属英国IAI公司专利产品，名称为Genetron AZ-20，已通过了UL安全认证及ASHRAE的认证。其毒性为A1级，滑移温度小于0.2，属近共沸混合制冷剂，系统制冷剂的泄漏对制冷系统性能的影响较小。由于R410A的单位容积制冷量较R22大5%左右，所以其制冷量大，COP值比R22大10%以上。由于R410A中无R134a存在，所以制冷机组的润滑油、干燥剂等的要求与R22相同，因此，其总费用较低。 在欧洲、日本，R410A和R407C一样也得到了比较广泛的应用。欧洲很多制冷空调产品和压缩机产品都标明R22、R407C、R410A通用。据报道，在日本R410A是2003年进入市场，到2005

37、年市场占有率达100%；在澳大利亚和新西兰，2004年R410A的市场占有率为20%，2005年市场占有率则升为50%，2008年达到90%。 总的来说，从可持续发展观出发，由于人工合成类制冷剂的绝大部分最终都会排放到大气中去，对地球生态环境的长期影响难以预料，因此，人们在对每一种“性能优良”的新型人工合成工质的陶醉过后，便是无情的打击。痛定思痛，一些有远见的学者开始重新将目光转向那些在大气中存在了千百万年，对地球生态系统无害的水、氨、二氧化碳、空气、碳氢化合物等自然制冷工质，这也许是未来CFCS和HCFCS替代物的真正方向。 目前中国空调制冷企业淘汰HCFCS物质基本上不存在技术上的障碍，但

38、中国空调制冷企业界人士认为，要提前大规模在国内进行HCFCS物质替代，则还需要解决成本、安装及售后服务等一系列问题。首先是制造成本的上升问题，其中包括制冷剂、压缩机及零部件的成本，仅制冷剂的价格差别就在6倍左右。因为，在全球范围内，环保制冷剂R410A的专利权掌握在霍尼维尔和杜邦等公司手中，这些制冷剂企业一直严把着专利权，不愿意对中国企业放开。其次是安装及售后环节也存在着困难。由于R410A的系统压力比R22高，所以环保制冷剂空调在安装、维修上的难度比普通空调要大，容易出现安装泄漏等问题。据初步估计，现阶段在国内进行空调的HCFCS全面替代，成本大约增加15%。 环保的潮流是不可逆的，中国空调

39、制冷行业将严格履行中国政府的承诺，但空调的HCFCS替代工作一定要考虑到国家利益、行业利益和消费者利益。HCFCS淘汰工作必须与产业发展同步进行，不能以牺牲国家、行业及消费者利益为代价。这也许是中国政府、包括中国制冷学会在内的行业各个学会、协会和空调制冷企业的共识。§2-2载冷剂 一对载冷剂的要求 (一)液体载冷剂在工作中始终处于液态，不凝固，不气化； （二）比热容大，密度小，粘度小； （三）化学稳定性好，不燃，不爆，无毒，对人体无害，不腐蚀设备与管道； （四）价格低，易获取。二载冷剂的种类 （一）水 水比热大，凝固点高，仅用于0以上的系统中。 （二）盐水 凝固点较低，常用于0以下的

40、中温制冷系统中。1 盐水的性质2 盐水浓度的选择t0=t-(46) t凝= t0-(58) 式中：t0制冷剂的蒸发温度，； t凝与盐水浓度相对应的凝固温度，。 注意： t凝>t合晶； 合晶。3 盐水防腐问题（1） 系统封闭（2） 加防腐剂盐水，1中加入3.2,0.89。盐水，1中加入1.6,0.45。加入防腐剂后，必需使盐水溶液呈弱碱反应，PH=8.5。 （三）有机化合物 乙二醇水溶液 美国陶氏（DOWTHERMTM和DOWFROSTTM）载冷剂。§3制冷压缩机1 容积式2 速度型 §3-1活塞式制冷压缩机一 活塞式制冷压缩机的分类（一）按气缸排列及数目1 卧式2 立

41、式3 角度式V形，W形，S 形（扇形），Y形。 （二）按密封构造 1开启式 2封闭式半封闭式和全封闭式二 活塞式制冷压缩机的构造 五大部分：机体、活塞及曲轴连杆机构、气缸套及进排气阀组合件、卸载装置（能量调节机构）、润滑油系统。 能量调节机构顶开吸气阀，其三个组成部分：1 顶杆启阀机构；2 油压推杆机构；3 油路控制装置。三 活塞式制冷压缩机的工作过程 （一）活塞式制冷压缩机的活塞排量 假设：1 压缩机没有余隙容积；2 吸气和排气过程中无压力损失；3 压缩过程是理想的绝热过程。 图3.4中：41为吸气过程，12为压缩过程，23为排气过程。压缩机对制冷剂作的机械功w=12341。 气缸工作容积

42、其中：气缸直径 （），活塞行程 （）。 如果压缩机有个气缸，转速为转/分，则活塞式制冷压缩机的理论排气量（活塞排量或理论输气量）： = （） =（二）活塞式制冷压缩机的容积效率（输气系数） 实际过程中，压缩机一个气缸完成一个工作循环所消耗的机械功为。 实际排气量 余隙系数，节流系数，预热系数， 气密系数。 1余隙系数 余隙容积 相对余隙容积，国内一般。 2节流系数 3预热系数 4气密系数 四个系数除与压缩机的结构、加工质量等因素有关外，还有一个共同的规律，就是均随排气压力的增高和进气压力的降低而减小。 确定方法： 1根据压缩机型式、所用工质、以及和，从一些手册的表中直接查得； 2经验式： 排气压力 吸气压力 应用该经验式时注意：（1） 该经验式适用于高速，多缸，角度形的压缩机，相对余隙容积，而且。（2） 式中为多变压缩指数，R717，R22。 四活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率 （一）活塞式制冷压缩机的制冷量（有效）= （KW）例题：一台8AS12.5（8表示8个气缸，A表示制冷剂为氨，S表示气缸排列形式为扇形，12.5表示气缸直径为12.5cm）型制冷压缩机在如下所给工况运行：tk=40，t0=5，trc=35，t1=10 求：制冷压缩机的制冷量 解：1.求制冷压缩机