制冷与空气调节ppt

实际循环的压焓图示实际制冷循环是怎样的？实际制冷循环中压缩过程是多变过程；制冷工质的循环流动有压力损失；蒸发过程和冷凝过程都有压差；节流过程是增焓过程；实际制冷循环的Q0↓、N↑、ε↓；实际循环过程线不同。第二讲1.蒸汽压缩式制冷的热力学原理1.3蒸气压缩式制冷循环的改善1.4跨临界制冷循环1.5蒸气压缩式制冷的实际循环2.制冷剂及载冷剂2.制冷剂与载冷剂Refrigerant&SecondCoolant基本要求1、从热力学、物理化学、安全性及环境性能等方面了解对制冷剂的要求；2、掌握空调（及冷库）常用制冷剂的主要性质及使用注意事项；3、了解载冷剂种类及其应用场合。2.1制冷剂Refrigerant作用：制冷系统的工作流体，“血液”循环流动－与外界发生能量交换－热力状态循环变化吸热－蒸发制冷剂相变－基本要求放热－冷凝2.1制冷剂发展简史1834乙醚，低温PeB，漏入空气易爆1866，Windhausen，CO2，使用温度下压力高（Pc＝80MPa）1870，CarlLinde，NH3，气味，安全性大型制冷机用1874，RaulPicte，SO2，毒性大，腐蚀2.1制冷剂1929－1930，ThomesMidgley：FreonR12最早使用1974年，发现大气O3层破坏的化学机理1985年，科学确定CFC（氯氟烃）是引起O3破坏和温室效应的危害物质。1987年蒙特利尔议定书90年代HCFCHFCThomesMidgley托马斯·米基利美国化学家，机械工程师1889.5.18-1944.11.21921年加铅汽油leadedgasoline1930年氟利昂Freon患脊髓灰质炎和铅中毒瘫痪在床，他发明了一套绳索滑轮系统以便于起床。不幸被滑轮绳索缠住，窒息而死，55岁。2.1制冷剂2.1.1对制冷剂的要求1.热工性能(1)压力适中在使用温度下冷凝压力PcPc≤12～15bar蒸发压力Pe适中PeB（大气压力）Pc/Pe适中，活塞式：Pc/Pe≤8~101.热工性能(2)单位制冷能力适中制冷装置Q0＝mq0=vqv大型装置，q0和qv大，m及v小，压缩机尺寸小小型装置，qv适当小一些-60-40-2002040沸点（℃）500040003000200010000单位容积制冷能力（kJ/m3）图2-1制冷剂的单位容积制冷能力与沸点的关系R32R410AR717R22R407CR143aR404AR125R502R290R12R134aR11R123蒸发温度：0℃冷凝温度：50℃再冷度：0℃过热度：0℃1.热工性能(3)单位理论压缩功和单位容积压缩功要小，循环性能要高。(4)压缩终了温度t2不太高，以免润滑条件恶化（润滑油粘性降低，结焦）或制冷剂自身在高温下分解。2.物理化学性质(1)与润滑油的溶解性溶解性与制冷剂状态、制冷剂和润滑油各自成分及种类有关。1）难溶油或微溶油与润滑油共存时，有明显分层，油易分离出来，如NH3，CO2，R13，R14，R115等(1)与润滑油的溶解性2）有限溶油高温时无限溶油低温时分层：贫油层（富含制冷剂）富油层（富含油）如R22、R114、R152和R5023）完全溶油：与油溶解成均匀溶液，无分层现象。如R11、R12、R21、R113、R500等(1)与润滑油的溶解性溶油性与温度有关。温度变化时，完全溶油与有限溶油可以相互转化。制冷剂与润滑油的溶解性对制冷装置有利也有弊。⊙溶油性利弊分析溶油性好运动表面形成良好的润滑条件不影响传热改变制冷剂ts=f(ps)性质，ts升高，制冷效果下降。降低润滑油粘度。沸腾时泡沫多，蒸发器液面不稳定。2.物理化学性质(2)溶水性溶水性差的缺点：“冰堵”（“冰塞”）溶水性强的问题：“水解腐蚀”所以，制冷剂含水量应严格控制(3)导热系数、换热系数大：减少传热面积(4)粘度、密度小：耗功小，管道直径小(5)对金属及其他材料无腐蚀及浸蚀作用(6)有化学稳定性，不燃、不爆，不分解。3.环境友好性能(1)对人体健康无害，无毒，无臭，无刺激气味毒性级别：豚鼠在制冷剂蒸气中发生生理变化而定1-6。NH3：2级，R22：5级(2)不破坏大气环境，或对大气危害小(3)容易获得，价廉环境性能参数消耗臭氧层潜值（OzoneDepletionPotential,ODP）全球变暖潜值（GlobalWarmingPotential,GWP）大气寿命（排放到大气层的制冷剂被分解一半时所需要的时间，AtmosphericLife）等。变暖影响总当量TEWI变暖影响总当量TEWI（TotalEquivalentWarmingImpact）综合考虑了制冷剂对全球变暖的直接效应DE和制冷机消耗能源而排放的CO2对全球变暖的间接效应IE。IEDETEWI)(MNLGWPDEbENIE环境友好制冷剂国际认可的条件LCGWP+LCODP×105≤100其中：LCGWP=[GWP·(Lr×N+α)·Rc]/NLCODP=[ODP·(Lr×N+α)·Rc]/N2.1.2制冷剂的种类和表示方法无机化合物、烃类、卤代烃以及混合工质1、无机化合物：R7（整数分子量）NH3－R717CO2－R744H2O－R7182.1.2制冷剂的种类和表示方法2、氟利昂饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称多为甲烷和乙烷的衍生物H少，可燃性降低F多，对人体越无害，对金属腐蚀性小Cl多，大气压下ts升高，消耗臭氧含水，冰塞，镀铜2、氟利昂CmHnFxClyBrzn+x+y+z=2m+2代号：R（m－1）（n＋1）（x）B（z）二氟二氯甲烷：CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12二氟一氯甲烷：CHF2Clm=1,n=1,x=2R22三氟一溴甲烷：CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1四氟乙烷：C2H2F4m=2,n=2,x=4R1343、烃类（碳氢化合物）烷烃：饱和碳氢化合物，代号同氟利昂甲烷CH4R50乙烷C2H6R170丙烷C3H8R290丁烷C4H10R600异丁烷R600a乙烯C2H4R1150乙醚R610丙烯C3H6R1270CmHnFxClyBrzR（m－1）（n＋1）（x）B（z）4、混合工质两种或两种以上制冷剂按一定比例相互溶解而成共沸混合物：与单纯制冷剂性质相同相变过程，气液相成分相同代号R5xx按使用先后顺序R500～R507R502：48.8%R22和51.2%R1154、混合工质（非共沸）非共沸混合工质：R4xxR410AR32/125(50/50)R407CR32/125/134a(23/25/52)按标准沸点分类1、高温（低压）制冷剂，tB0°C，Pc≤0.3MPa，R11，R113，R1142、中温（中压）制冷剂，tB=0~-60°C，Pc=0.3~2MPa，R12，R22，R717，R2903、低温（高压）制冷剂，tB-60°C，Pc=2~4MPa，R13，R14，R170制冷剂的安全性分类制冷剂的安全分类表2-1ABC毒性可燃性低毒性中毒性高毒性3有爆炸性A3B3C32有燃烧性A2B2C21不可燃A1B1C1制冷剂的毒性危害程度分类制冷剂的毒性危害程度分类表2-2分类方法分类LC50(4-hr)TLV-TWA备注A类≥0.1%（V/V）≥0.04%（V/V）B类≥0.1%（V/V）0.04%（V/V）C类0.1%（V/V）0.04%（V/V）LC50(4-hr)：表示物质在空气中的体积浓度，在此浓度的环境下持续暴露4h可导致实验动物50%死亡；TLV-TWA：以正常8h工作日和40h工作周的时间加权平均最高允许浓度，在此条件下，几乎所有工作人员可以反复地每日暴露其中而无有损健康的影响。制冷剂的燃烧性危害程度分类制冷剂的燃烧性危害程度分类表2-3分类分类方法1类在101kPa和18℃的大气中实验时，无火焰蔓延的制冷剂，即不可燃2类在101kPa、21℃和相对湿度为50%条件下，制冷剂LFL0.1kg/m3，且燃烧产生热量小于19000kJ/kg者，即有燃烧性3类在101kPa、21℃和相对湿度为50%条件下，制冷剂LFL≤0.1kg/m3，且燃烧产生热量大于等于19000kJ/kg者为有很高的燃烧性，即有爆炸性2.1.3常用制冷剂R717沸点-33.3℃R22-40.8℃R12327.9℃R134a-26.2℃R125-48.6℃R32-51.8℃R407C泡点-43.8，露点-36.7℃（非共）R410A泡点-51.6，露点-51.5℃（近共）常用制冷剂-R22代：R407A，R410A,R417A市场供应R134a化学名称：四氟乙烷分子式：C2H2F4分子量：102.03沸点：-26.26℃凝固点：-96.6℃临界温度：101.1℃临界压力：4067KPaODP:0GWP:0.29安全性：A1R717历史悠久，应用广泛，中温制冷剂氨的分子式：NH3标准沸点：-33.3℃凝固点：-160℃临界温度：132.4℃临界压力：11.35MPaODP:0GWP:0蒸发潜热：5276KJ/Kg6倍R22R407CR32/R125/R134a,23﹪/25﹪/52﹪三元非共沸混合制冷剂标准沸点-43.77℃(-51.8/-48.6/-26.2℃)替代R22，房间空调器，小型制冷机组R410AR32/R125,50﹪/50﹪,-51.8/-48.6℃二元近共沸混合制冷剂标准沸点-51.56℃替代R22，多联机、房间空调器二元混合溶液T(℃)10饱和液线p＝常数干饱和气线ξAB1图2-2二元混合溶液的温度－浓度图液相区过热蒸气区湿蒸气区TATB233'ξ3ξ'ξT(℃)10饱和液线p＝常数干饱和气线ξAB图2-3具有最低沸点的共沸溶液液相区过热蒸气区湿蒸气区TATminξB共沸点TBT(℃)10饱和液线p＝常数干饱和气线ξAB图2-4具有最高沸点的共沸溶液液相区过热蒸气区湿蒸气区TATmaxξB共沸点TB质量守恒mmmmmm2.1.4研究新型制冷剂不含氯的碳氢制冷剂：ODP=0R290,R600a,R600,R610不含氯的氟醚化合物制冷剂HFEs：ODP=0HFE143m,HFE245mc,HFE347mcc,HFE347mmy2.2制冷机润滑油（冷冻油）作用：减少摩擦，降低能耗；带走摩擦热，保护运动件；密封间隙，防止渗漏；油压推动，调节负荷。2.2制冷机润滑油（冷冻油）种类：矿物油MO，4种；合成油，常用4种。几类主要制冷润滑油的适用性表2-7项目MOPAGABPOEPVE适用压缩机往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、斜盘式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、旋转式往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式使用制冷剂CFCs、HCFCs、氨、HCsHFC-134a、HCs、氨CFCs、HCFCs、氨、HFC-407CHCFCs及其混合物HCFCs及其混合物典型应用例家用空调、电冰箱、冷冻冷藏设备、中央空调冷水机组、汽车空调汽车空调、家用空调、电冰箱空调设备、冷冻冷藏设备冷冻冷藏设备、空调器汽车空调、家用空调、中央空调冷水机组几类主要制冷润滑油的适用性表2-7项目MOPAGABPOEPVE适用压缩机往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、斜盘式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、旋转式往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式往复式、旋转式、涡旋式、螺杆式、离心式使用制冷剂CFCs、HCFCs、氨、HCsHFC-134a、HCs、氨CFCs、HCFCs、氨、HFC-407CHCFCs及其混合物HCFCs及其混合物典型应用例家用空调、电冰箱、冷冻冷藏设备、中央空调冷水机组、汽车空调汽车空调、家用空调、电冰箱空调设备、冷冻冷藏设备冷冻冷藏设备、空调器汽车空调、家