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文档简介
28种常用制冷剂(冷媒、雪种)的特性和用途总结
(制冷剂知识点汇总)
一、制冷剂的分类
FI前使用的制冷剂很多,根据制冷剂的分子结构可分为无机化合物和有机化
合物(碳氢化合物、氟利昂以及混合溶液)两大类;根据制冷剂的组成,可分为
单一(纯质)制冷剂和混合制冷剂;根据制冷剂的常规冷凝压力Pk和标准沸点
(即标准大气压力下的蒸发温度),可分为高温(低压)、中温(中压)和低温(高
压)制冷剂。一般高温是指标准沸点为0〜10℃(压力WO.3Mpa);中温为0~・
20℃(压力0.3〜2.0MPa);低温为-20〜-60℃(压力22.0MPa)。
1.氟利昂
(1)分类
氟利昂是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称,主要有甲烷族、乙烷族和丙烷
族三组,其中氢、氟、氯的原子数对其性质影响很大。氢原子数减少,可燃性也
减少;氟原子数增加,对人体越无害,对金属腐蚀性越小;氯原子数多,可提高
制冷剂的沸点,但是,氯原子越多对大气臭氧层破坏作用越严重。大多数氟利昂
本身无毒、无臭、不燃、与空气混合遇火也不爆炸,因此,适用于公共建筑或实
验室的空调制冷装置。
1)分子中含有氯、氟、碳的完全卤代燃(即氯氟烧)写作CFCs,如:R11、
R12、R13、R14、R500、R502、RU3、R114等。这类制冷剂对臭氧层有破坏作
用,同时还是产生温室效应的气体,我国已于2007年7月1日实现了CFCs类
物质消费的全面淘汰。
2)分子中含有氢、氯、氟、碳的不完全卤代燃写作HCFCs(即氢氯氟堤),
如:R22、R123、R141、RI42b等。这类制冷剂由于氢、氯共存,氯原子对大气
臭氧层的破坏作用虽有所减缓,但它也同时是温室气体,目前全球也进入了
HCFCs加速淘汰阶段:我国需要在2025年淘汰消费基线水平的67.5%,在
2030-2040年仅允许保留基线水平的2.5%供维修设备使用。
3)分子中含有氢、氟、碳的无氯卤代烧写作HFCs(即氢氟燃),如:R134a>
R125、R32、R1407C、R410A、R404A、R245fa>RI52a等。这类制冷剂对臭氧
层没有破坏作用,但属于限制排放的温室气体。按照《蒙特利尔议定书》基加利
修正案的规定,中国等发展中国家需要在2024年冻结MFCs的生产和消费,2029
年实现HFCs消减基线水平的I0%o
(2)混合制冷剂
1)非共沸制冷剂(如R407A和R407C)
在给定压力下,二元溶液的沸腾温度介于两个纯组分蒸发温度之间,蒸发过
程或冷凝过程的蒸发温度或冷凝温度并非定值,开始蒸发的温度称为泡点,开始
冷凝的温度称为露点;露点和泡点之差,称为温度滑移。理想液体二元混合溶液
此特性特别明显,由于在等压下不存在单一的蒸发温度,故称为非共沸混合溶液。
非共沸制冷剂在使用上的一个麻烦就是系统泄漏时引起混合物成分的变化,所以
一日泄漏需全部更换制冷剂.利用非共沸混合制冷剂定用下相变不等温的特件.
与实际有限大热源的变温特点相适应,可以减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损
失,所以在热泵中应用取得较好的节能效果。另外,非共沸制冷剂也应用于自复
叠制冷循环中。
2)近共沸(如R404A和R410A)和共沸制冷剂(如R507A)
当非共沸混合溶液的饱和液线与饱和蒸气线非常接近时,其定压相变时的温
度消移很小(通常认为泡、露点温度差小于ro,可视为近似等温过程,故将这
类混合溶液叫做近共沸混合制冷剂。近共沸混合制冷剂在泄漏后及再充注时,只
要注意液相充注,其成分的微小变化不会较大地影响机组性能。但是,也有一些
真实溶液有一种完全不同的特性,当溶液具有最低沸点或最高沸点的浓度时,在
给定压力下其蒸发温度或冷凝温度为定值,故称为共沸混合制冷剂,它像纯组分
一样具有稳定的热物理性质。
2.碳氢化合物(HC)
碳氢化合物制冷剂的共同特点是:凝固点低,与水不起化学反应,不腐蚀金
属,溶油性好。由于它们是石油化工流程中的产物,故易于获得、价格便宜。共
同的缺点是燃爆性很强。因此,它们主要用作石油化工制冷装置中的制冷剂。用
碳氢化合物作制冷剂的制冷系统,低压侧必须保持正压,否则一旦有空气渗入,
便有爆炸的危险。目前常月的有烷烧类和烯煌类制冷剂。丙烯的制冷温度范围与
R22相当,可以用于两级E缩制冷装置,也可以在复叠式制冷装置中作高温部分
的制冷剂;乙烷、乙烯的制冷温度范围与R13相当,只在复叠式制冷系统的低
温部分使用;甲烷可以与乙烯、氮(或丙烷)组成三元复叠制冷系统,获得-150℃
左右的低温,用于天然气液化装置。正丁烷、异丁烷或正丁烷与异丁烷的混合物
可以用在家用冰箱中。
3.无机化合物
无机化合物的制冷剂的编号法则是700加化合物分子量(取整数),如氨的编
号为R717,二氧化碳的编号为R744,水的编号为R718c
二、制冷剂的性质
1.热力学性质
(1)沸点
制冷剂在标准大气压(10L32kPa)下的沸腾温度称为标准蒸发温度或标准沸
点is,多数制冷剂在大气E和环境温度下是气态。制冷剂的标准蒸发温度大体反
映了制冷剂能够实现的低温范围,标准沸点越低的制冷剂越能够制取低温。各种
制冷剂的标准沸点与其分子组成、临界温度有关,一般沸点越低,蒸发压力、冷
凝压力越高,单位容积制冷量越大。习惯上依据标准蒸发温度的高低,将制冷剂
划分为高温、中温和低温制冷剂。另一方面,沸点越低的制冷剂在常温下的相变
压力越高,故根据常温下制冷剂的相变压力的高低又可将制冷剂分为高压、中压
和低压制冷剂。可见,高温制冷剂就是低压制冷剂,低温制冷剂就是高压制冷剂。
空气调节用制冷机采用中温、高温制冷剂。通常希望蒸发压力不低于大气压,这
样可避免渗入空气,同时要求冷凝压力不应太高,这样可降低压比,设备承压能
力可以低些。常见的高温、中温、低温制冷剂性能见表4.4-1。
(2)制冷效率
制冷效率是理论循环制冷系数与两个传热过程有温差的逆卡诺循环制冷系
数之比,其标志了不同制冷剂节流损失和过热损失的大小。
(3)临界温度(tc)
临界温度是制冷剂在I缶界点的温度,是制冷剂不可能加压液化的最低温度.
即在该温度以上,再怎么提高压力,制冷剂也不会从气态变成液态。对于绝大多
数物质,其临界温度和标准蒸发温度存在Ts/Tc'0.6的关系,该关系式说明低温
制冷剂的临界温度低、高温制冷剂的临界温度高,不可能找到一种既有高的临界
温度又有低标准沸点的制冷剂。临界温度高,便于采用常规冷却介质水或空气对
制冷剂实现冷凝。此外,制冷循环的工作区域越远离临界点、制冷循环越接近逆
卡诺循坏,节流损失越小,制冷系数较高。
(4)汽化潜热
大多数物质在标准蒸发温度下蒸发时,其摩尔端增的数值都大体相等,
这就是特鲁顿定律(Z\s又称为特鲁顿数),即:As=Mrs/Ts^76-88kJ/(kmol.K)0
式中,M为制冷剂的千克摩尔分子量,rs为标准蒸发温度下的汽化潜热。根据
特鲁顿定律可以推出制冷剂基本性质对制冷循环影响的一些规律:1)标准沸点
相近的物质,分子量大的汽化潜热小(单位质量制冷量小),分子量小的汽化潜
热大(单位质量制冷量大;;2)各种制冷剂在一个大气压下汽化时,单位容积汽
化潜热rs/vs大体相等。单位容积汽化潜热近似反映了单位容积制冷量,所以在
相同蒸发温度下,压力高的制冷剂单位容积制冷量大,压力低的制冷剂单位容积
制冷量小。
(5)凝固温度
凝固温度低,可以制取较低的蒸发温度,以免制冷剂在蒸发温度下凝固,如
水的凝固点为0C,制冷温度就要在0C以上。
(6)蒸发压力和冷凝压力
蒸发压力pO不宜低于大气压力,以避免空气渗入制冷系统。冷凝压力pk
也不宜过高,可以降低对制冷设备的强度要求,降低耗功。此外,希望压缩机压
缩比pk/pO和压力差pk-pO比较小,这对于减小压缩矶耗功、降低排气温度和
提高压缩机实际吸气量十分有益。
(7)单位容积制冷量(qv)
单位容积制冷量越大,产生一定量的制冷量时所需要的制冷剂体积流量越
小,可以减小压缩机尺寸。一般而言,标准大气压力下沸点越低的制冷剂,单位
容积制冷量越大。对于小型制冷压缩机或离心式压缩机而言,有时尺寸过小反而
引起制造上的困难,此时要求小些反而是合理的。
(8)绝热指数(比热比)
相同吸气温度下,制冷剂等烯压缩的终了温度与其绝热指数和压比有关。绝
热指数越小,排气温度越低,同时还可以降低耗功量。常用的中温制冷剂中R717
和R22的排气温度较高,因此在压缩过程中需要采取冷却措施以降低排气温度;
而R134a和R152a的排气温度较低,所以它们在全封闭压缩机中使用效果要比
R22好得多。
2.物理化学性质
(1)制冷剂的导热系数、放热系数要高,这样可以提高热交换效率,减少
蒸发器、冷凝器等设备的传热面积。
(2)制冷剂的密度、黏度要小,这样可以减少制冷剂在系统中流动的阻力,
降低压缩机的耗功或减小系统管路直径。
(3)制冷剂对金属和其他材料(如橡胶)应无腐饨和侵蚀作用。
(4)制冷剂的热化学稳定性要好,在高温下应不分解。
(5)有良好的电绝缘性,在封闭式压缩机中,由于制冷剂与电机的线圈直
接接触,因此耍求制冷剂应具有良好的电绝缘性能.电击穿强度是绝缘性能的一
个重要指标,故要求制冷剂的电击穿强度要高。
(6)制冷剂有一定的吸水性,当制冷系统中储存或者渗进极少量的水分时,
虽会导致蒸发温度稍有提高,但不会在低温下产生“冰塞”,系统运行安全性好。
(7)制冷剂与润滑油的良好匹配。
3.安全性和环境友好性
(1)制冷剂应具有可接受的安全性
安全性包括毒性、可燃性和爆炸性。《制冷剂编号方法和安全性分类》
GB/T7778-20I7(后文简称GB/T7778)分别按毒性定量和可燃性定量方法,将
制冷剂分为8个安全分类(Al、A2L、A2、A3和Bl、B2L、B2、B3),1(无
火焰传播)、2L(弱可燃)、2(可燃)和3(可燃易爆)依次为可燃性增强,L
表示低燃烧速度;B(制冷齐IJ的职业接触限定值OELV400ppm)较A毒性强。
非共沸混合物制冷剂在温度滑移时,其组分的浓度也发生变化,其燃烧性和
毒性也可能变化。因此,它应该有两个安全性分组类型表示,这两个类型使用一
个斜杠(/)分开,如A1/A2。第1个类型是在规定的组分浓度下的安全分类;
第2个类型是混合制冷剂在最大温度滑移的组分浓度下的安全分类。冷库制冷
系统所采用的卤代燃及其混合物制冷剂应为GB/T7778规定的A1类制冷剂。
(2)制冷剂环境友好性
制冷剂对大气环境的影响可以通过制冷剂的消耗臭氧层潜值ODP(Ozone
DepletionPotential)>全球变暖潜值GWP(GlobalWaringPotential)>大气寿命
(AtmosphericLife)等现有数据,按标准规定的计算方法进行评估,以确定其排
放到大气层后对环境的综合影响。消耗臭氧层潜值ODP的大小表示消耗臭氧层
物质ODS(OzoneDepletionSubstan-ceo)排放大气,对大气臭氧层的消耗程度,
即反映对大气臭氧层破坏的大小,其数值是相对于CFC-11排放所产生的臭氧层
消耗的比较指标。
(3)全球变暖潜值GWP
GWP是衡量制冷剂对全球气候变暖影响程度大小的指标值。GWP被定义在
固定时间范围内1kg物质与ikgCO2脉冲排放引起的时间累积(如100年)辐
射力的比例。此外,国际上近年来还采用一个整体温室效应值TEWI(Total
EquivalentWarmingImPact),它是综合反映1台机器对全球变暖所造成影响的指
标值。TEWI计算比较复杂,它包括直接使用制冷剂产生的温室效应和制冷剂使
用期内电厂发电产生的间接温室效应两部分。
(4)大气寿命
指任何物质排放到大气层被分解到一半(数量)时,所需要的时间(年),
也就是制冷剂在大气中存留的时间。制冷剂在大气中寿命长,说明其潜在的破坏
作用大。
4.制冷剂的经济性和充注量
降低制冷设备制冷剂充注量的研发日渐深入,如机组采用降膜式蒸发器,有
的机型可使制冷剂充注量减少30%~50%,同时还强化了换热效果。
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三、常见制冷剂
1.卤代炫及其混合物
氟利昂家族制冷剂具有一定的共性:1)分子量较大、比重较大、传热性能
较差;2)绝热指数小,压缩终了温度较低;3)对金属材料的腐蚀性很小,对天
然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有腐蚀作用;4)溶水性极差,应严格控制含
水,防止“冰堵”或因水分解出酸性物质发生腐蚀;5)无毒、热稳定性和化学
稳定性好,但遇明火会分解出对人体有毒害的氟化氢、氯化氢或光气;6)无味、
渗透性强,使用中极易泄漏且不易被察觉,通常采用卤素灯或电子卤素检漏仪检
漏。
(1)R22(HCFC-22)
R22分子组成中仍含对臭氧层有破坏作用的氯原子,R22的ODP和GWP
比R12都小得多。R22是常用的中温制冷剂,其饱和压力与氨相近,单位容积制
冷量也与氨差不多,压缩终了温度在氟利昂类中属于高者。水在R22中的溶解
度很小(仅为0.06%),而且温度越低溶解性越小。R22溶解水时对金属有腐蚀
作用并在低温时发生冰塞现象,故规定R22产品的含水量限制在25ppm以下。
与润滑油有一定的互溶性,要采用专门的回油措施,要考虑蒸发器、压缩机吸气
管回油以及压缩机出口油分离问题。R22检漏常用卤素喷灯(喷灯火焰呈蓝绿色
表明有泄漏),要求较高时用电子检漏仪。
(2)R23(CHFs)
R23的ODP=0、GWP=5.7,属于广泛使用的超低温制冷剂,足R13和R5O3
的替代品,主要应用于超低温冷库、深冷设备中,多用于复叠式制冷系统的低温
级。三氟甲烷同时还可用作气体灭火剂,是哈龙1301的理想替代品,具有清洁、
低毒、灭火效果好等特点。水在R23中的溶解度略高于R22。R23不燃烧、不爆
炸,毒性很小(A1).
(3)R134a(HFC-134a)
RI34a的主要热力特性与R12接近,气、液导热系数高于R12,因此在蒸发
器和冷凝器中的放热系数比RI2分别高35%〜40%和25%〜35%。RI34a与矿物油
不相溶,必须使用PaG、POE、改性POE的合成油。R134a对系统的干燥及清
洁度要求比RIKR22都高,系统中使用的干燥过滤器,其干燥剂必须使用与
RI34a相溶的产品,如XH-7或XH-9型分子筛等,润滑油最好使用POE酯性润
滑油。RI34a分子中不含0原子,其检漏应采用RI34a专用检漏仪。RI34a液
体密度小,故系统中充注的制冷剂质量比R12略少,用于汽车空调和家用冰箱
等领域。RI34a的温室效应指标为1430,长远看它将被替代。
(4)R32(HFC-32)
R32是一种新型制冷剂,是R22的主要替代品.R32的单位质量制冷量较大,
约为R22的1.57倍,循环的COP与R22相近(约为R22制冷效率的94%),安
全性为A2级,无毒、微燃。R32的制冷性能与R410A接近,且随着冷凝温度
的升高,R32的性能及能效比明显优于R410Ao以风冷冷(热)水机为例,环
境温度高干0℃时,R32的制热件能优干R410A.但在低温情况下,R32的件能
差于R410A。由于单位质量制冷剂R32比R410A的冷量高,因此,同样的额定
冷量,R32的充注量少于R410A,试验验证的结果约少30%。制冷量相当时,
R32压力略高于R410A且排气温度要高。需要注意的是,使用R32要解决好高
排气温度和弱可燃性问题。
(5)R404A
R404A属近共沸混合物(相变消移温度为0.5C),系全HFC混合物,其组
成物质及质量分数为R12f/R143a/R134a(44/52/4),属温室气体,毒性为A1/A1。
R404A的热力性质与R22接近,在中温范围时的能耗比R22增加8%〜20%,但
在低温范围时,两者相当。在同温度工况下,使用R404A压缩机的容积效率比
使用R22高。再冷温度对R404A的性能影响大,因此提倡R404A系统中增设再
冷器。R404A可用于-45/+I0C的蒸发温度范围的商用及工业用制冷系统,也
可替代R22。由于R404A含有R134a,故其制冷系统用的润滑油、干燥剂及清
洁度要求等与RI34a相同,系统内制冷剂的泄漏对系统性能影响较小。
(6)R407C
R407C属非共沸混合物(相变滑移温度为7.TC),其组成物质及质量分数为
R32/R125/R134a(23/25/52)。R407C的热力性质在工作压力范围内与R22非常
相似,其制冷循环的COP与R22也相近,使用R22的制冷设备改用R407C,需
要更换润滑油,调整制冷剂的充灌量、节流组件和干燥剂等。由于R407C的相
变滑移温度较大,在发生泄漏、部分室内机不工作的多联机系统以及使用满液式
蒸发器的场合,混合物的配比可能发生变化,而影响预期的效果。另外,非共沸
化合物在传热表面的传质阻力增加可能会造成蒸发、冷凝过程的热换效率降低,
这在管壳式换热器中的变温过程,制冷剂在壳侧更明显。与R404A一样,由于
R407C中含有R134a,故系统使用的润滑油、干燥剂及对清洁度等的要求同
R134aoR407c被认为是R22较好的替代品,用于房间空调器、单元空调器及
小型冷水机组。
(7)R4I0A
R410A是由R32和R125两种工质按各50%的质量分数组成的近共沸混合
物(相变滑移温度为0.2C),其热力性能十分接近纯工质。与R22相比,R410A
的冷凝压力增大近50%,是一种高压制冷剂,需提高设备及系统的耐压强度。由
于R410A的高压、高密度,使系统制冷剂的管路直径可减少许多,压缩机的排
量也有很大降低。同时,R410A的液相导热系数比R22高,钻度和摩擦阻力比
R22低,因此其传热和流动特性优于R22。目前市场上的多联机通常采用R410A
制冷剂,在相同的满负荷制冷能效比衰减率的条件下,其连接管允许长度比R22
制冷剂系统长。
(8)R507A
R507A是由R143和R125两种工质按各50%的质量分数组成的共沸混合
物,其热力性质与R502、R22相近,其压缩比曲线、排气温度与R502几乎相
同。根据有关文献的报导,在相同工况况下,R507A的COP比R502高2%〜6%,
单位容积制冷量提高5%~10%,在低温下采用回热循环有利。
2.碳氢化合物
用作制冷剂的碳氢化合物(HCs)主要是R290(丙烷)和R600a(异丁烷)。
HCs物质推广应用的最大障碍是可燃性问题,如选用,必需注意到其充注量一定
要控制在相关法规所规定的上限以内。为此,制冷系统中应尽量减少充注量。
R290属干天然有机物.熔油件好,可采用普通矿物件润滑油,吸水件小.
R290的热力性能好,其COP值稍高于R22,比RI34a高10%〜15%,汽化潜热
大,系统流量小,流动阻力低,系统充液量少。相同工况下,排气温度要比合成
制冷剂的压缩机低,比R22可低20℃,有利压缩机的使用寿命延长。
使用R290制冷剂的主要问题是可燃性、爆炸性,需加大安全措施,R290
在空气中的可燃极限为2%~10%。减小制冷剂泄漏量及提高泄漏检测、应对能力,
是提高R290安全性的重要措施,如在机房内设置可燃气体泄漏报警装置,以及
与之联动的通风装置。
必须指出,R290“易燃易爆”的缺点是可以通过技术方法解决的,随着整
个空调系统技术的不断发展,完全有可能将其危险性降到可以控制的范围之内。
3.无机化合物
一般把无机化合物的制冷剂和碳氢化合物类制冷剂统称为天然制冷剂(即非
人工合成)。其中无机化合物中常用的制冷剂有NH3利CO2。
(1)NH3(R717)
NH3属于中温制冷剂,绝热指数大(k=1.30),单位容积制冷量大,黏度小,
流动阻力小,传热性好。氨制冷机的COP分别比R134a和R22高19%和12%左
右。氨吸水性强,不发生冰堵,所以氨系统不必设干燥器。氨对黑色金属无腐蚀,
含有水分时对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作用,因此氨制冷机除少量部件
采用高锡磷青铜外不允许使用铜和铜合金。氨几乎不溶于矿物油。氨的毒性大,
对人体有害(氨对人体的伤害主要有氨毒害、灼伤和冻伤),氨蒸气对食品有污
染作用。氨制冷机房应保持通风,设氨气浓度报警装置,但空气中氨气浓度达到
lOOppm或150Ppm时,自动报警并启动机房内的事故徘风机。用于吸收式制冷
时,为了提高纯度(氨的沸点与水接近),要设置精微塔。目前为扩大氨制冷剂
的使用范围所做的工作有:I)开发了与氨互溶的合成PaG润滑油,改善其传热
性能,解决了干式和板焊式蒸发器中的回油问题,简化了系统的油分离器及集油
器;2)封闭式氨工缩机电机的有关技术己解决。用于氨的钎焊板式换热器已有
大量产品,它可减少系统中氨的充注量,从而降低其可燃性和毒性;3)开启式
压缩机的轴封泄漏问题已解决。
(2)CO2(R744)
随着CFCs及HCFCs的淘汰,采用CO2(R744)的制冷系统属于比较理
想的替代制冷剂使用方案,可显著减少碳排放,被认为是制冷空调行业实现碳中
和目标具有意义的领域之一。如果是利用原本要排入大气中的CO2,则可以认
为对全球变暖无影响。
CO2化学稳定性好,不传播火焰,安全无毒,汽化潜热大,流动阻力小,
传热性能好,易获取并且价格低廉,堪称为理想的天然制冷剂。其主要问题是临
界温度低致使能效低,又因临界压力高,制冷系统压力高,因此在制冷空调中应
用,系统必须具备高承压能力、高可靠性等特点,相应也导致系统的造价较高。
首先,因其临界点低,用在制冷空调上常为跨临界过程的单级压缩机制冷系
统。欧洲的研究成果认为换热器采用小孔扁管式平流换热器的高效换热器,压缩
机采用往复式或斜盘式,对压缩机进行减小缸径,增大行程,增加密封环数量等
措施,能满足CO2制冷要求。其次,因CO2在高压侧具有较大的温度变化(约
80~100℃),CO2的放热过程适宜于热泵的制热运行和热泵热水机的运行。有关
研究表明,用作热泵热水机的试验结果比采用电能或天然气燃烧加热水,可节能
75%,水温可从8℃升高到60℃。最后,在复叠式制冷系统中,CO2用作低压级
制冷剂(压缩机一推荐采用螺杆式压缩机和件免式压缩机),高压级则用NH3或
HFC-134a作制冷剂,已经在低温冷冻领域获得普遍应用。
注:二氧化碳破坏臭氧层潜能值ODP=0,温室效应潜能值GWP=1。除了
对环境方面的友好性外,它还具有优良的热物性质。如CO2的容积制冷能力是
R22的5倍,高的容积制冷能力使压缩机进一步小型化;它的黏度较低,在-4()℃
下其液体黏度是5c水的八分之一,即使在相对较低的流速下,也可以形成湍流
流动,有很好的传热性能;米用CO2的制冷循环具有较低的压力比,可以提高
绝热效率。基于CO2用作制冷剂的上述优点,研究人员不断尝试将其应用于各
种可能的制冷、空调和热泵系统。但是,由于C02的临界温度较低,仅为31TC,
故当冷却介质为冷却水或室外空气时,制取普通低温的制冷循环一般为跨临界循
环,只有当冷凝温度低于30℃时,CO2才可能采用与常规制冷剂相似的亚临界
循环。由于C02的临界压力很高,为73.75bar,处于跨临界或亚临界的制冷循
环,系统内的工作压力都非常高,因此对压缩机、换热器等部件的机械强度有较
高的要求。对于CO2跨临界循环来说,因其容积膨胀比小(2-4),而膨胀功大
(占压缩功的25%〜30%),其循环效率提高的幅度远高于常规制冷工质。理论分
析表明,采用膨胀机的CO2跨临界循环的效率要高于常规工质的节流膨胀循环。
(摘自CO2跨临界循环膨胀压缩机的研究综述)。
3.吸收式制冷工质对
吸收式制冷机组利用溶液在一定条件下析出低沸点组分的蒸气,在另一种条
件下乂能强烈吸收低沸点组分的蒸气这一特性完成制冷循环。吸收式制冷,大多
采用二元溶液作为工质对,其中低沸点组分为制冷剂,高沸点组分为吸收剂,如:
漠化锂吸收式制冷采用溟化锂-水工质对(溶剂水为制冷剂),氮吸收式制冷采用
氨-水工质对(溶质氨为制冷剂)。
(1)氨-水工质对
标准大气压下氨和水的沸点分别为-33.41℃和100℃,二者仅相差
133.41℃,因此在发生器中对氨水溶液加热蒸发产生的蒸气中含有较多的水,必
须进行精帽才能提高氨的质量分数。氨和水能以任意比例完全互溶,在常温下形
成0~1质量分数的全部溶液。在低温下,溶液的纯度受到纯水冰、液氨冰或氨的
水合物NH3H2O和2NH3H2O析出的限制。氨溶于水后有轻微的离子化现象,
故氨水溶液呈弱碱性。纯氨液在0C时的密度为0.64kg/l,对氨水而言,其密度
随温度和氨的质量分数的变化而变化,近似计算公式为:
p0=l-0.35wkg/l(式中p0为0℃时密度;w为氨的质量分数)。
(2)澳化锂-水工质对
溟化锂属于盐类,常温下是无色颗粒状晶体,无毒、无臭的稳定物质,在大
气中不变质、不挥发、不分解、极易溶解于水。
分子式:LiBr(相对分子量86.856,由92.01%的溟和7.99%的锂组成)
密度3464kg/m3(25℃时),熔点549℃,沸点1265℃
溟化锂水溶液的质量定压比热随温度的升高而升高,随质量分数的增加而降
低。在澳化锂吸收式制冷机组实际使用质量分数范围区间,其质量定压比热
(1.68-2.5IkJ/kg.K)远小于水,这一点有利于提高吸收式机组的效率(在发生
和吸收的过程中加热和冷却的负荷小)。溪化锂有极强的吸水性,在20℃时,澳
化锂在水中溶解度为111.2g/100g水。一定温度下的饱和澳化锂水溶液,在温度
降低时,由于澳化锂的溶解度降低,则出现结晶现象;同时澳化锂水溶液的结晶
温度与质量分数关系很大,质量分数越大越容易结晶。
漠化钾的沸点(1265℃)远高干水的沸点,澳化钾水溶液在发牛器中加热蒸
发时只有水汽化,因此不需要精馀设备,使得系统相对简单,热力系数较高。但
以水为制冷剂的澳化锂吸攻式制冷,蒸发温度不能太低,系统内的真空度较高。
1、RI34a(四氟乙烷)
中文名:四氟乙烷,是一种有机化合物,化学式为C2H2F4,是使用
最广泛的中低温环保制冷剂。沸点:-26.5C
冷媒RI34a是目前国际公认的替代R12的主要制冷工质之一,常用于车用
空调,商业和工业用制冷系统,以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产,也可
以用来配置其他混合制冷剂,如R404A和R407C等。
主要用途:主要替代R12用作制冷剂,大量用于汽车空调、冰箱制冷。
2、R410A
R410A,是一种混合制冷剂,它是由R32(二氟甲烷)和R125(五氟乙烷)
组成的混合物,其优点在于可以根据具体的使用要求,对各种性质,如易燃性、
容量、排气温度和效能加以考虑,量身合成一种制冷剂。R410A外观无色,不
浑浊,易挥发,沸点-51.6C,凝固点-155℃;
物化特性:常温常压下,R410A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂,
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R22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。钢瓶包
装,净重U.3kg、500kg、1000kg。
R410A冷媒大约是R22冷媒压力的1.6倍左右。由于高压力,要使用R410A
冷媒专用工具和安装材料,
分子是72.58
沸点,℃-51.6
冰点℃-
临界温度,。C725
临界压力,Mpa4.95
饱和液体密度30℃,(或cm3)1.038
液体比热30℃,[KJ/(Kg℃)[1.78
等压蒸气比热(Cp),30℃^101.3kPa[KJ/(Kg℃)]0.85
破坏具氧潜能值(ODP)0.000
全球变暖系数值(GWP)2100
临界变度,g/cm30500
沸点下蒸发潜能,KJ/Kg2567
纯度%之99.5
水份,PPm<0.001
球,PPmM0.0001
蒸发残留物,PPmS0.01
外观不浑浊
使用注意事项:
I、R410A比R22冷媒的压力要高大约1.6倍左右,因此在安装R410A冷媒
的空调时,使用R410A专用工具以及材料,注意安全操作。
2、R410A设备混入空气等小凝气体,容易导致冷媒循坏管路高压异常,是
造成循环管路破裂、裂纹的主要原因。
3、R410A在安装一拖多空调时,由于封入的冷媒量比较多,尤其是在小房
间进行安装,即便是万一发生冷媒泄漏,其浓度也不能超过规定值,否则,将造
成缺氧的现象。
4、在使用R410A冷媒的家用空调中,绝对不能使用R410A之外的冷媒。
在使用R22冷媒的空调机中,也绝对不能使用R410A冷媒。
5、山于R410A是一种近似共沸混合冷媒,在添加冷媒时,使用液体方式添
加。因此,使用气体方式添加时,冷媒的组成成分会发生变化,导致空调的特性
也发生变化。(R410A瓶是粉红色)
6、铜管的壁厚,要遵守《铜配管设计规范》的规定,按照以下的要求选择
R410A允许使用的铜管壁厚,对于壁厚为0.7mm的铜管以及铜铝管,绝对不能
使用!
7、冷媒少量泄漏时,如果可以先确认剩余冷媒没有混入不凝气体,可以直
接进行液相充注,大量泄露建议重新抽真空后加注。
8、R410A冷媒空调器安装时排空要求,冷媒空调新安装时,必须抽真空(不
建议排空),否则系统内的空气将与冷冻机油发生反应,影响冷冻油性质。高压
阀保持常闭,抽真空时间必须达到10分钟以上,保证压力读数低于-O.IMPa或
者-76cmHg。
9、R22系统相比,R41OA的专用配件,比如:压缩机、截止阀、四通阀等,
其余配件在满足压力的情况下可以与R22的通用。
R410A性能上的优点
R22制冷剂和R410A相比,R410A有许多性能上的优点,而且具有良好的
热传递性。其主要性能优势体现在以下几个方面:
1、与R22相比,R410A系统有一个显著的优势:蒸发器的热传递高35%,
冷凝器的热传递高5%。
2、其循环工作压力比R22约高57%,单位容积制冷量比R22约大43%,制
冷系数比R22约小7.7%,其余参数与R22基本接近。
3、同等质量流量下,R410A的压降比较小。与R410A相匹配的系统较之
R22的系统,可以采用较小体积的冷凝器和蒸发器,而且最高可达减少30%的制
冷剂充注量。
4、压缩机压缩过程中的损耗更低,蒸发器和冷凝器具有更强的热传递性,
整个系统内的压降更小,所以在相同冷量,相同冷凝温度的系统中,R410A系
统的能效比(COP)比R22系统高出6%o
3、R407C
常温常压下,R407c是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂,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R407c是不破坏大气臭
氧层的环保制冷剂。
主要用途:R407c主要用干替代R22,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好
等特点,大量用于家用空调、中小型中央空调。钢瓶包装,净重U.3kg、500kg、
1000kgo
4、R417A
常温常压下,R417A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂,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R417A是不破坏大气臭
氧层的坏保制冷剂。
主要用途:R417A主要用于替代R22,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好
等特点,用于热泵(OEM初装替换R22)和空调(售后替换R22)等。钢瓶包
装,净重11.3kg、400kg、1000kgo
5、R404A
R404A不得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。钢瓶包装,净重10.9kg.lOOOkgo
6、R5O7
R507是一种不含氯的共沸混合制冷剂,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R507是不破坏大气臭氧层的环
保制冷剂。
主要用途:R507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。钢瓶包装,铮重11.3kg、400kgo
7、R23(三氟甲烷)
R23(三氟甲烷,FREON23),常压下沸点为-82.1℃,为-155.2C,液体密
度(25℃)为0.67kg/L,临界密度O.525kg/L,临界压力4.83MPa,消耗臭氧潜
能值(ODP)为0,为环保型制冷剂。
主要用途:三氟甲烷,又称HFC-23,是一种高压液化汽,可用作制冷剂,
替代CFC-13o同时又是哈龙1301理想替代品,具有清洁、低毒、灭火剂效果
好等特点。
8、R508A
R508A是一种不含氯的共沸混合制冷剂,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R508A是不破坏大气臭氧层的
环保制冷剂。
主要用途:R508A主要用于替代R13、R23、R503,具有清洁、低毒、不燃、
制冷效果好等特点,大量用于超低温冷冻系统,比如医用制冷、科研制冷。钢瓶
包装,净重10kg、20kgo
9、R508B
R508B是一种不含氯的共沸混合制冷剂,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R508A是不破坏大气臭氧层的环
保制冷剂。
主要用途:R508B主要用于替代R13、R23、R503,具有清洁、低毒、不燃、
制冷效果好等特点,大量用于超低温冷冻系统,比如医用制冷、科研制冷。钢瓶
包装,净重10kg、20kgo
10、RI52a(二氟乙烷)
HFC152a(21-二氟乙烷CH3CHF2).分子量66.1.沸点-24.7℃,临界温
度U3.5C,临界压力4.58MPa,在空气中的燃烧极限为5.1-17.1%(V/V),破坏
臭氧潜能值(ODP)为0。
主要用途:主要用作制冷剂、发泡剂、气雾剂和清洗剂,同时也是混合工质
的重要组分。18kg/瓶,640kg/瓶。
11、R22(二氟一氯甲烷)
根据蒙特利尔议定书规定在发达国家已停止使用和生产,在发展中国家还可
以生产,但其生产和使用截至期限是2030年。
R22(Freon22,二氟一氯甲烷,分子式CHCIF2,分子量86.47。R-22在常
温下为无色,近似无味的气体,不燃烧、无腐蚀、毒性极微,加压可液化为无色
透明的液体,为HCFC型制冷剂。R-22的化学稳定性和热稳定性均很高特别是
在没有水份存在的情况下,在200C以下与一般金属不起反应。在水存在时,仅
与减缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。
中文X二汽一氯甲说评点-381X
外文名DAxxomethanecNcnde水港忖可港
坛名3M3帅穴)
无色M般也发的气体
CHCF2外■SBPt
分,■%468AIN王。明作的黑ruoy冷对,吸■剂.衣
CASfW号7MM否生产朦料等.
EIMECS◎信号200-^71-9安全码逐S23;S59
»点-146X怠mi利号F;N
理化性质
熔点:-146℃
沸点:・38.1℃
密度:3.94kg/m3(0℃)
折射率:1.278
燃烧热:・65.7kJ/mol
临界温度:96℃
临界压力:4.91MPa
引燃温度:632℃
外观:无色有轻微发甜气味的气体
溶解性:溶于水,溶于乙醛、氯仿、丙酮
12、R123(二氯三氟乙烷)
三氟二氯乙烷(2,2一二氯化一1,1,1一三氟乙烷),分子式CF3cHe12,
分子量152.93,沸点27.85℃,CAS注册号:306—83—2,臭氧层消耗(ODP)
0.02,全球变暖潜值(GWP)93,是一种替代R-ll(F11)的HCFC型制冷剂。
主要用途:R123可替代F-11和F-113作清洁剂、发泡剂和制冷剂(中央空
调/离心式冷水机组)。
13、R124(一氯四氟乙烷)
一氯四氟乙烷CHC1FCF3,HCFC-124(R124),分子量136.5,沸点-10.95。
临界温度122.25℃,临界压力3.613MPa,破坏臭氧潜能值(ODP)为0.02,全
球变暖系数值(GWP)为0.10。
主要用途:HCFC-124(R124)主要用作制冷剂、灭火剂,是混合工质的重
要组分,可替代CFC-114。钢瓶包装,13.6kg/瓶。
14、RI41b(二氯一氟乙烷)
二氯一氟乙烷CH3CC12F.HCFC-141b.分子量11695,沸点32.053临
界温度204.5C,临界压力4.25MPa,破坏臭氧潜能值(ODP)为0.11,全球变
暖系数值(GWP)为0.09。
15、R142b(一氯二氟乙烷)
一氯二氟乙烷CC1F2cH3,HCFC-142b,沸点-9.2C,临界温度136.45℃,
临界压力4.15MPa,在常温下为无色气体,略有芳香味,易溶于汕,难溶于水。
主要用途:HCFC-142b(R-142b)主要用作高温环境下的制冷系统,恒温控
制开关及航空推进剂的中间体,还用作化工原料。钢瓶包装,13.6kg/瓶,400kg/
瓶。
16、R402A
R-402A组成:R-22、R-290及HFCJ25,是HCFC服务型混配制冷剂。符
合美国采暖、制冷空调工程师协会(ASHRAE)的A1安全等级类别(这是最高
的级别,对人身体无害);符合美国环保组织EPA、SNAP和UL的标准。冷冻
机油建议使用烷基苯AB(Alkybenzene)合成油。
主要用途:替代R-5O2用于商用制冷设备及一些交通制冷设施,适用于所有
R-502可正常运作的环境。钢瓶包装,12.2kg/瓶。
17、R402B
R-402B组成:R-22、R-290及HFC-125,是HCFC服务型混配制冷剂。符
合美国采暖、制冷空调工程师协会(ASHRAE)的Al安全等级类别(这是最高
的级别,对人身体无害);符合美国环保组织EPA、SNAP和UL的标准。冷冻
机油建议使用烷基苯AB(Alkybenzene)合成油。
主要用途:替代R-502用于大型商用制冷设备,如制冰机等。适用于所有
R-502可正常运作的环境。钢瓶包装,11.8kg/瓶。
18、R408A
R408A制冷剂是由R22,R125,RI43a组成的混配工质,在常温下为无色气
体,分子量87.01,沸点-44.4℃,临界温度83.8℃,临界压力4.42MPa,破坏臭
氧潜能值(ODP)0.016o
主要用途:R408A制冷剂主要用于替代R502。一次性钢瓶10.9kg/瓶,可回
收钢瓶350kg/瓶。
19、R409A
R409A由HCFC-22,HCFC-124和HCFC-142b混合而成,在常温下为无色
气体。分子量97.4,沸点-34.5C,临界温度106.8C,临界压力4.69MPa,破坏
臭氧潜能值(ODP)0.039。
主要用途:R409A是R12的替代品,主要用于制冷系统。13.6kg钢瓶包装,
可回收钢瓶400kg/瓶。
20、RU(一氟三氯甲烷)
别名氟利昂-11(FREONII),分子式:CC13F,分子量:137.37。无色液体
或气体;熔点沸点23.7C,重度1.487x103kg;m3,有酸味,微溶于水,
易溶于乙醇、雄,化学稳定性好。
主要用途:用于大型中央空调制冷剂(离心式冷水机组)、聚氨酯(PU)泡
沫塑料发泡剂。250KG/203L钢桶(内涂PVF涂层)。
21、RI2(二氟二氯甲烷)
R12在常温下为无色,无味,无腐蚀性的气体,加压可液化为无色透明的液
体。R12无毒、不燃,具有良好的热稳定性和化学稳定性。
主要用途:R12可用作致冷剂.灭火剂、杀虫剂和喷雾剂等.R12作为制冷
剂广泛用于冰箱、冷柜、中央空调冷水机组等制冷空调领域。钢瓶包装,钢瓶涂
以铝白色油漆,打上钢印号并用黑色汕漆标明产品名称等;包装净重13.6kg/瓶。
22、R13(三氟一氯甲烷)
R13,分子式:CC1F3,分子量是104.5,常压下沸点为-81.4C,凝固点-181C,
液体密度(-30℃)为1.2体kg/L,消耗臭氧潜能值(ODP)为1.0,全球变暖潜
能值(GWP)为17.5。
主要用
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