空调制冷剂的发展历史与分类选择

1、空调制冷剂的发展历史与分类选择空调制冷剂的种类和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, 因而对制冷剂种类和性质要求的了解是十分必要的。一、制冷剂的发展历史制冷的历史可以追溯到古代, 当时用以储冰和其一些蒸发进程。乙醚是最早使用的制 冷剂。 1866年,威德豪森 (Windhausen提出使用 CO2作制冷剂。 1870年,卡尔林德 (CartLinde用 NH3作制冷剂。 1874年,拉乌尔皮克特 (RaulPictel采用 SO2作制冷剂。 从历史上看,制冷剂的发展经历了三个阶段:第一阶段,从 1830年至 1930年,主要采用 NH3、 HC 、 SO2、 CO2

2、、空气等作为制冷 剂,有的有毒,有的可燃,有的效率很低,主要出安全代表性的考虑。尽管使用了百年 之久,当出现了 CFC 和 HCFC 制冷剂后,还是当机立断,实现了重大的第一次转轨。 第二阶段,从 1930年到 1990年,主要用 CFC 和 HCFC 制冷剂。使用了 60年后,人 们认识到这些制冷剂对环境有害,并且出于环保的需要开始寻找代替品。第三阶段, 从 1990年至今, 进入以 HFC 制冷剂为主的时期。 我国已于 2010年 1月 1日起全面禁用氟利昂类物质。二、制冷剂的种类及符号机房空调中使用的制冷剂又称制冷工质,俗称雪种。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

3、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周围空气或水而冷凝。它的种类 和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,因而对制冷剂种 类和性质要求的了解是不容忽视的。制冷剂的种类具体命名与分类如下:(1无机化合物命名方法:R7*(*为无机物的分子量例:氨 NH3 R717,水 H2O R718,二氧化碳 CO2 R744(2卤代烃(氟利昂分子式:CmHnFxClyBrz (满足 2m+2=n+x+y+z命名法一:R(m-1(n+1(xB(z例:一氯二氟甲烷分子 CHF2Cl-R22一溴三氟甲烷分子 CF3Br-R13B1四氟乙烷

4、分子 C2H2F4-R134a命名法 2:区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度。CFC 氯 氟 化 碳 , 不 含 氢 , 公 害 物 , 严 重 破 坏 臭 氧 层 (禁 用 。 如 CF2Cl2 R12 CFC12, CFCl3 R11 CFC11。HCFC 氢 氯 氟 化 碳 , 含 氢 , 低 公 害 物 质 (属 于 过 渡 性 物 质 。 如 CHF2Cl R22 HCFC22, C2H2F4 R134a HFC134a 。HFC 氢氟化碳,不含氯,无公害(可作为替代物,待研究开发(3烃类(碳氢化合物烷烃类:甲烷 CH4,乙烷 C2H6,丙烷 C3H8;烯烃类:乙烯 C2H4,丙稀 C

5、3H6。烷烃类命名方法 :与 氟 利 昂 相 同 (丁 烷 例 外 , 为 R600 , 如 CH4 R50, C2H6 R170, C3H8 R290。烯烃类命名方法:R后先写上 “1” ,再按氟利昂方法命名,如 C2H4 R1150, C3H6 R1270。 (4混合溶液(混合制冷剂混合溶液是由两种 (或以上 制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。类型:共沸溶液:定压下蒸发或冷凝时,相变温度固定不变,气液相组分相同。命名:R5*(*为发现的顺序:R500、 R501、 R502R507非共沸溶液:定压下蒸发或冷凝时,相变温度改变,造成气液相组分不同。命名:R4*(*为发现的顺序:R400、

6、 R401、 R402、 R411三 . 常用制冷剂的特性目前使用的制冷剂已多达近百种,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:(1 NH3(代号:R717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-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 30 时也不超过 1.5MPa 。氨的单位标准容积制冷量大约为 520kcal/m3。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

7、后, 对铜及铜合金有腐蚀作用。 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。(2 CF2Cl2(代号:R12R12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。 R12的标准蒸发温度为-29.8, 冷凝压力一般为 0.780.98MPa , 凝固温度为 -155,单位容积标准制冷量约为 288kcal/m3。R12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

8、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。(3 CHClF2(代号:R22R22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,冷凝压力同氨相似,单位容积标准制冷量约为 454kcal/m3。R22的许多性质与 R12相似,但化学稳定性不如 R12,毒性也比 R12稍强。但是, R22的单位容积制冷量却比 R12大的多,接近于氨。当要求-40-70的低温时,利 用 R22比 R12适宜,故目前 R22被广泛应用于-40-60的双级压缩或空调制冷系 统中。(4 CH2FCF3(代号:R134a

9、R134a学名四氟乙烷, R134a 作为 R12的替代制冷剂, 它的许多特性与 R12很相像。 R134a的毒性非常低,在空气中不可燃,安全类别为 A1,是很安全的制冷剂。 R134a的化学稳定性很好,然而由于它的溶水性比 R22高,所以对制冷系统不利,即 使有少量水分存在,在润滑油等的作用下,将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳,将对金 属产生腐蚀作用, 或产生 “ 镀铜 ” 作用, 所以 R134a 对系统的干燥和清洁要求更高。 R134a 对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象,仅对锌有轻微的作用。R134a是目前国际公认的替代 CFC-12的主要制冷工质之一,也可以用来配置其他混

10、 合制冷剂,如 R404a 和 R407c 等。(5 R404A 制冷剂R404A是一种不含氯的非共沸混合制冷剂, 常温常压下为无色气体, 贮存在钢瓶内是 被压缩的液化气体。其 ODP 为 0,因此 R404A 是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主 要用途:R404A 主要用于替代 R22和 R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特 点,大量用于中低温冷冻系统。(6 R-410A 制冷剂R410A在常温常压下是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂, 贮存在钢瓶内是被压 缩的液化气体。其 ODP 为 0,因此 R410A 是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途:R410A 主要用于替代 R2

11、2和 R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好 等特点,大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。四、制冷剂的替换目前,我国的制冷行业的 CFC 与 HCFC 替代工作,是大势所趋,时间紧迫。从我国 情况看, 当前应首先抓好 CFC-12、 CFC-11、 R502等含 CFC 物质的转轨工作, 而 HCFC 类物质替代物是近来发达国家的研究开发重点,发展迅速。人们要正确认识混合制冷剂的作用,并给予足够重视。事实上,不但 R22和 R502的 替代物主要都是混合物, 即使 CFC-12的替代物中, 混合物也占了相当份额。 究其原因, 混合物可以充分发挥 " 优势互补,取长补短 " 的作用,例如在发挥环保性能、热工性能和 使用性能好的易燃工质(包括 HC 、 HFC-32和 HFC-152a 优势的同时,采用可抑制其 易燃性的其他工质构成混合物,特别是有些混合物,具有低 GWP 、高效、安全、直接 充灌、降低转轨成本等优