制冷技术基础-单元4 制冷剂、载冷剂与冷冻机油

制冷技术基础

目录单元一工程热力学基础单元二流体力学基础单元三传热学基础单元四制冷剂、载冷剂与冷冻机油单元五蒸气压缩式制冷原理单元六吸收式制冷循环单元七其他制冷循环及制冷方法单元四制冷剂、载冷剂与冷冻机油制冷剂是制冷系统中的工作物质，它在制冷系统中循环流动，通过集态改变以实现制冷。目前使用的制冷剂已达70～80种，并正在不断发展增多，但常用的仅十多种。载冷剂用于向被间接冷却的物体输送制冷系统产生的冷量。冷冻机油是压缩机中使用的润滑油，能够耐低温而不凝固是其主要特点。本单元主要介绍常用制冷剂、载冷剂、冷冻油的种类和特性及其选用原则，的性能要求及其选用。单元四制冷剂、载冷剂与冷冻机油单元目标1、能说出选用制冷剂的基本原则；2、能叙述常用制冷剂的性质；3、能说出常用载冷剂的特性；4、熟悉冷冻机油的规格，能判别冷冻机油质量好坏；任务1制冷剂任务概述制冷剂种类繁多，目前约有几十种物质被用作制冷剂，普通制冷的制冷剂也有十几种，本单元主要介绍制冷剂的发展史，常用制冷剂的性质及要求，能根据不同的制冷要求及制冷设备选取制冷剂，会向制冷设备充注合适的制冷剂。任务1制冷剂任务目标1、能说出制冷剂的种类及型号命名方法；2、能叙述常用制冷剂的性质；3、熟悉选用制冷剂的基本原则，能说出常用制冷设备中选用制冷剂的型号；4、能向制冷系统加注制冷剂。任务1制冷剂知识链接一、制冷剂的分类制冷剂又称制冷工质，简称为工质，俗称“雪种”。它是在制冷系统中循环流动的工作介质。在蒸气压缩式制冷系统中，它通过状态变化，在需要制冷的部位吸热汽化而起到制冷作用，并通过消耗压缩机的功率，将热量由低温物体转移给高温物体。为了书写方便，国际上统一规定用字母“R”和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。字母“R”表示制冷剂，后面的数字或字母则根据制冷剂的分子组成按一定的规则编写。制冷剂的种类很多，现在可用作制冷剂的物质有几十种，但常用的不过十几种。它的分类方法通常有两种。一种是根据制冷剂的化学成分及组成来分类；另一种是根据制冷的要求来分类，即根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时的饱和压力和标准大气压下的蒸发温度的高低来分类。任务1制冷剂1．根据制冷剂化学成分及组成分类根据制冷剂化学成分及组成分类可分为四类（1）无机化合物（2）碳氢化合物（3）氟利昂（4）多元混合溶液任务1制冷剂2．根据常温下冷凝压力大小和在大气压力下蒸发温度的高低分类根据常温下冷凝压力大小和在大气压力下蒸发温度的高低分类，制冷剂可分为三大类，即高温低压制冷剂、中温中压制冷剂和低温高压制冷剂。高温低压制冷剂，冷凝压力小于0.3MPa，蒸发温度大于0℃。如R11、R21、R113和R114等，这类制冷剂适用于高温环境下空调系统用的离心式制冷压缩机。中温中压制冷剂，冷凝压力为0.3MPa～2MPa，蒸发温度0～-50℃。如R717、R12、R22、共沸溶液R502等，这类制冷剂使用的范围比较广，适用于以活塞式制冷压缩机为主的电冰箱、食堂用小冷柜、空调用制冷系统、大型冷藏库等制冷装置中。低温高压制冷剂，冷凝压力大于2MPa，蒸发温度低于-50℃。如R13、R14、共沸制冷剂R503等，这类制冷剂只适用于复叠式制冷装置中的低温部分或在-50℃以下的低温制冷剂设备。任务1制冷剂二、制冷剂的选用要求在实际应用中，应根据不同的制冷要求应选择不同的制冷剂，在选择制冷剂之前必须对有关制冷剂的性能有所了解。总体来说，制冷剂应具有较好的热力性质、迁移性质及物理化学性质等。同时，随着环保意识的增强，选择制冷剂时也要考虑它是否对环境造成污染。任务1制冷剂1、热力学性质的要求（1）单位容积制冷量要大。这样可以提高制冷效率，即用少量的制冷剂便可吸收大量的热量。在制冷量一定时，可减少制冷剂的循环量，缩小制冷设备的几何尺寸。（2）凝固点要低。以获得较低的的蒸发温度，扩大制冷剂的使用温度范围。（3）换热系数要高。这可提高热交换的效率，减小热交换器的尺寸。（4）粘度和密度要小。以减小制冷剂在流动过程中的能量损耗。（5）临界温度高于环境温度高。使制冷剂气体被压缩后能在常温下冷凝液化。（6）蒸发压力高于大气压力。在足够的低温下，制冷剂的蒸发压力最好接近或稍高于大气压力，以避免空气渗入系统内，影响换热器的传热效果，增大压缩机的耗功量。对于易燃易爆的制冷剂还可避免引起爆炸。（7）冷凝压力不要过高。在常温下冷凝压力最好不大于1.26～1.5MPa，这样可降低对系统密封性的要求，减轻结构重量。冷凝温度不宜过低，常温空气或水就能使其液化。任务1制冷剂2、物理化学性质的要求（1）安全性。（2）热稳定性（3）对材料的腐蚀性（4）与水的溶解性（5）与润滑油的溶解性任务1制冷剂三、常用制冷剂的性质1、氨（R717）2、R123、R224、R134a5、R600a任务1制冷剂1．CFCS（CFC）的限制和禁用在各类制冷剂中，由于氟利昂具有许多优点而得到广泛的应用，但氟利昂是用氟、氯、溴等元素全部或部分取代饱和碳氢化合物中的氢而生成的新化合物。其中不含氢的氟利昂称作氯氟化碳，写成CFC；含氢的氟利昂称作氢氯氟化碳，写成HCFC；不含氯的氟利昂称作氢氟化碳，写成HFC。近十几年的研究证明，CFC类物质（即CFCS）对大气中臭氧和地球高空的臭氧层有严重的破坏作用，会导致太阳对地球表面的紫外线辐射强度增加，破坏人体免疫系统，其危害程度后用大气臭氧层损耗潜能值ODP表示，同时CFCS在大气中能稳定吸收太阳热，导致大气温度升高，加剧温室效应，其危害程度可用温室效应潜能GWP表示。因此，减少和禁止CFCS的使用和停产，已成为国际社会环境保护的紧迫任务。根据1987年通过的《关于消耗臭氧层物质蒙特利尔议定书》和其他有关国际协议，规定发达国家在1996年1月1日停产和禁止使用公害物质CFCS，发展中国家在2010年完全停用。过渡性物质HCFCS在发达国家于2020年停用，发展中国家2040年完全停用。任务1制冷剂2．CFCS替代问题为了减少氟利昂制冷剂对大气臭氧层的破坏程度和温室效应引起的全球变暖的趋势，应采取以下技措施。（1）目前尽量减少CFCS排放量，强化设备密封措施，研制CFCS回收装置，逐年减少CFCS的生产和使用。（2）逐步采用低公害的HCFCS物质，如R22、R142b、R123等纯制冷剂，可由其组成的非共沸混合制冷剂过渡性替代使用。（3）最终使用ODP=0，且GWP值相对较小的物质作为制冷剂，这是从根本上解决消耗臭氧层问题。目前在冰箱中，美国主要选用R134a作为制冷剂，R141b作为发泡剂。欧洲更倾向于用R600a替代R12、用环烷替代R11的方案。任务2载冷剂任务概述载冷剂又称冷媒，是运载冷的介质，载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体或空间的热量，再返回蒸发器重新被冷却，如此循环不止，以达到传递制冷量的目的。本任务主要介绍常用的载冷剂如空气、水、盐水、有机化合物及其水溶液,的性质及选用原则。任务2载冷剂任务目标1、能说出常用载冷剂的性质；2、熟悉常用载冷剂的优缺点，能说出常用制冷设备中选用载冷剂的名称；3、能够根据不同的制冷要求选用合适的载冷剂。任务2载冷剂知识链接一、对载冷剂的要求1）无毒、无腐蚀性。对人体无毒，不会引起其他物质变色、变质，对金属不易腐蚀。2）比热容大。当制冷量一定时，比热容大可使载冷剂量的循环量或进出温差减小。3）粘度小、相对密度小。相对密度小，流动时阻力损失也减小；粘度高时传热性能变差，所需传热面积要增加。4）凝固温度低。在使用温度范围内不会凝固，呈液态。5）传热性能好。传热性能好，可使传热面积减小。6）价格低廉，易于获得。任务2载冷剂二、常用载冷剂的种类1、空气2、水3、无机盐水4、有机物载冷剂任务3冷冻机油任务概述冷冻机油是压缩机中使用的润滑油，具有减少摩擦、冷却、密封、降噪等作用。具有耐低温而不凝固的主要特点。本任务主要介绍了常用冷冻机油的种类，常用冷冻机油的规格及选用原则。任务3冷冻机油任务目标1、能说出常用冷冻机油的种类；2、熟悉冷冻机油的规格，能判别冷冻机油质量好坏；3、能够根据不同的制冷要求选用合适的冷冻油。任务3冷冻机油知识链接一、冷冻机油的作用冷冻机油也叫冷冻油，是制冷压缩机的专用润滑油，可保证压缩机正常运转，可靠工作和延长使用寿命，在使用中不能用通用润滑油来代替。其在空调制冷系统中的作用主要可概括如下：（1）减少摩擦

压缩机是高速运动的机器，轴承、活塞环、曲轴、连杆等零件表面需要润滑，以减少阻力和磨损，延长使用寿命，降低功耗，提高制冷系数。（2）冷却作用

运动的表面摩擦产生高温，需要用冷冻油来冷却。冷冻油冷却不足会引起压缩机温度过热，排气压力过高，制冷系数降低，甚至烧坏压缩机。（3）密封作用

汽车使用的压缩机输入轴需要油封来密封，防止R12泄漏，有润滑油，油封才起作用。同时，活塞环上的润滑油不仅起减磨作用，而且起密封压缩机蒸气的作用。任务3冷冻机油二、冷冻机油的性能与要求（1）黏度适当（2）浊点应低于蒸发温度（3）凝固点应低（4）闪点要高（5）化学稳定性好任务3冷冻机油三、冷冻机油的规格与选用（1）规格

冷冻机油按国家标准GB/T16630—1996的规定分为L—DRA/A、L—DRA/B、L—DRB/A、L—DRB/B四类品种，每类品种中又以粘度等级划分出5～9种规格，因而该标准共计规定了24种规格。冷冻机油的规格区分是以40℃时运动粘度为基准的，如46号油即指40℃时运动粘度为41.4～50.6mm2/s的油品。冷冻机油常见的粘度等级（牌号）有15、22、32、46、68等。任务3冷冻机油（2）选用

选用冷冻机油的常规要求是：透明度好，若浑浊变色，说明油已变质，不能使用；粘度适宜，粘度过大会增加压