5 2010-12-30 2制冷剂

二、制冷剂类型及命名无机化合物烃类烷烃有机化合物烯烃卤代烃混合溶液1.无机化合物命名方法：R7**例：氨NH3——水H2O——二氧化碳CO2——**为无机物的分子量R717R718R7442.卤代烃（氟利昂）分子式：CmHnFxClyBrz（满足2m+2=n+x+y+z）1）命名法一：R(m-1)(n+1)(x)B(z)例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl------一溴三氟甲烷分子CF3Br--------四氟乙烷分子C2H2F4------------m-1=0时略z=0时与B一起略R22R13B1R134a2）命名法2：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，无公害可作为替代物，待研究开发例：CF2Cl2—————CFCl3—————CHF2Cl—————C2H2F4————R12R11R22R134aCFC12CFC11HCFC22HFC134a3.烃类（碳氢化合物）烷烃类：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;烯烃类：乙烯C2H4，丙稀C3H6；◆烷烃类命名方法:与氟利昂相同(丁烷例外，为R600）CH4——，C2H6——，C3H8——；◆烯烃类命名方法：R后先写上“1”，再按氟利昂方法：C2H4——，C3H6——;R50R170R290R1150R12704.混合溶液（混合制冷剂）概念：由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。类型：①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变，气液相组分相同。命名：R5**②非共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度改变，造成气液相组分不同。命名：R4****为发现的顺序：R400、R401、R402、…R411**为发现的顺序：R500、R501、R502……R509几种共沸制冷剂的组成和沸点代号组分质量成分分子量沸点(℃)共沸温度各组分的沸点(℃)R500R12/152a73.8/26.299.3-33.50-29.8/-25R501R22/1284.5/15.593.1-41.5-41-40.8/-29.8R502R22/11548.8/51.2111.6-45.419-40.8/-38R503R23/1340.1/59.987.6-88.088-82.2/-81.5R504R32/11548.2/51.879.2-59.217-51.2/-38R505R12/3178.0/22.0103.5-30115-29.8/-9.8R506R31/11455.1/44.993.7-12.518-9.8/3.5R507R125/143a50.0/50.098.9-46.7－-48.8/-47.7三、制冷剂的选择：1.对环境的亲和友善。2.热力学性质满足制冷循环。3.具有良好的物理化学性质。4.来源广，易制取。无机化合物烃类烷烃制冷剂有机化合物烯烃卤代烃混合溶液共沸溶液非共沸溶液1.对环境亲和度的要求1）臭氧衰减指数ODP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表示物质造成温室效应的影响程度。应越小越好，GWP=0则不会造成大气变暖。一些氟利昂的ODP值和GWP值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。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。4)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，安全分类为B2氨蒸气无色，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)四、常用制冷剂1.无机物氨2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸点-29.8℃，凝固点-158℃。无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。对天然橡胶和塑料有膨润作用。(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。(3)R11（一氟三氯甲烷CFCl3）沸点23.8℃，凝固点-111℃。毒性比R12更小，安全。水在R11中的溶解能力与R12相接近。对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。与明火接触时，较R12更易分解出光气。(4)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）沸点-40.8℃，凝固点-160℃。毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。属于HCFC类制冷剂，也要被限制和禁止使用。对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。部分与矿物润滑油互溶。溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。3.碳氢化合物(1)R600a（异丁烷i-C4H10）(2)R290（丙烷C3H8）沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。沸点-11.73℃，凝固点-160℃。毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。与矿物润滑油能很好互溶，与其他物质的化学相溶性很好，与水的溶解性很差。(3)常用混合制冷剂的特性沸点-33.5℃，ODP值较高。1)共沸制冷剂R500可代替R12用于活塞式制冷机沸点-45.4℃，ODP值较高。溶水性比R12大1.5倍，在82℃以上有较好的溶油性。沸点-88℃，不燃烧，无毒无腐蚀性，ODP值较高。适用于复叠式制冷机的低温级。沸点-46.7℃，ODP值为零。不溶于矿物油，但溶于聚酯类润滑油。2)共沸制冷剂R502可代替R22用于获得低温3)共沸制冷剂R503可代替R13使用4)共沸制冷剂R507用R502的场合都可用R507替代5)非共沸制冷剂R401A和R401B性能与R12较接近。能溶于聚醇类和聚酯类润滑油。可作为过度性替代物泡露点温差大，使用时最好将热交换器作成逆流形式不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。泡露点温差仅0.2℃，可称之为近共沸混合制冷剂。具有与共沸混合制冷剂类似的优点。不能直接用来替换R22的制冷系统。7)非共沸制冷剂R410A两元混合制冷剂6)非共沸制冷剂R407C三元非共沸混合制冷剂六、润滑油1.制冷系统对润滑油的要求(1)润滑油的粘度•粘度决定滑动轴承中油膜的承载能力、摩擦功耗及密封能力；•粘度大，则承载力强，密封性好，但流动阻力较大；•汽车空调润滑油粘度较高，电冰箱等固定式系统润滑油粘度较低；•高粘度润滑油可能在毛细管内形成“蜡堵”或油“弹”现象，影响毛细管的正常工作；•润滑油的粘度对压缩机的能耗也有影响，考核参数取决于润滑油与制冷剂混合物的粘度。(2)与制冷剂的互溶性•互溶性好，在换热器传热管内表面不易形成油膜，对换热有利，否则会造成蒸发温度降低(蒸发压力不变时)，制冷效果下降；•互溶性好，在换热器内不会发生“池积”现象，有利于压缩机回油。但互溶使油变稀，降低油的粘度，导致压缩机内油膜过薄，影响压缩机润滑。(3)热化学稳定性•制冷系统中，制冷剂、油、金属共存；•高温会使润滑油发生化学反应，导致油分解、劣化，生成沉积物和焦炭；•分解后产生的酸会腐蚀电气绝缘材料。(4)吸水性•润滑油具有强亲水性，会给系统带入水分；•水在毛细管中形成冰晶，造成“冰堵”现象；•采用亲水性润滑油必须安装干燥过滤器。指间接冷却系统中传递热量的物质。(制冰池中的盐水，就是常用的载冷剂)五、载冷剂1.载冷剂定义•无毒、无腐蚀性•比热容大•粘度小、密度小•凝固点低在使用温度范围内呈液态•化学稳定性好，价格低廉,容易获得2.作为载冷剂物质的要求•H2O•NaClCaCl2•乙二醇（CH2OH-CH2OH）•丙二醇（CH2OH.CHOH.CH3）•甲醇（CH3OH）•乙醇（CH3CH2OH）3.常用的载冷剂制冷系统的自动保护1、高低压压力保护•高压断开（2.65±1.5）MPa，高压自动复位（2.15±1.0）MPa；•低压断开（0.19±0.05）MPa，低压自动复位（0.32±0.05）MPa。2、低温保护•蒸发器吸入的空气温度低于（18±1）℃，压缩机不能起动。•低温保护的目的是防止当流经蒸发器的空气温度较低时，蒸发器内的制冷剂不能完全汽化，使压缩机吸入部分液体而产生“液击”。11-10-2-6融霜(1)•在蒸发器的管外壁温度低于零度时–空气中水气就会在其表面结霜–霜层的导热系数低•结霜后会大大削弱吸热能力•p0和t0就会降低，导致装置的Q0减少，经济性下降•对空气冷却器，如霜层较厚，还会使管外肋片间的通道堵塞，通风量减少，甚至难以正常工作•在蒸发器上结有一定厚度霜层后(约3mm)，就必须及时进行融霜•融霜按热源不同又分为–淋水冲霜、电热融霜和热气融霜–船舶制冷装置主要采用后二种11-10-2-6融霜(2)•(1)电热融霜–用电热器加热蒸发器，适用于冷风机式蒸发器–具有系统简单、容易自动控制等优点–缺点是要增设电热设备，又要耗电–融霜步骤是：•关闭供液电磁阀，停止向空气冷却器供液•将空气冷却器抽空后，停压缩机(关闭回气管截止阀)•通风机•融霜加热器通电–泄水聚集在空冷器下集水盘–霜融完后停止电加热，稍后起动风机，开供液电磁阀和压缩机11-10-2-6融霜(3)•伙食冷库每天开库，较多空气侵入，结霜严重，其空冷器需经常融霜•用电热融霜时，由融霜定时器控制，每天一次–手动融霜•按需要，用手动按钮融霜，用定时器自动停止融霜–自动融霜•关供液电磁阀，停压缩机、风机和开电热器•为防融霜时间过长，霜化完后蒸发器内T和P迅速升高而产生危险，多在空气冷却器出口设融霜保护压力继电器(或设温度继电器)•当空气冷却器内压力升到较高值时，强行中断电加热，使供液电磁阀和压缩机通电工作，稍后启动风机11-10-2-6融霜(4)•(2)热气融霜–把压缩机排出高温蒸气引入蒸发盘管，用其融化蒸发盘管表面的霜层–比电热融霜经济，盘管式和冷风机式蒸发器都适用•但操作比较麻烦•实现自动化也不太容易–按管路布置基本上可分为两种：–①顺流式热气融霜系统原理如图所示肉库鱼库冷凝器制冷库制冷库海水两库正常在制冷工作肉库鱼库溶霜库制冷库顺流溶霜操作冷凝器海水鱼库制冷、肉库融霜肉库鱼库溶霜库制冷库顺流溶霜操作冷凝器海水肉库制冷、鱼库融霜11-10-2-6顺流式热气融霜(1)–当2号蒸发器在工作若需对1号蒸发器融霜时•a．停止融霜库制冷——先关进液阀3，估计蒸发器中剩余制冷剂大部分抽空后，关回气阀8。如有循环风机，同时关闭•b．开始融霜——先开融霜热气阀5，然后关冷凝器进口阀1，让压缩机排气进入融霜蒸发