冷库制冷知识2--制冷剂、载冷剂、冷冻油.doc

第二章 制冷剂 载冷剂 冷冻油第一节 制冷剂1、 制冷剂概述制冷剂就是在制冷系统中能够循环变化的物质，也叫工质。制冷过程就是制冷剂在循环过程中发生相变时（蒸发或冷凝）吸收或释放热量来达到热量从低温部分转移到高温部分。选用制冷剂的基本条件：1) 使用条件下（蒸发温度）压力不要太低2) 常温下能够冷凝，且冷凝压力不要太高3) 环境可接受性，ODP、GWP尽可能小4) 凝固点较低，至少满足使用条件（如： 氨为-77.7，水为0），临界温度高5) 化学稳定性和热稳定性好，不易分解（氨在260时分解）；无毒、无刺激性气味；燃、爆性小6) 来源广，价格便宜7) 绝热指数小，单位质量和单位容积制冷量大8) 良好的溶水性和溶油性2、 常用制冷剂1) 水（H2O）标准沸点100，冰点0，适用于0以上的制冷温度。优点：无毒，无味，不然，不爆，安全便宜缺点：水蒸汽密度小，蒸发压力低，不适合在容积式压缩机中使用，只适合在吸收式和蒸汽喷射式冷水机组中使用。2) 氨（NH3 R717）标准沸点-33.4，凝固温度-77.7。优点：有较好的热力性质和热物理性质，压力适中，单位容积制冷量大，粘性小，流动阻力小，比重小，传热性能好，价格便宜易获得。缺点：毒性大，易燃易爆，有强烈刺激性气味，对食品易产生污染；空气中氨的容积浓度达到0.50.6%时，人在其中停留半小时就会引起中毒；容积浓度达到1114%时，可以燃烧；容积浓度达到1625%时，遇明火可以引起爆炸；氨在高温（260）时会分解出氢气（H2），遇空气及明火会产生强烈的爆炸，因此氨系统必须安装空气分离器，及时排放系统中的空气及其它不凝性气体。优、缺点共存：l 氨极易溶于水，可以与水以任意比互溶，因此在氨系统中不会产生冰塞，可以不加干燥过滤器；但有水存在，极易腐蚀金属，并提高蒸发温度；纯氨不腐蚀钢、铁，但含水时会腐蚀锌、铜及铜合金（除磷青铜），因此在氨制冷机及系统中不允许使用铜及铜合金部件（包括压力表，氨压力表必须标有“氨”字样），只有个别起耐磨、密封的部件才可以使用高锡磷青铜。l 氨与油不互溶，并且氨比油轻，油沉在氨液的下部，有利于从容器的底部放油；但在换热器表面会形成油膜，影响换热；在管路上凝结，停机后会形成油封或再次开机时引起液击。在吸（排）气管路上尽量避免出现“U”形弯。l 强烈的刺激性气味会引起窒息，但有利于发现泄漏；氨与水结合显碱性，可用石蕊（变蓝）或酚酞（变红）试纸检漏，但不要用肥皂水检漏。3) 氟利昂氟利昂是碳氢化合物的卤（氟、氯、溴）代物的总称。优点： 大多数氟利昂无毒、无味，燃烧、爆炸的可能性小； 绝热指数小，压缩终了温度低； 对金属材料腐蚀小，但腐蚀镁及镁含量超过2%的铝镁合金，同时，对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有“膨润”作用。维修氟机时，如果需要更换密封垫或“O”形圈时，注意使用耐氟材料。缺点： 分子量大，比重大，阻力损失大，传热性质差 溶水性极差，易产生“冰塞”，系统中需要安装干燥过滤器；与水会发生水解反应产生酸性物质，出现“镀铜”现象，因此要求氟利昂中含水量极小（R22中要求含水量不大于0.0025%） 遇明火或电弧光会分解出有毒的HCl、HF及光气 渗透性极强并且无味，极易泄漏又不易被发现 价格高 破坏臭氧层（ODP）及产生温室效应（GWP）其它特点 ：与油部分溶解，并且与氟利昂种类及润滑油种类不同而不同。一般来说，温度高溶解度大或者互溶，当温度降低时，溶油能力减小，会使油分离出来并且分层，分离出来的油会浮在氟利昂上面，对于满液式蒸发器来说，会使回油困难并使蒸发温度提高。常用氟利昂的热力性质：分子式 标准沸点 凝固点 临界温度 临界压力 绝热指数R12 CF2Cl2 -29.8 -155.0 112.04 4.12MPa 1.138 R22 CHF2Cl -40.8 -160.0 96.13 4.986 1.194 R13CF3Cl -81.5 -180.0 28.78 3.86 1.15 R114 C2F4Cl2 3.5 -94.0 145.8 3.275 1.092 第二节 载冷剂（第二制冷剂）1、 用载冷剂的优点载冷剂：又称冷媒，是被用来将制冷系统产生的冷量传递给被冷却物体的媒介物质。直接冷却：蒸发器安装在用冷场所，直接冷却被冷却对象。如：冷风机、排管间接冷却：通过冷媒来冷却被冷却对象的冷却方式。如：冷水机组、盐水机组采用载冷剂系统的优点：a) 制冷剂系统集中在机房或很小范围内，便于密 封和检漏。b) 制冷剂充注量大大减少。c) 在大型用冷系统中便于冷量的分配和控制。d) 便于安装，制冷系统和载冷剂系统相互独立。2、 载冷剂性质的要求载冷剂在蒸发器和用冷场所之间循环，通过显热传递热量，因此要求：1) 无毒，无可燃性，无刺激性气味；化学稳定性好，不分解，不氧化，不腐蚀设备，对人体无害。2) 使用温度范围内呈液态，凝固点温度低于蒸发温度48（不结冰），沸点远高于使用温度（不挥发，减少损失）。3) 比重小，粘度小（减少泵功耗），传热性好，比热大（减少循环量及换热面积）。3、 常用载冷剂及其特点 空气比热小，只有在采用空气直接冷却时才使用，如小型的空调器。 水比热大，无毒无害，但凝固点高（0），因此只用于0以上的冷水机组。 盐水在0以下的系统中，常使用无机盐（NaCl、CaCl2等）按一定比例配置成不同浓度的水溶液作为载冷剂。盐水的冰点是随浓度的增加而降低的，一般要求盐水的冰点温度要低于使用温度1014。浓度过大，盐水比重增加，水泵耗功增大，盐耗增加；浓度过低，接近冰点温度，盐水粘度增加，阻力增大，水泵、搅拌器耗功增大，蒸发器管路表面有结冰可能。并且浓度不能过大，如果浓度超过共晶点的浓度，冰点的温度反而随浓度的增加而升高（此时析出的是晶体盐而不是冰），如图18所示。NaCl、CaCl2、MgCl水溶液的共晶温度分别为-21、-55、-34。另外，盐水具有腐蚀性，尤其与空气混合时极易腐蚀金属材料，应当尽量使盐水系统密封，减少与空气接触，并加入适量缓蚀（防腐）剂。防腐剂常用重铬酸钠（Na2Cr2O7）和氢氧化钠（NaOH）重量比为100：27混合，使溶液PH值为7.0左右。盐水有较强的吸水性，使用过程中浓度会逐渐降低，应定期检查浓度（常用测比重法）。 有机载冷剂1) 甲醇、乙醇及其水溶液 纯的甲醇、乙醇冰点为-97、-117，可以在很低的温度下作载冷剂，粘度小，但有挥发性和可燃性，使用时注意防火及减少消耗。2) 乙二醇、丙二醇、丙三醇及其水溶液乙二醇、丙二醇、丙三醇本身粘度很大，但配成溶液后粘度降低，共晶温度可达-60，挥发性较小。丙三醇（甘油）无毒，可以与食品直接接触；乙二醇、丙二醇基本无毒。价格比较高。第三节 冷冻油冷冻油即制冷压缩机润滑油，与普通润滑油相比，它凝固温度（倾点）比较低，可以在较低的温度下仍有较好的流动性，如曲轴箱、蒸发器中。因此，禁止使用动物油、植物油或标号相同的普通润滑油来代替冷冻油使用。冷冻油质量的好坏直接影响零部件的磨损和压缩机的寿命、性能，必须选择优质的冷冻油。1、 冻油在压缩机中的作用1) 润滑：相对运动的零件表面被油膜分隔开，减少压缩机的摩擦功、摩擦热及零件的磨损。2) 冷却：带走摩擦热，使零件温度不至于过高。3) 密封：在运动部件之间形成油膜，阻止制冷剂泄漏，如：活塞环与汽缸表面、阴阳转子之间、转子与机体之间、轴封动静环表面之间。4) 清洗：利用油的流动，带走摩擦表面的磨屑，防止零部件进一步磨损。5) 消声（降噪）：油膜可以缓冲零件之间的碰撞，减少噪音并阻碍声音的传递。6) 动力：活塞及螺杆压缩机都采用压力油作为动力来控制卸载机构的动作，实现增、减载。总之，冷冻油在制冷压缩机中起到重要的作用，在油的循环使用过程中要对油进行冷却、过滤、定期更换（油的粘度如果下降15%需要更换新油）；对于初次使用的机器，要经常检查、清洗过滤器，并根据油的污染情况决定是否更换新油。2、 冻油的选用条件1) 粘度适中：粘度过大或过小都会使摩擦功增大，排气温度升高，开启式压缩机一般选用46号冷冻油；粘温性好：润滑油的粘度随温度的升高而降低，油温超过60时，粘度急剧下降，因此压缩机的油温要求的使用范围为3060。2) 凝固点（倾点）低：油失去流动性的最高温度叫做倾点。国产冷冻油的倾点一般为-40左右。如果凝固点温度高于蒸发温度，油就会凝结在蒸发器管路表面，影响换热，不利于回油；活塞压缩机的曲轴箱温度太低（如回液），会使油泵供不上油，造成压缩机损坏。3) 闪点：油蒸汽与空气混合与明火接触后即发生闪火现象的最低温度。油温达到闪点时，重则有着火、爆炸的危险，轻则使油变质、炭化。4) 水分：制冷剂或设备中的水分与油混合后，会引起油的乳化，粘度降低，润滑条件恶化，造成机械事故。必须控制油的含水量。5) 机械杂质：系统中的杂质会随制冷剂的流动进入油路系统，会使油路及过滤器堵塞，造成供油故障，造成机械事故，同时也加剧零件磨损。6) 与制冷剂的互溶性：氨与油互不相溶。油的温度越低以及氟利昂的压力越高，油溶解氟利昂的能力就越大，如果环境温度比较低并且停机时间比较长，冷冻油中就会溶解大量的氟利昂，再次启动压缩机时，活塞压缩机的曲轴箱及螺杆压缩机的油分离器中溶解于油中的氟利昂就会迅速蒸发，产生大量气泡，影响油泵的正常工作，同时，油与制冷剂混合时，会使油的粘度降低，减弱润滑油的作用，造成机械事故，因此，氟利昂压缩机必须装有油加热器，开机前将油温加热到25以上。3、 冻油的副作用油的副作用主要表现在附着在换热器的表面，增加热阻，影响换热器的正常使用。因此，必须及时排放系统设备中多余的冷冻油。在氨系统中，氨与油几乎互不相溶，并且