制冷剂性质、制冷剂的替代复习进程

1、制冷剂性质制冷剂性质(xngzh)、制冷剂、制冷剂的替代的替代 第一页，共48页。制冷剂的特性(txng)及应用 氨制冷剂的特性(txng)及应用 氟利昂类制冷剂的特性(txng)及应用 混合制冷剂的特性(txng)及应用 制冷剂的环保特性(txng)及应用第二页，共48页。制冷剂的作用(zuyng) 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，即介质，利用制冷剂的相变来传递热量，即制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有有80

2、80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。和少数碳氢化合物等。 只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能物质才有可能(knng)(knng)作为制冷剂使用作为制冷剂使用. .第三页，共48页。无机化合物类制冷剂氟里昂(卤代烃类制冷剂)烷烃类制冷剂混合(hnh)类制冷剂分类分类(fn li)标准标准制冷剂的分类(fn li)和命名第四页，共48页。制冷剂的命名制冷剂的命名(mng mng)-无机物无机物无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例第五页，共48页。常用常用

3、(chn yn)制冷剂制冷剂 氨氨（R717）的特性）的特性 沸点-33.3，凝固点-77.9 单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小 毒性较大，有一定的可燃性. 氨蒸汽无色，具有强烈的刺激性臭味 氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤 氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量 以任意比与水互溶(h rn)但在矿物润滑油中的溶解度很小 系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸 氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出 在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外) 第六页，共48页。氨（R717）的特性(txng) 氨制冷剂的优点：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系

4、数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现(fxin)。 其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸.若以容积计，当空气中氨的含量达到0.50.6时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到1113时即可点燃，达到16时遇明火就会爆炸。氨对铜及铜合金有腐蚀作用。第七页，共48页。常用制冷剂的一些特性(txng)参数第八页，共48页。理想(lxing)制冷剂的性质 （一）对环境友善 （二）热力学性质方面的要求 （三）有好的物理化学(w l hu xu)性质 （四）来源广泛、易于制取第九页，共48页。1.1.对环境对环境(hunjng)(hunjng)的亲和友善。的亲和友善。 1）臭氧衰减指数）臭

5、氧衰减指数ODP：表示物质对大气臭氧层：表示物质对大气臭氧层的破坏程度。应越小越好，的破坏程度。应越小越好，ODP=0则对大气臭氧层则对大气臭氧层无害无害(w hi)。2）温室效应指数）温室效应指数GWP：表示物质造成温室效应：表示物质造成温室效应的影响程度。应越小越好，的影响程度。应越小越好，GWP=0则不会造成大气则不会造成大气变暖。变暖。 第十页，共48页。 2.热力学性质(xngzh)方面的要求1）具有较大的制冷工作范围：临界温度高、标准蒸发温度低、凝固）具有较大的制冷工作范围：临界温度高、标准蒸发温度低、凝固温度低。温度低。2）具有适当的工作压力和压缩比：）具有适当的工作压力和压缩比

6、：蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力。蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力。冷凝压力：不宜过高，一般不超过冷凝压力：不宜过高，一般不超过1.21.5Mpa。压缩比：压缩比：= 810，且不宜过大。，且不宜过大。3）单位质量和单位体积制冷量均大：）单位质量和单位体积制冷量均大：q0大：获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循环量。大：获取相同的制冷量时，可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。大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。4）绝热指数低：可减少耗功率）绝热指数低：可减少耗功率(gngl)，降低排气温度，利于润滑。，降低排气温度，利于润滑。 第十一页，

7、共48页。3.有好的物理化学(w l hu xu)性质1） 粘度、密度尽量小。 2）热导率要求高3）纯度高。4） 化学稳定性和热稳定性好。 5）良好的电绝缘性。6）溶解于油的不同性质表现(bioxin)出不同的特点。7） 无毒，在工作温度范围内不燃烧、不爆炸，使用安全。 第十二页，共48页。4.来源广泛(gungfn)、易于制取 制冷剂经济性的要求(yoqi)： 制冷剂的生产工艺简单，价廉、易得。第十三页，共48页。1）完全(wnqun)溶解 制冷剂与油的液体混合物成均匀溶液。不会形成油膜而妨碍传热,但是制冷剂中润滑油含量较多时，容易(rngy)引起蒸发温度升高、制冷量减少，润滑油黏度降低，沸

8、腾时泡沫多，蒸发器液面不稳定。 制冷剂与油的混合物出现明显(mngxin)分层。润滑油会在换热器中形成油膜，增大换热热阻。2）不溶解制冷剂与润滑油的溶解性 第十四页，共48页。v氨与油是典型的不溶解。氨比油轻，混合物分层时，油在下部。所以可以很方便(fngbin)地从下部将油引出（回油或放油）。 v氟利昂制冷剂溶油性差，由于为氟利昂一般都比油重，发生分层时，下部(xi b)为贫油层。v满液式蒸发器，油浮在上面，造成机器回油困难；另外，上面的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。v干式蒸发器，因为(yn wi)制冷剂是在管内沿程蒸发的，靠制冷剂气流裹挟油滴回油。第十五页，共48页。对于难溶于水的制冷剂

9、，若系统中的含水量超过制冷剂中水的溶解度，则系统中存在离态的水。当制冷温度到达0以下时会结冰，堵塞膨胀阀或其它狭窄流道。这种冰堵现象将使制冷机无法正常工作。对于溶水性强的制冷剂，制冷剂溶水后发生水解作用，生成的物质(wzh)对金属材料会有腐蚀危害。制冷剂的溶水性(shuxng)v氟利昂和烃类物质(wzh)都很难溶于水，氨易溶于水。第十六页，共48页。金属(jnsh)的腐蚀性 1）烃类制冷剂对金属无腐蚀。2）纯氨对钢铁无腐蚀；对铝、铜或铜合金有轻微(qngwi)腐蚀。但若氨中含水，则对铜和几乎所有铜合金（磷青铜-含2%8%锡、0.1%0.4%磷，的铜合金。除外）产生强烈腐蚀作用。3）氟利昂几乎对

10、所有金属都无腐蚀，但对镁和含镁2%以上的铝合金是例外。氟利昂中含水时，将水解生成酸性物质，对金属产生腐蚀作用。第十七页，共48页。制冷剂对材料制冷剂对材料(cilio)的作用的作用 氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。除外），因为有水分时要引起腐蚀。 氟里昂对塑料等高分子化合物会起氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润膨润”作用作用( (变软、膨变软、膨胀和起泡胀和起泡) )，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。 第十八页，共48页。制冷剂与润滑油的互溶性的影响制冷剂与润

11、滑油的互溶性的影响(yngxing)制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响(yngxing)润滑作用，且油会被带入蒸发器中影润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响响(yngxing)到传热效果。到传热效果。若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将油分离出来，避免油分离出来，避免(bmin)油带入蒸发器中降低传油带入蒸发器中降低传热效果。热效果。第十九页，共48页。制冷剂与水的溶解性制冷剂与水的溶解性“冰堵现象冰堵现象” 当温度降到当温度降到0以下时，水结成冰而堵塞节流以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成阀或毛细

12、管的通道形成(xngchng)“冰堵冰堵”，致使制冷机不能正常工作。致使制冷机不能正常工作。第二十页，共48页。制冷剂的泄漏制冷剂的泄漏(xilu)性性氨氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水检漏，水故不用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏用酚酞试剂和试纸检漏 氟利昂氟利昂无色无臭，无色无臭，卤素喷灯卤素喷灯和和电子检漏仪电子检漏仪检漏检漏第二十一页，共48页。常用(chn yn)的氟里昂制冷剂R134aR502R22R12第二十二页，共48页。 以制冷剂（Refrigerant）第一个字母R开头(ki tu)，后面接数字，数字含义如下：分子

13、式CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2R22举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R121、氟利昂（饱和碳氢化合物的卤族(l z)取代物）编号同分异构体溴分子数，为0，B可省略R(m1)(n+1)x(a,b)Bz制冷剂的命名制冷剂的命名(mng (mng mng)mng)方法一方法一第二十三页，共48页。四氟乙烷(y wn)C2H2F4二氟乙烷(y wn)C2H4F2R134R134R134aCHF2CHF2CF3CH2F同分异构体R152R152aCH2FCH2FCHF2CH3同分异构体R152制冷剂的命名(mng mng)方法一第二十四页，共4

14、8页。2、碳氢化合物碳氢化合物(烃类)R50R170R1150R1270编号与氟利昂编号方法相同举例甲烷(CH4)乙烷 (C2H6)R1+氟利昂编号方法编号举例乙烯 (C2H4)丙烯 (C3H6)烷烃类烯烃类制冷剂的命名制冷剂的命名(mng (mng mng)mng)方法一方法一第二十五页，共48页。烷烃类：甲烷烷烃类：甲烷CH4，乙烷，乙烷C2H6，丙烷，丙烷C3H8;烷烃类命名方法与氟利昂相同烷烃类命名方法与氟利昂相同: R(m-1)(n+1)(x)B(z) CmHnFxClyBrz （满足（满足2m+2=n+x+y+z） （丁烷例外，为（丁烷例外，为R600） 如：如： CH4R50，C

15、2H6R170，C3H8R290；烯烃烯烃(xtng)类：乙烯类：乙烯C2H4，丙稀，丙稀C3H6；烯烃烯烃(xtng)类命名方法：类命名方法：R后先写上后先写上“1”，再按氟利昂方，再按氟利昂方法：法： 如：如： C2H4R1150，C3H6R1270;第二十六页，共48页。3、共沸(液体(yt)制冷剂质量百分比两种或两种以上制冷剂按一定的比例混合而成在气化或液化过程中，成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时的温度保持不变。组成R5XX编号 R152a/R12(26.2/73.8)R22/R115 (48.8/51.2)R500R502举例已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中

16、顺次地规定其识别(shbi)编号。制冷剂的命名制冷剂的命名(mng (mng mng)mng)方法一方法一第二十七页，共48页。氟里昂502（R502） R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6，正常工作压力(yl)与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55。R502在冷藏柜中使用较多 。第二十八页，共48页。4、非共沸(液体(yt)制冷剂组成两种或两

17、种以上制冷剂按一定比例混合而成在气化或液化过程中，成分不断变化定压下，对应的温度也不断变化。编号R4XX举例R407cR404a 已经(y jing)商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。R32/R125/R134a(23:25:52(%)R125/R143a/R134a(44:52:4(%)制冷剂的命名制冷剂的命名(mng (mng mng)mng)方法一方法一第二十九页，共48页。5.无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例制冷剂的命名制冷剂的命名(mng (mng mng)mng)方法一方法一第三十页，共48页。制冷剂

18、的命名制冷剂的命名(mng mng)(mng mng)方法二方法二命名法命名法2：美国杜邦公司提出：美国杜邦公司提出,已为全世界所接受。已为全世界所接受。 含氯原子的氟利昂对大气臭氧层的破坏含氯原子的氟利昂对大气臭氧层的破坏(phui)作作用用.CFC氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏(phui)臭氧层，禁用；臭氧层，禁用；例：例： R12 CF2Cl2CFC12 R11 CFCl3CFC11HCFC氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质；性物质；例：例： R22 CHF2ClHCFC22HFC氢氟化碳，不含氯，无公

19、害，可作为替代物，氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物，待研究开发。待研究开发。例：例： R134a C2H2F4HFC134a第三十一页，共48页。氟利昂12的特性(txng) R12对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受到限用与禁用。但它目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之一，2010年1月1日起将在我国完全停止生产(shngchn)和消费。南极(nnj)臭氧空洞的变化第三十二页，共48页。氟利昂12 （CF2CL2，R12） 的特性(txng)R12无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸。R12等熵指数小，压缩机的排气温度较低。单位容积制冷量小、相对分子质量大、流动阻力大

20、、热导率较小。水在R12中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰堵，因此在充灌R12前，必须经过干燥处理。R12能与矿物性润滑油无限溶解，润滑油在蒸发器中逐渐积存，使蒸发温度升高，传热系数下降。R12对一般金属没有腐蚀作用(zuyng)，但能腐蚀镁及含镁量超过2的铝镁合金。含水后会产生镀铜现象。R12对天然橡胶及塑料等有机物有膨润作用(zuyng)，R12极易渗透。R12由于压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳定、无毒、不燃、不爆，广泛用于冷藏、空调和低温设备。第三十三页，共48页。氟里昂134a 134a是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5。它的主要(zhyo)热力学性质

21、与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。 第三十四页，共48页。R134a第三十五页，共48页。氟利昂22的特性(txng) R22对大气臭氧层有破坏作用，并产生温室效应，已受到限用与禁用。目前家用制冷空调器、商用冷库和中央(zhngyng)空调设备的HCFC社会保有量巨大,维修行业排放严重;因此行业淘汰活动势在必行,以保证整体履约目标的实现.南极臭氧空洞(kngdng)的变化第三十六页，共48页。中国(zhn u)淘汰HCFCS制冷剂 中国政府依据蒙特利尔(mn t l r)议定书淘汰HCFCS的用量,以2009年和201

22、0的平均水平为基准,2030年前淘汰. 2013年CFCS的用量不能超过2009年和2010的平均水平(基准); 2015年减少15%; 2020年减少35%; 2025年减少67.5%; 2030-2040年，只留2.5%用于维修。第三十七页，共48页。氟利昂22 （CHF2CL，R22）的特性(txng)R22是最为广泛使用的中温制冷剂R22属安全性制冷剂。R22化学性质不如R12稳定。R22 能部分(b fen)地与润滑油互溶，R22对金属的作用、泄漏性与R12相同。R22广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、离心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用，故可作

23、为R12的近期、过渡性替代制冷剂。第三十八页，共48页。氟利昂600a的特性(txng) R600a属中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用，无温室效应。可燃、可爆，不允许采用气焊或电焊。价格便宜。由于具有极好的环境特性，目前(mqin)广泛被采用，作为R12的替代工质之一。第三十九页，共48页。根据根据(gnj)(gnj)制冷剂常温制冷剂常温(30)(30)下在冷凝器中冷凝时饱和压力下在冷凝器中冷凝时饱和压力PkPk和正常和正常( (一个大气压）下蒸发温度一个大气压）下蒸发温度t0t0的高低，一般分为三大类：的高低，一般分为三大类： .低压高温制冷剂 冷凝压力Pk0.20.3MPa（绝对），

24、t0 如11（CFCl3），其T023.7。这类制冷剂适用(shyng)于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常30时， Pk 0.306MPa 。 .中压中温制冷剂 冷凝压力Pk 2MPa（绝对），-60。 如717、12、22等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。 .高压低温制冷剂 冷凝压力Pk 2MPa（绝对）， t0 70。 如13（CF3Cl）、14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用(shyng)于复迭式制冷装置的低温部分或70以下的低温装置中。第四十页，共48页。常用制冷剂的一些特性(txng)参数第四十一页，共48页。几种共沸制冷剂的组成几

25、种共沸制冷剂的组成(z chn)(z chn)和沸点和沸点 -48.8/-47.7-46.798.950.0/50.0R125/143aR507-9.8/3.518-12.593.755.1/44.9R31/114R506-29.8/-9.8115-30103.578.0/22.0R12/31R505-51.2/-3817-59.279.248.2/51.8R32/115R504-82.2/-81.588-88.087.640.1/59.9R23/13R503-40.8/-3819-45.4111.648.8/51.2R22/115R502-40.8/-29.8-41-41.593.184.5

26、/15.5R22/12R501-29.8/-250-33.599.373.8/26.2R12/152aR500各组分的各组分的沸点沸点()共沸共沸温度温度沸点沸点()分子分子量量质量成分质量成分组分组分代号代号第四十二页，共48页。15km50km85km散逸层平流层对流层热电离层地球大气中的O3主要(zhyo)分布在平流层的中部，距地面2540km处。O3的浓度秋季开始下降，冬末春初浓度最低；春季开始上升，夏末秋初浓度较高.什么(shn me)是臭氧层？第四十三页，共48页。 臭氧层的破坏将导致：臭氧层的破坏将导致：危及人类健康，可使皮肤癌、危及人类健康，可使皮肤癌、白内障的发病率增加，破坏

27、人白内障的发病率增加，破坏人体免疫系统；体免疫系统；危及植物及海洋生物，使农作危及植物及海洋生物，使农作物减产，不利于海洋生物的生物减产，不利于海洋生物的生长与繁殖；长与繁殖；产生附加温室效应产生附加温室效应(wn sh (wn sh xio yn)xio yn)，从而加剧全球气，从而加剧全球气候转暖过程；候转暖过程；加速聚合物（如塑料等）的老加速聚合物（如塑料等）的老化。化。第四十四页，共48页。CFC消耗臭氧(chuyng)的过程一个Cl自由基能消耗十万个臭氧(chuyng)分子第四十五页，共48页。制冷剂代号制冷剂代号R12R134aR600a相对分子质量相对分子质量120.92102.058.13标准蒸发温度标准蒸发温度/-29.8-26.5-11.7燃烧极限（体积分数）燃烧极限（体积分数）/%无无