制冷剂发展及替代分析课件.ppt

1、制冷剂发展及替代制冷剂发展及替代2一、一、四个名词四个名词制冷剂发展及替代制冷剂发展及替代 三、第三代制冷剂三、第三代制冷剂 二、第二代制冷剂二、第二代制冷剂 四、第四代制冷剂四、第四代制冷剂 五、对我国低五、对我国低GWPGWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法3四个名词四个名词2、温室影响指数、温室影响指数 GWP GWP 考考虑对虑对全球全球气气候候变变暖的直接影暖的直接影响响1、臭氧层衰减指数、臭氧层衰减指数 ODP3、总当量温室影响指数、总当量温室影响指数 TEW1 TEW1 考考虑虑直接影直接影响响和和间间接影接影响响4、光雾效应值、光雾效应值 POCP HC、NO2等物质在

2、阳光下产生光化学烟等物质在阳光下产生光化学烟雾程度的指数雾程度的指数一一、四四 个个 名名 词词4第二代制冷剂第二代制冷剂 二、第二代制冷剂（以安全和耐久性为选择标准），二、第二代制冷剂（以安全和耐久性为选择标准），193119311990199019311931年年 R12R1219321932年年 R11R11上世纪上世纪5050年代年代 R22R22此后，此后，CFCCFC和和HCFCHCFC类物质成为第二代制冷剂的主流，带来了全新变革。类物质成为第二代制冷剂的主流，带来了全新变革。5第三代制冷剂第三代制冷剂 三、第三代制冷剂（以保护臭氧层为标准），三、第三代制冷剂（以保护臭氧层为标准）

3、，19901990201020101 1、一些制冷剂的、一些制冷剂的ODPODP2 2、CFCCFC类和类和HCFCHCFC类物质的禁用时间表类物质的禁用时间表3 3、替代制冷剂、替代制冷剂主主要要内内容容6 R11、R12、R22等物等物质质含有含有氯氯离子离子cl，且在大，且在大气气中中寿寿命很命很长长，到，到达达臭臭氧层氧层后使臭后使臭氧层氧层消融，造成臭消融，造成臭氧氧空洞。空洞。 以以R11为基础，取为基础，取R11的的ODP为为1，给出部分制冷剂的，给出部分制冷剂的ODP,见表见表1。1、一些制冷、一些制冷剂剂的的ODP符号制冷剂ODPCFCR11R12R113R114R1151.

4、00.91.01.00.60.80.30.5HCFCR22R1230.040.060.0130.022表1 第三代制冷剂第三代制冷剂 7 2 2、CFCCFC类和类和HCFCHCFC类物质的禁用时间表类物质的禁用时间表第三代制冷剂第三代制冷剂 CFC CFC类物质已被实际淘汰类物质已被实际淘汰 对蒙特利尔协定的对蒙特利尔协定的“第第2 2条款国条款国”，对，对HCFCHCFC类制冷剂类制冷剂 20102010年在新设备中淘汰年在新设备中淘汰R22R22； 20202020年禁止所有新设备中使用。年禁止所有新设备中使用。 对对“第五条款国第五条款国”，即发展中国家，对，即发展中国家，对HCFCH

5、CFC类制冷剂类制冷剂 20132013年开始冻结；年开始冻结； 然后逐步消减，到然后逐步消减，到20402040年全部淘汰。年全部淘汰。83 3、替代制冷剂、替代制冷剂第三代制冷剂第三代制冷剂 1989 1989年第一批替代制冷剂商品化生产年第一批替代制冷剂商品化生产 之后之后1010年开发了大多数的替代品年开发了大多数的替代品 例如表2所示替代品 表2制冷剂替代品CFC11CFC12HCFC22HCFC123(过渡)HFC134aHFC410A9 大大气气臭臭氧层现状氧层现状图1 大气臭氧层现状第三代制冷剂第三代制冷剂 按美国按美国NASA的数据，得到图的数据，得到图1。从图可见1998年

6、前，浓度一直下降，空洞面积不断增大1998年以后，浓度和空洞面积趋于稳定3 3、替代制冷剂、替代制冷剂10 研究表明，制冷剂的寿命要合适研究表明，制冷剂的寿命要合适第三代制冷剂第三代制冷剂 3 3、替代制冷剂、替代制冷剂11第四代制冷剂第四代制冷剂 四、第四代制冷剂（以全球变暖效应为标准），四、第四代制冷剂（以全球变暖效应为标准），201020101、全球、全球温温度度变变化的情化的情况况图图2是全球是全球温温度度变变化的情化的情况况图2 全球温度变化与图与图1相比，相比，1998年以后，臭氧层问题已有成功的应对，但气候变暖问题却不断恶化。年以后，臭氧层问题已有成功的应对，但气候变暖问题却不断

7、恶化。12第四代制冷剂第四代制冷剂 按按气气候候变变化政府化政府间间委委员会员会（IPCC）的）的报报告：告：“ “原因原因极极可能是由于所可能是由于所观观察到的人察到的人为为的的温温室室气气体体浓浓度度的增加。的增加。” ”132、GWP的控制范的控制范围围对新型号汽车空调器：对新型号汽车空调器： 欧洲议会对新型号汽车空调器禁止使用欧洲议会对新型号汽车空调器禁止使用100年累计年累计GWP值值超过超过150的氟化学品制冷剂。此指令从的氟化学品制冷剂。此指令从2011年起生效。年起生效。 低低GWP制冷剂的部分候选物见表制冷剂的部分候选物见表3。第四代制冷剂第四代制冷剂 14五、对我国低五、对

8、我国低GWPGWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 主要针对蒸汽压缩式制冷系统。主要针对蒸汽压缩式制冷系统。1.冷藏冷冻系统冷藏冷冻系统2.空调系统空调系统主主要要内内容容151 1、冷藏冷冻系统冷藏冷冻系统对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 CO2或或HC 丹麦技术研究院与生产商丹麦技术研究院与生产商Carlsberg合作生产的饮料冰柜，应用合作生产的饮料冰柜，应用CO2、R290和和R134a。在超市中使用并经测试，表明二者比。在超市中使用并经测试，表明二者比R134a分别节能分别节能11.

9、7%和和27.7%。 冰淇淋生产商联合利华从冰淇淋生产商联合利华从2003年到年到2008年生产年生产27万台冰柜（工质万台冰柜（工质R290），实践表明安全性、可靠性与），实践表明安全性、可靠性与R134a没有什么不同，且更节能。没有什么不同，且更节能。 应用应用CO2的关键技术之一是的关键技术之一是CO2压缩机。西安交大压缩机研究所已压缩机。西安交大压缩机研究所已掌握了设计技术，并已开发出一台半封闭式掌握了设计技术，并已开发出一台半封闭式CO2压缩机的样机。压缩机的样机。 NH3 新的制冷剂新的制冷剂氨和乙烷的混合物（氨和乙烷的混合物（55/45）在单级压缩时，蒸发）在单级压缩时，蒸发温度

10、达温度达55，压缩机出口处温度明显低于纯，压缩机出口处温度明显低于纯NH3，与油的相溶性也好，与油的相溶性也好于纯于纯NH3。162 2、空调系统空调系统对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家家 用用 空空 调调 器器汽汽 车车 空空 调调 器器冷冷 水水 机机 组组17对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空调器家用空调器 R22的替代物有的替代物有R161(氟氟乙乙烷烷)、R290、R32和和R410A。 它们它们的的环环保性能保性能见见表表4。表表4 HFC-161与其它与其它 HCFC-22替代品的环保性能替代品的环保性能 工质

11、 HCFC-22 HFC-161 HC-290 R410A R417A R32 沸点（） -40.8-37.1-42.1-51.4-39.1-51.7 ODP（臭氧消耗潜能值） 0.0500000 GWP（温室效应值） 181012 20 210023001100 POCP（光雾效应值） 1 5.5220 / / /从环保性能看，这四种制冷剂选用时，排序如上。从环保性能看，这四种制冷剂选用时，排序如上。18R161、R290和和R22的基本性能的基本性能见见表表5。对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空调器家用空调器表表5 HFC-161、HCFC-22和和 H

12、C-290的基本性能的基本性能 名称 HFC-161 HCFC-22 HC-290 化学式 CF3CH2F CHClF2 CH3CH2CH3 分子量 48.0686.4744.1 沸点（） -37.1-40.8-42.1 临界温度（） 102.296.196.7 临界压力（MPa) 5.094.994.25 液体密度(g/cm325) 0.6441.190.493 相对气体密度（空气=1） 1.6631.56 燃烧热MJ/KG 2.2 - 50.419对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空调器家用空调器几种制冷剂的可燃性比较见表几种制冷剂的可燃性比较见表6。表6

13、 HFC-161与其它常用的物质可燃性比较与其它常用的物质可燃性比较 工质 HFC-161 HC-290 HC-600 a LFL（%） 3.82.11.7 工质 HFC-152a HCFC-141b HCFC-142b LFL（%） 4.85.8620对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空调器家用空调器几种制冷剂的安全性见表几种制冷剂的安全性见表7。表表7 HFC-161与其它与其它 HCFC-22替代品安全性比较替代品安全性比较 工质 HFC-161 HCFC-22 HC-290 HFC-125 HFC-32 HFC-152a LC50(50%致死)ppm,

14、rat,4hr 256000220000 / 800000760000383000 ASHRAE34安全类别 / A1 A3 A1 A2 A2 表表7中，中，R161的安全性类别待定。上海市预防医学研究院以的安全性类别待定。上海市预防医学研究院以R161对对大鼠进行毒性实验，认为其安全性与大鼠进行毒性实验，认为其安全性与R22、R410相当。相当。21对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空家用空调调器器 作为作为R22的替代品之一的的替代品之一的R410A，虽然目前被制造商广泛选用，但其，虽然目前被制造商广泛选用，但其GWP比比R22高高16%，能效比降低了，能

15、效比降低了6%，因而从长远看，前景并不乐观。，因而从长远看，前景并不乐观。 R290因其可燃性强，宜用于灌注量小的空因其可燃性强，宜用于灌注量小的空调调器。其灌注量器。其灌注量应应符合符合欧欧盟盟IEC60335-2-40和和EN378-1的的规规定。定。 R161与国产矿与国产矿物油物油KRA/B-N46有良好相溶性，可直接使用有良好相溶性，可直接使用R22的的润润滑油。滑油。它它的能效比略高于的能效比略高于R22，排，排气温气温度略低于度略低于R22，但，但单单位容位容积积制冷量小制冷量小于于R22。22对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 家用空调器家用空调器R

16、161、R290及及R22的理的理论论循循环环比比较较，见见表表8。 表8 HFC-161与 HCFC-22、HC-290理论循环比较 工质 蒸发压力 冷凝压力 单位质量制冷量 单位容积制冷量 单位容积耗功 能效比COP 排气温度 Pe Pc q0 qv wv T2 工况：蒸发温度7.2，吸气温度35，冷凝温度54.4，过冷度8.3，机械效率1.0 / MPa MPa KJ/Kg KJ/ m3 KW/m3 / R22 0.6254 2.146 170.8 3943.8 824.3 4.784 101.9 R161 0.5380 1.893 316.2 3481.4 711.3 4.895 95

17、.44 R290 0.5874 1.883 308 3425.0 698.3 4.905 83.95 工况：蒸发温度7.2，吸气温度18.3，冷凝温度54.4，过冷度8.3，机械效率1.0 R22 0.6254 2.146 158.9 3969.3 816.9 4.8593 84.99 R161 0.5380 1.893 290.9 3464.6 706.3 4.9056 79.0 R290 0.5874 1.883 277.0 3329.5 694.8 4.7924 68.7 23 在吸气温度在吸气温度18.3时，时，R161的能效比和制冷量高于的能效比和制冷量高于R290；吸气温度吸气温度

18、35时，能效比和时，能效比和R290接近，制冷量高于接近，制冷量高于R290。24汽车空调器汽车空调器对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 R134aR134a的替代物有的替代物有CO2CO2、R152aR152a以及正在研制的以及正在研制的R1234yf(R1234yf(由由DupontDupont、HoneywellHoneywell等公司研制等公司研制) )。 R1234yf R1234yf的的GWPGWP仅为仅为4 4，热力性质与，热力性质与R134aR134a相近，相近，已通过急性和次慢性试验，但慢性试验尚未完成。已通过急性和次慢性试验，但慢性试验尚未完成。25对我国低对我国低GWP制冷剂选用的一些看法制冷剂选用的一些看法 冷水机组冷水机组 虽然目前尚未见新替代工质的报导，但为时不会太虽然目前尚未见新替代工质的报导，但为时不会太久。因为久。因为R134aR134a的替代物将很快确定。此外，的替代物将很快确定。此外，R123R123似在重似在重新审查，因它的新审查，因它的ODPODP虽不为零（虽不为零（0.020.02），但其它性能均），但其它性能均佳，且佳，且GWPGWP远低于远低于R134aR134a，只有，只有9393。26制冷剂发展及替代制冷剂发展及替代