第一节 制冷剂

1、第二章 制冷剂和载冷剂 第一节 制冷剂  制冷剂：制冷机中进行制冷循环的工作物质。 作用：在被冷却对象和环境介质之间传递热量，并最终把热量从被冷却对象传给环境介质。  一、对制冷剂的要求 1. 环保（对臭氧层无破坏作用、无温室效应） 2. 热力性质好 蒸发压力和冷凝压力适中 蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力； 冷凝压力：不宜过高，一般不超过1.21.5Mpa。 q0和qv大 q0大：获取相同的制冷量时，课减少制冷剂的循环量； qv大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。 临界温度tc高，凝固温度低 tc高：便于用常温下的水或空气进行冷凝； t凝固低：可避免制冷剂在

2、工作温度范围内凝固，安全制冷。 绝热指数低 可减少耗功率，降低排气温度，利于润滑，利于压缩机安全运行 3. 物理化学性质好 流动性好（粘度小，密度小） 可减少流动阻力损失，降低能耗，缩小管径，减少材料消耗。 传热性好 可减少传热面积。 安全性好 高温下不分解，不燃，不爆炸，无毒，对金属和其他材料不腐蚀。 溶油性 有限溶解：制冷剂和润滑油易分离，t0稳定；易产生油膜影响传热。 无限溶解：润滑好，不易有油膜，传热好；但易引起t0升高。 溶水性（吸水性） 氨易溶于水，氟利昂难溶于水。 “冰塞”：制冷剂的吸水性差，当其含的水分多时，水就会呈游离状态随着制冷剂一起流动。在节流阀门处，蒸发温度低于0时，游

3、离态的水便会结冰而把阀门堵住。常发生在氟利昂系统中。 4. 价格便宜，易买，来源广泛。 二、制冷剂的种类 四大类：无机化合物、烃类、卤代烃、混合溶液。 1. 无机化合物：NH3、CO2、H2O。 代号：R7 为分子量 NH3R717 CO2R744 H2OR718 2. 卤代烃（氟利昂） 卤代烃是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。目前作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物。 分子式：CmHnFxClyBrz （满足2m+2=n+x+y+z） 代号：R M-1 (为0时略) N+1 x Bz（z为0时与B一起略） 如：一氯二氟甲烷分子CHF2ClR22 一溴三氟甲烷分子CF3BrR13B1 三

4、氟三氯乙烷分子C2F3Cl3R113 3. 烃类（碳氢化合物） 烷烃类：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;链烯烃类：乙烯C2H4，丙稀C3H6；烷烃类代号方法与氟利昂相同：（丁烷例外，为R600） CH4R50，C2H6R170，C3H8R290； 烯烃类代号方法：R后先写上“1”，再按氟利昂方法： C2H4R1150，C3H6R1270; 优点： 凝固点低，与水不发生化学反应，不腐蚀金属，便宜，易得，环保，经济。 缺点：易燃易爆，安全性差，故主要用于石油化学工业。 4. 混合溶液 由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。 共沸溶液：固定p下蒸发或冷凝时，t0、tk不变，气

5、、液相组分相同。 非共沸溶液：固定p下蒸发或冷凝时，t0、tk变，气、液相组分不同。 代号方法：R5 为发现的顺序：R500、R501、R502等。 三、常用制冷剂 1. 水H2O（R718）     优点：环保、安全易得、无毒无味；     缺点：比容大、qv小，凝固点高，制冷温度0。     适用：蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制冷机。 2. 氨NH3（R717）     优点：环保、热力性质好（沸点-33.4，凝固点-77.7）、工作压力适中、q0、qv较大、粘性小，密

6、度小，流动阻力小、传热性能好、溶水性好、不会“冰塞”，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。     缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。     适用：大中型工业制冷装置（-65以上）和大中型冷库 3. 氟利昂     优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵指数小、排气温度低，不腐蚀金属，分子量大。     缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原子的氟利昂与明火接触能分

7、解出剧毒的光气COCl2，价格高。四、CFC的限用与替代物1. CFC 含氯原子的氟利昂对大气臭氧层有破坏作用，故提出新命名方法： CFC氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，限、禁用；HCFC氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质；HFC氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物，待研究开发。 如： CF2Cl2R12CFC12 、 CFCl3R11CFC11 CHF2ClR22HCFC22、C2H2F4R134aHFC134a 2. CFC对臭氧层的破坏 大气臭氧层距地面约25km，是地球上生物的防护罩，可有效减少太阳紫外线对地球表面的辐射危害。 一个氯原子可破坏成千上万个臭氧分子，

8、且破坏具有持续性。 ODP(Ozone Depression Potential)：臭氧消耗潜能值 GWP(Greenhouse Warming Potential)：温室效应潜能值 ODP和GWP值越小，环保特性越好：ODP0.05，GWP0.5。 发展中国家，CFC2010年停用，HCFC2040年停用。 3. 替代物 三种解决方法 短期：采取措施，减少CFC向大气中的排放量。中期：采用HCFC纯制冷剂或其混合溶液替代CFC。 长期：采用HFC类物质作为制冷剂。 丹麦、德国主张以自然物质作为替代物，如H2O，CO2，NH3。 制冷剂通过自身热力状态的变化（汽化液化）与外界发生能量交换，从而

9、制冷。   避免空气从不严密处渗入，形成空气热阻，会引起冷凝压力升高，耗功率增加，并加剧对设备的腐蚀。避免耗功率增加，设备承压大，制冷剂向外渗漏。       凝固温度高会使得工作温度范围受限，如水作制冷剂，只能用于t00的制冷系统。        通常氟利昂易溶于油，氨难溶于油。   吸水性好：制冷剂吸水后发生水解作用，生产酸性物质，腐蚀金属材料。                                         非共沸溶液有R11/R12、R12/R22等，主要适用于热泵系统。             氨系统中不用铜和铜合金，且仍要控制含水量。 氨系统机房应注意通风。 氨系统必须设油分离器，定期排油。