第2章制冷剂与载冷剂

1、第2章 制冷剂与载冷剂,2.1 制冷剂,2.1.1 制冷剂的种类与编号,如水、氨、二氧化碳等,如R12、R22、R134a等,如丙烷、异丁烷等,如R502等,如R407C等,2.1.1.1 制冷剂的分类 1按照制冷剂化学成份分：,无机化合物 烃类 烷烃 有机化合物 烯烃 卤代烃(氟利昂） 混合溶液 共沸 非共沸,第2章 制冷剂与载冷剂,第2章 制冷剂与载冷剂,2 按照制冷剂的标准蒸发温度和30时的冷凝压力分,高温（低压）制冷剂,中温（中压）制冷剂,低温（高压）制冷剂,ts0 Pc0.20.3MPa,0ts-60, 0.3MPaPc2.0MPa,ts-60,2.1.1.2 制冷剂的编号表示方法

2、为了书写和称谓方便，国际上统一规定用字母“R”和它后面的一组数字及字母作为制冷剂的编号。 1.卤代烃（氟利昂） 卤代烃是三种卤素（氟、氯、溴）之中的一种或多种原子取代烷烃（饱和碳氢化合物）中的氢原子所得的化合物，其中氢原子可以有，也可以没有。,第2章 制冷剂与载冷剂,卤代烃根据烷烃中H 原子被卤素取代的差异，可分为六类。 全氟烃，或称氟烃（FC），烷烃中氢原子完全被氟原子所取代，如CF4。（FC14) 氯氟烃（CFC），烷烃中氢原子被氯和氟原子所取代，如CF2Cl2。 （CFC12） 氢氟烃（HFC），烷烃中氢原子部分被氟原子所取代，如C2H2F4。 （HFC134） 氢氯氟烃（HCFC），烷

3、烃中氢原子部分被氯和氟原子所取代，如CHF2Cl。 （HCFC22） 氢氯烃（HCC），烷烃中氢原子部分被氯原子所取代，CH3Cl。 （HCC40） 全氯代烃（CC），烷烃中氢原子完全被氯原子所取代，如CCl4。 （CC10）,第2章 制冷剂与载冷剂,第2章 制冷剂与载冷剂,卤代烃,R22,常见的氟利昂制冷剂,第2章 制冷剂与载冷剂,2. 饱和碳氢化合物(烷烃) 不饱和碳氢化合物(烯烃),R50,R170,R1150,R1270,饱和碳氢化合物类制冷剂 ）,第2章 制冷剂与载冷剂,3. 共沸(液体)制冷剂,已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中顺次地规定其识别编号。,第2章 制冷剂与

4、载冷剂,4. 非共沸(液体)制冷剂,已经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。,第2章 制冷剂与载冷剂,5. 无机化合物,R717,R744,R718,对环境的亲和友善。 热力学性质满足制冷循环。 具有良好的物理化学性质。 来源广，易制取。,第2章 制冷剂与载冷剂,对环境亲和度的要求,1）臭氧衰减指数ODP（Ozone Depletion Potential） ： 表示物质对大气臭氧层的破坏程度。 应越小越好，ODP=0则对大气臭氧层无害。 2）温室效应指数GWP（Greenhouse Warming Potential） ： 表示物质造成温室效应的影响程度。 应

5、越小越好，GWP=0则不会造成大气变暖。,研究表明，当CFCs受强烈紫外线照射后，将产生下列反应（以CFC12为例）: CF2Cl2- CF2ClCl ClO3-ClOO2 ClOO- ClO2 循环反应产生的氯原子不断地与臭氧分子作用，使一个氯氟烃分子，可以破坏成千上万个臭氧分子，使臭氧层出现“空洞”，这一现象已被英国南极考察队和卫星观测所证实。据UNEP（联合国环境规划署）提供的资料，臭氧每减少1,紫外线辐射量约增加2。,第2章 制冷剂与载冷剂,紫外线照射使CFC释放出Cl原子,CF2Cl2,UV,CFC-12 二氟二氯甲烷,C,F,F,Cl,C,F,F,CF2Cl,2000年臭氧空洞的形

6、状,2002年臭氧空洞变形了,第一节 制冷剂简述,臭氧层的破坏将导致： 危及人类健康，可使皮肤癌、白内障的发病率增加，破坏人体免疫系统； 危及植物及海洋生物，使农作物减产，不利于海洋生物的生长与繁殖； 产生附加温室效应，从而加剧全球气候转暖过程； 加速聚合物（如塑料等）的老化。 因此保护臭氧层已成为当前一项全球性的紧迫任务。,第一节 制冷剂简述,明天過後,馬爾地夫,趁我們還在， 趕快來看我們吧！,馬爾地夫 太平洋最美麗的珍珠,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 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，

7、无公害 可作为替代物，待研究开发 例：CF2Cl2 CFCl3 CHF2Cl C2H2F4 ,R12,R11,R22,R134a,CFC12,CFC11,HCFC22,HFC134a,CFC-11 三氯氟甲烷,CFC-12 二氯二氟甲烷,一些 CFCs,HCFC-22 二氟一氯甲烷,HCFC-123 1.1.1-三氟-22-二氯乙烷,一些 HCFCs,蒙特利尔议定书-概述,1987年签署的蒙特利尔议定书规定限制使用氟氯化碳和其他耗竭臭氧的化学物质。此前有研究表明，对于减缓和控制全球变暖，蒙特利尔议定书所带来的效果比京都议定书要高出5倍6倍，因此，蒙特利尔议定书也被前联合国秘书长安南称赞为“迄今

8、唯一最成功的国际协议。”目前，有196个发达国家和发展中国家签订了该协议，并且逐步淘汰了95%的消耗臭氧化学物质。,蒙特利尔议定书-涉及物质,蒙特利尔议定书需要淘汰的物质包括6大类：全氯氟烃、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、甲基溴和含氢氯氟烃。其中，全氯氟烃，英文缩写CFCs，也就是老百姓通常称作氟利昂的物质，蒙特利尔议定书规定发展中国家在2010年全部淘汰。作为缔约国之一，中国主动对外承诺将自己的“禁氟大限”从原定的2010年提前至2007年，比公约规定提前两年半。,第一节 制冷剂简述,第一节 制冷剂简述,HCFC禁用时间表（发达国家）,第一节 制冷剂简述,中国制冷空调和化工行业最终淘汰消耗臭氧层

9、物质时间表,注：允许维修使用到2010年,第一节 制冷剂简述,理想制冷剂的性质,一、对环境友善,二、热力性质令人满意,（1） ODP,（2） GWP,2.热力学性质要求,1）具有较大的制冷工作范围： 临界温度高、大气压下蒸发温度低、凝固温度低。 2）具有适当的工作压力和压缩比： 蒸发压力：接近且稍高于大气压力，避免空气渗入。 冷凝压力：不宜过高，减少系统承压和泄漏。一般pk1.2 1.5Mpa。 压缩比小。 3）单位质量制冷量q0要大： 获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循环量。 单位体积制冷量qv要大： 压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。 5）绝热指数低： 可减少耗功率，降低排气温

10、度，利于润滑。,3. 物理化学性质要求,1）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。 2）传热性好： 可减少传热面积。 3）安全性好： 高温下不分解、不燃、不爆，无毒。 制冷剂的安全分类 制冷剂的毒性指标 制冷剂的易燃易爆特性 4）化学稳定性好： 对金属和非金属材料不腐蚀。 注意对制冷系统设备及管道、密封材料选择。 氨：对金属有腐蚀作用，对非金属腐蚀很小。选用无缝钢管，普通橡胶； 氟利昂：对非金属有腐蚀作用，对金属腐蚀小。选用铜管或无缝钢管，特殊橡胶。,5）溶油性： 溶油性差：优：制冷剂和润滑油易分离，t0稳定； 缺：但易在热交换设备中形成油膜而影响

11、传热。 溶油性好：优：润滑好，不易形成油膜，传热好； 缺：但在蒸发器中会引起t0升高。 6）溶水性： 溶水性差：优：制冷剂纯， t0稳定； 缺：游离态的水会在低温处结冰而发生“冰堵”。 溶水性好：优：不会发生“冰堵”， 缺：提高t0、氨溶于水中易腐蚀金属。,3. 物理化学性质要求,2.1练习题一,一、填空题： 1制冷剂是制冷机中的工作介质，故又称制冷；载冷剂又称，是在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。 2下表中表示的几种常见的氟利昂制冷剂，将表填写完整。,2.1练习题一,二、不定项选择题： 1按照制冷剂化学成份，R717（R22、R290、R134a、R502、R404A、R600a）属

12、于（）制冷剂， A、无机化合物 B、氟利昂 C、共沸混合制冷剂 D、非共沸混合制冷剂 E、饱和碳氢化合物,二、不定项选择题：,2下列制冷剂中属于氟利昂（共沸混合制冷剂、非共沸混合制冷剂）的是（） A、R717B、R22 C、R502D、R404A 3下列制冷剂中属于高温（中温、低温）制冷剂的是（）。（表2-10） A、R123B、R22 C、R13 D、R404A,二、不定项选择题：,4共沸溶液类制冷剂（非共沸溶液类制冷剂）具有以下特性（） A、汽液两相相同组分 B、汽液两相不同组分 C、在汽化过程中蒸发温度变化 D、在汽化过程中蒸发温度不变,二、不定项选择题：,5制冷剂应符合下列要求（） A

13、、粘度尽可能小 B、粘度尽可能大 C、热导率要求低 D、热导率要求高 E、在润滑油中的溶解性强,三、判断题：,1临界温度要高、凝固温度要低，以保证制冷机在较广的温度范围内安全工作。 2制冷剂对制冷机的密封材料的膨润作用要求尽可能大一些，有利于防止制冷剂泄漏。 四、作业题： 1.对制冷剂的热力性质有什么要求？ 2.非共沸混合制冷剂有什么特点？,四、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以上。 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、工作压力适中、q0、qv较大、粘性

14、小，密度小，流动阻力小、传热性能好、溶水性好、不会“冰堵”，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金。 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(P53) 优点：无味、不易燃易爆、毒性小、绝热指数小、排气温度低，不腐蚀金属。 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，价格高。,R22属HCFC类制冷剂，用于家用、商用空调系统，以及中、低温商用冷藏设备，包括：食品加工设备、超市展示柜、食品生产和贮藏设备，以及冷藏运输系统。它还可以作为挤压型聚苯乙烯和聚氨酯发

15、泡剂。 在常温常压下为无色气体，在高压下为无色透明液体，无毒不燃，具有良好的热稳定性和化学稳定性，不腐蚀金属。,R134a作为R12的替代工质，主要用在汽车空调、家用电器、小型固定制冷设备、超级市场的中温制冷、工商业的制冷机。它是HFC型制冷剂，不但有很好的制冷性能和环保性能，并且无毒性，不易然。 R134a可用在许多领域,制冷、聚合物发泡和气雾剂产品。但为使 R134a在这些领域达到最佳性能，有时需要设备设计改变。,R123 的ODP =0.02 ，GWP =93 ，是一种替代 R11 的 HCFC 型制冷剂；它的热物性和不可燃性，使之在大型商用空调（离心式压缩机）中成为替代 R11 的有效

16、的和安全的制冷剂。,组成： HFC-32/HFC-125=50/50 HFC 型制冷剂 R410A主要应用于家用空调和小型单元式空调中，替代R22 。因为与 R22相比， R410A 的压力要高得多，所以典型的 R22压缩机不可使用 R410A 制冷剂。,高纯级R290用作感温工质。 优级和一级R290可作制冷剂替代R22。,应用：家用和商用的空调系统 中温商业制冷系统（如餐饮冷餐、超市展示柜、食物贮藏加工）替代R22：属于HFC类制冷剂 可提供简单，快速，高效的直接替换 多数情况下替换过程无需更换润滑油类型 容许现有设备继续使用性能表现：具有比R-22更低的排气温度和压力，,R502 替代R

17、22，用于汽车空调、商业工业空调系统,2.1练习题二,一、判断题： 1水不宜在压缩式制冷机中使用，只适合在空调用的吸收式和蒸汽喷射式制冷机中作制冷剂。 2在氨制冷系统中，不允许使用铜及其铜合金材料. 二、不定项选择题： 1下列制冷剂中属于高温（中温、低温）制冷剂的是（）。 A、R123 B、R22 C、R13 D、R410A,2.1练习题二,二、不定项选择题： 2氨、氟利昂、冷冻油三者的密度（ ） A氟利昂冷冻油氨 B氨冷冻油氟利昂 C氟利昂氨冷冻油 D氨氟利昂冷冻油,2.2.1 载冷剂与载冷剂循环特点,载冷剂：在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质,第2章 制冷剂与载冷剂,载冷剂是依靠显热来

18、运载冷量的，这是与制冷剂依靠汽化潜热来制冷的最大区别。,优点： 使制冷装置的各种设备集中布置在一起，便于运行管理； 可将冷量送到离制冷系统较远的地方，便于对冷量分配和控制； 减小制冷剂管路系统的总容积，从而减少制冷系统中制冷剂的充注量和运行中的泄漏量； 载冷剂的热容量一般都比较大，因此被冷对象的温度易于保持稳定。 缺点： 整个系统比较复杂，在制冷系统基础上增加载冷剂系统； 在被冷却物和制冷剂之间增加了一级传热温差，以及增加了冷量损失。,2.2.2 采用载冷系统优缺点,第2章 制冷剂与载冷剂,2.2.2 载冷剂的选择要求和选择方法,选择方法,使用目的,温度范围,蒸发温度在5以上的载冷剂系统， 一

19、般都采用水作载冷剂,蒸发温度在5-50的范围内， 一般可采用氯化钠或氯化钙盐水溶液,蒸发温度低于-50时，采用三氯乙烯、 二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等,2.2.2 载冷剂的选择要求和选择方法,第2章 制冷剂与载冷剂,第2章 制冷剂与载冷剂,2.2.3 常用载冷剂的特性 常用的载冷剂有水、盐水和有机物等 1水 水作为载冷剂只适用于载冷温度在0 以上的场合，空调系统中多有采用,第2章 制冷剂与载冷剂,2. 盐水溶液,A,A,F,G,E,C1,B,C,C2,D,tE,tC,tB,0,x1,x2,m1,m2,t,2盐水溶液,盐水作载冷剂时应注意几个问题： 要合理地选择盐水的浓度。 选择盐水的浓度

20、使凝固点比制冷装置的蒸发温度低58（采用水箱式蒸发器时取56 ；采用壳管式蒸发器时取68） 注意盐水溶液对设备、管道的腐蚀问题 加入缓蚀剂：重铬酸钠（Na2Cr2O7和氢氧化钠NaOH） 盐水载冷剂在使用过程中，会因吸收空气中的水分而使其浓度降低,第2章 制冷剂与载冷剂,4有机物载冷剂 有机物载冷剂有 乙醇（CH3-CH2OH）、 乙二醇（CH2OH-CH2OH）、 丙二醇（CH2OH-CHOH-CH3）、 丙三醇（CH2OH-CHOH-CH2OH）、 二氯甲烷（CH2Cl2）及三氯乙烯（CHCl-CCl2）等。 它们都具有较低的凝固温度。 有机物载冷剂标准蒸发温度均较低。,2.2练习题,一、单项选择题： 1载冷剂的凝固温度至少比制冷剂的蒸发温废低（） A、24 B、58 C、810 D、1015 2盐水载冷剂在应用中的最低温度受到（）限制。 A、凝固点温度B、析冰点温度 C、共晶点温度D、临界点温度,2.2练习题,二、多项选择题： 1下列对载冷剂循环特点的叙述正确的为 （） A、适用于直接冷却方式 B、适用于间接冷却方式 C、存在二次传热温差 D、增大了制冷循环的制冷效率 E、减小了制冷循环的制冷效率,2.2练习题,三、填空题： 1选择理