43第2章制冷剂与载冷剂

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(1)无机化合物(2)饱和烃的卤化物(氟利昂)(3)碳氢化合物(烃类)(4)共沸制冷剂(5)非共沸制冷剂如水、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ts＞0℃Pc≤0.2～0.3MPa0℃＞ts＞-60℃,0.3MPa＜Pc＜2.0MPats≤-60℃2.1.1.2制冷剂的编号表示方法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。①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)②氯氟烃（CFC），烷烃中氢原子被氯和氟原子所取代，如CF2Cl2。（CFC12）③氢氟烃（HFC），烷烃中氢原子部分被氟原子所取代，如C2H2F4。（HFC134）④氢氯氟烃（HCFC），烷烃中氢原子部分被氯和氟原子所取代，如CHF2Cl。（HCFC22）⑤氢氯烃（HCC），烷烃中氢原子部分被氯原子所取代，CH3Cl。（HCC40）⑥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分子式CmHnFxClyBrzn+x+y+z=2m+2编号同分异构体溴原子数为0，B可省略R(m－1)(n+1)x(a,b…)Bz举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12常见的氟利昂制冷剂代号化学名称化学分子式类别R14四氟化碳CF4PFCsR11R12R13R113R114三氯氟甲烷二氯二氟甲烷氯三氟甲烷1，1，2—三氯三氟乙烷1，2—二氯四氟乙烷CCI3FCCI2F2CCIF3CCI2FCCIF2CCIF2CCIF2CFCsR23R32R152aR134a三氟甲烷二氟甲烷1，1—二氟乙烷1，1，1，2—四氟乙烷CHF3CH2F2CH3CHF2CH2FCF3HFCsR21R22R123二氯氟甲烷氯二氟甲烷2，2—二氯—1，1，1—三氟乙烷CHCI2FCHCIF2CHCI2CF3HCFCsR40R30氯甲烷二氯甲烷CH3CICH2CI2HCCsR10四氯化碳CCI4PCCs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)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)烷烃类烯烃类饱和碳氢化合物类制冷剂）制冷剂代号化学名称化学分子式R50R170R290R600R600a甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH（CH3）3第2章制冷剂与载冷剂3.共沸(液体)制冷剂=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R115(48.8/51.2)质量百分比组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。编号R5XX举例R500R502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章制冷剂与载冷剂4.非共沸(液体)制冷剂组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分不断变化，对应的温度也不断变化。编号R4XX举例R407cR404a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。R32/R125/R134a(23:25:52(%))R125/R143a/R134a(44:52:4(%))第2章制冷剂与载冷剂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。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（OzoneDepletionPotential）：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（GreenhouseWarmingPotential）：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。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------CF2Cl＋ClCl＋O3-----ClO＋O2ClO＋O-----Cl＋O2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CF2Cl2UVCFC-12二氟二氯甲烷ClCFFClCFFClClClCF2Cl2000年臭氧空洞的形状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，无公害可作为替代物，待研究开发例：CF2Cl2—————CFCl3—————CHF2Cl—————C2H2F4————R12R11R22R134aCFC12CFC11HCFC22HFC134aClCFClClCFC-11三氯氟甲烷ClCFFClCFC-12二氯二氟甲烷一些CFCsHCFFClHCFC-22二氟一氯甲烷HFFFCCClClHCFC-1231.1.1-三氟-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（蒙特利尔议定书）缔约国1996.1.1：以1989年的HCFC消费量加2.8%CFC消费量的总和（折合到ODS吨）作为基准加以冻结；2004.1.1：消减35%；2010.1.1：消减65%；2015.1.1：消减95%；2020.1.1：消减95.5%(0.5%仅用于现有设备的维修)；2030.1.1：消减100%美国2003.1.1：禁止HCFC141b用于发泡剂；2010.1.1：冻结HCFC22和HCFC142b的生产；不再制造使用HCFC22新设备；2015.1.1：冻结HCFC123和HCFC124的生产；2020.1.1：禁用HCFC22和HCFC141b；不再制造使用HCFC123和HCFC124的新设备；2030.1.1：禁用HCFC123和HCFC124欧共体国家2000.1.1：消减50%；2004.1.1：消减75%；2007.1.1：消减90%；2015.1.1：消减100%；瑞士、意大利2000.1.1禁用HCFC德国2000.1.1禁用HCFC22瑞典，加拿大2010.1.1禁用HCFCHCFC禁用时间表（发达国家）第一节制冷剂简述行业消耗臭氧层物质完全淘汰时间（年）家用制冷设备CFC112010CFC122010汽车空调器CFC122002＊工商业制冷设备CFC112002＊CFC122006＊化工生产CFC112010CFC122010CFC1132006中国制冷空调和化工行业最终淘汰消耗臭氧层物质时间表注：＊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）GWP2.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pk≤1.2～1.5Mpa。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。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。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。代号化学名称化学分子式类别R14四氟化碳CF4FC①氯三氟甲烷CCIF3CFC②二氯二氟甲烷CCI2F2③R134a四氟乙烷CH2FCF3④R22氯二氟甲烷⑤HCFC⑥二氯三氟乙烷CHCI2CF3⑦2.1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、R13D、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