1、第三章第三章 制冷剂制冷剂第1页，共55页。掌握常用制冷剂的种类、代号、性质掌握常用制冷剂的种类、代号、性质了解环保型制冷剂的最新研究进展及应用情况了解环保型制冷剂的最新研究进展及应用情况了解常用的载冷剂及其性质了解常用的载冷剂及其性质掌握常用制冷剂的热力特性及选择方法掌握常用制冷剂的热力特性及选择方法目的、要求目的、要求 第2页，共55页。3.1 3.1 概述概述 在制冷机中循环流动，通过自身热力状态的循环变在制冷机中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质。在工作温度范围内能够
2、汽化和凝结的物质。制冷剂：制冷剂：要求：要求：第3页，共55页。18661866年年 威德豪森威德豪森(Windhausen)(Windhausen)提出使用提出使用COCO2 2作制冷剂。作制冷剂。18701870年年 卡尔卡尔林德林德(Cart Linde)(Cart Linde)用用NHNH3 3作制冷剂。作制冷剂。18741874年年 拉乌尔拉乌尔皮克特皮克特(Raul Pictel)(Raul Pictel)采用采用SOSO2 2作制冷作制冷剂。剂。SOSO2 2和和COCO2 2在历史上曾经是比较重要的制冷剂。在历史上曾经是比较重要的制冷剂。SOSO2 2毒性大，但作为重要制冷剂曾
3、有毒性大，但作为重要制冷剂曾有6060年历史。年历史。COCO2 2在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，但在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达5050年年之久。之久。氟利昂氟利昂R12R12（19291929年）：广泛使用。年）：广泛使用。19871987年年“蒙特利尔协定蒙特利尔协定”禁止禁止CFCsCFCs 乙醚是最早使用的制冷剂乙醚是最早使用的制冷剂(1834(1834年年)：ts=34.5,ts=34.5,易燃、易爆。蒸发压力过低易燃、易爆。蒸发压力过低。发展过程：发展过程：第4页
4、，共55页。(1)(1)无机化合物无机化合物(2)(2)饱和烃的卤化物饱和烃的卤化物(氟利昂氟利昂)(3)(3)碳氢化合物碳氢化合物(烃类烃类)(4)(4)共沸制冷剂共沸制冷剂(5)(5)非共沸制冷剂非共沸制冷剂如水、氨、二氧化碳等如R12、R22、R134a等如丙烷、异丁烷等如R502等如R407C等3.1.13.1.1种类和符号表示种类和符号表示种类：种类：第5页，共55页。按照制冷剂的标准蒸发温度，将其分为三类按照制冷剂的标准蒸发温度，将其分为三类:高温（低压）制冷剂高温（低压）制冷剂中温（中压）制冷剂中温（中压）制冷剂低温（高压）制冷剂低温（高压）制冷剂tsts00Pc0.2Pc0.2
5、0.3MPa0.3MPa00tsts-60,-60,0.3MPa0.3MPaPcPc2.0MPa2.0MPats-60ts-60第6页，共55页。制冷剂的编号表示方法制冷剂的编号表示方法（1 1）无机化合物：无机化合物：R7()()-R7()()-分子量分子量（2 2）氟利昂：氟利昂：R R（C C、H H、F F）B B（）；完全卤代烃（）；完全卤代烃CFCCFC；不完全卤代烃不完全卤代烃HCFCHCFC，无氯卤代烃，无氯卤代烃HFCHFC。（3 3）共沸混合物：共沸混合物：R5()()-R5()()-序号。序号。（4 4）非共沸混合物：非共沸混合物：R12/R152aR12/R152a第7
6、页，共55页。卤代烃卤代烃R22分子式CmHnFxClyBrz n+x+y+z=2m+2编号同分异构体溴分子数，为0，B可省略R(m1)(n+1)x(a,b)Bz举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12第8页，共55页。碳氢化合物碳氢化合物(烃类烃类)不饱和碳氢化合物和卤代烯不饱和碳氢化合物和卤代烯 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)烷烃类烯烃类第9页，共55页。共沸共沸(液体液体)制冷剂制冷剂=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R1
7、15 (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，依应用先后在已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中顺次序号中顺次地规定其识别编号地规定其识别编号。第10页，共55页。非共沸非共沸(液体液体)制冷剂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
8、先后在已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号中顺次序号中顺次地规定其识别编号。地规定其识别编号。R32/R125/R134a(23:25:52(%)R125/R143a/R134a(44:52:4(%)第11页，共55页。无机化合物无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例第12页，共55页。2.2.热力学性质方面热力学性质方面 (1)(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比。工作温度范围内有合适的压力和压力比。(2)(2)单位制冷量单位制冷量q q0 0和单位容积制冷量和单位容积制冷量q qv v较大。较大。(3)(3)比功比功w w和单位容积
9、压缩功和单位容积压缩功w wv v小，循环效率高。小，循环效率高。蒸发压力蒸发压力大气压力大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大 (4)(4)等熵压缩终了温度等熵压缩终了温度t t2 2不能太高，以免润滑条件恶化不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。或制冷剂自身在高温下分解。1.1.环境接受性环境接受性 ODPODP，GWPGWP。3.1.2 3.1.2 选择制冷剂选择制冷剂第13页，共55页。4.4.物理化学性质方面物理化学性质方面 5.5.其它其它 (1)(1)无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全无毒、不燃烧、不爆炸、使
10、用安全。(2)(2)化学稳定性和热稳定性好。化学稳定性和热稳定性好。(3)(3)对大气环境无破坏作用。对大气环境无破坏作用。原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。3.3.迁移性质方面迁移性质方面 (1)(1)粘度、密度尽量小。粘度、密度尽量小。(2)(2)导热系数大，可提高传热系数，减少传热面导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积积。第14页，共55页。3.2 3.2 制冷剂的性质制冷剂的性质3 32 21 1 环境影响指标环境影响指标 ODPODP，GWPGWP。3 32 22 2 热力性质对循环的影响热力性质对循环的影响（1 1）饱和蒸汽压力曲线）饱
11、和蒸汽压力曲线 p pb b=f(t=f(tb b)单值函数。单值函数。t-pt-p中为增函数中为增函数（2 2）临界温度）临界温度Ts/Tc0.6Ts/Tc0.6（3 3）特鲁顿定律）特鲁顿定律s=Mrs=Mrs s/T/Ts s=76-88 kJ/(kmol.K)=76-88 kJ/(kmol.K)T Ts s接近的物质，分子量大，汽化潜热小，接近的物质，分子量大，汽化潜热小，r rs s小小,则则q q0 0小。小。r rs s/v/vs s近近视相等，在相同的蒸发温度下，压力高的单位容积制冷量大。视相等，在相同的蒸发温度下，压力高的单位容积制冷量大。第15页，共55页。（4 4）压缩终
12、温）压缩终温 t t2 2：为安全性指标。：为安全性指标。压缩终温过高的危害：压缩终温过高的危害：1 1）制冷剂分解、变质；）制冷剂分解、变质；2 2）使机器润滑油焦结。）使机器润滑油焦结。重分子重分子t t2 2低，轻分子低，轻分子t t2 2高。高。3.2.33.2.3粘性、导热性、比热容粘性、导热性、比热容第16页，共55页。1 1润滑油的溶解性润滑油的溶解性 有限溶解：分层贫油层，富油层。温度高溶有限溶解：分层贫油层，富油层。温度高溶油性好。油性好。如如NHNH3 3，比油轻。氟利昂比油重。，比油轻。氟利昂比油重。完全溶解：均匀溶液。完全溶解：均匀溶液。2 2溶油性差的危害（氟利昂）溶
13、油性差的危害（氟利昂）1 1）满液式蒸发器）满液式蒸发器,油浮于上层，回油困难。影响油浮于上层，回油困难。影响 下下层制冷剂的蒸发。层制冷剂的蒸发。2 2）干式蒸发器，回油与管内流速和油粘性有关。）干式蒸发器，回油与管内流速和油粘性有关。压缩机中运行时曲轴箱内高温溶油性好，停机时，分层，压缩机中运行时曲轴箱内高温溶油性好，停机时，分层，再开机，油泵吸入贫油层液体，使压缩机供油不足。再开机，油泵吸入贫油层液体，使压缩机供油不足。3.2.4 3.2.4 制冷剂与润滑油的溶解性制冷剂与润滑油的溶解性第17页，共55页。3.2.4 3.2.4 制冷剂与润滑油的溶解性制冷剂与润滑油的溶解性对每种氟利昂存
14、在一个对每种氟利昂存在一个溶解临界温度，即溶解溶解临界温度，即溶解曲线最高点的温度曲线最高点的温度)制制冷冷剂剂与与润润滑滑油油的的溶溶解解曲曲线线第18页，共55页。制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响润滑作用，制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将油分离出来，避免油带入蒸发器中降低传热效器将油分离出来，避免油带入蒸发器中降低传热效果。果。溶油性好坏的利弊溶油性好坏的利弊 制冷剂溶油性好，有利于制冷剂蒸发，压缩制冷剂溶油性好，有利于制
15、冷剂蒸发，压缩机回油和供油。机回油和供油。第19页，共55页。3.2.5 3.2.5 其它物理、化学性质其它物理、化学性质 1.1.电绝缘性电绝缘性 对于全封闭、半封闭压缩机，要求制冷对于全封闭、半封闭压缩机，要求制冷剂有良好剂有良好 的电绝缘性的电绝缘性第20页，共55页。(2)(2)燃烧性和爆炸性燃烧性和爆炸性在空气中发生燃烧或爆炸的体积百分比范围。在空气中发生燃烧或爆炸的体积百分比范围。这一范围的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，这一范围的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，则范围越宽越易燃。则范围越宽越易燃。3.3.热稳定性热稳定性 制冷剂在正常运转条件下不发生裂解。在温度较高又制冷
16、剂在正常运转条件下不发生裂解。在温度较高又有油、钢铁、铜存在长时间使用会发生变质甚至热解。有油、钢铁、铜存在长时间使用会发生变质甚至热解。爆炸极限爆炸极限2.2.安全性安全性(1)(1)毒性毒性 虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低，但在高温或虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低，但在高温或火焰作用下会分解出极毒的光气。火焰作用下会分解出极毒的光气。第21页，共55页。正常情况下，卤素化合物制冷剂与大多数常用金属正常情况下，卤素化合物制冷剂与大多数常用金属材料不起作用。只在某种情况例如水解作用、分解作用材料不起作用。只在某种情况例如水解作用、分解作用等下，一些材料才会和制冷剂发生作用。等下，一些材料才
17、会和制冷剂发生作用。氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。氟里昂对塑料等高分子化合物会起氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润膨润”作用作用(变软、膨胀和起泡变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。胶或塑料。第22页，共55页。4.4.与水的溶解性与水的溶解性“冰堵现象冰堵现象”当温度降到当温度降到00以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成细管的通道形成“冰堵冰堵”，致使制冷机不能正常工作。，致使
18、制冷机不能正常工作。5.5.泄漏性泄漏性氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏 氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏第23页，共55页。1 1）非共沸混合制冷剂）非共沸混合制冷剂 （1 1）特点：）特点：定压下沸腾，露点线和泡点线为鱼形曲线。定压下沸腾，露点线和泡点线为鱼形曲线。定压下相变定压下相变,其露点和泡点温度差为相变温其露点和泡点温度差为相变温度滑移。度滑移。3.3 3.3 混合制冷剂混合制冷剂 混合制冷剂：混合制冷剂：两
19、种或两种以上的纯制冷剂组成的混合物两种或两种以上的纯制冷剂组成的混合物.第24页，共55页。一定压力下溶液一定压力下溶液加热时，首先到达饱加热时，首先到达饱和液体点和液体点A(A(泡点泡点)，再，再加热到达点加热到达点B B，即进入，即进入两相区，继续加热到两相区，继续加热到点点C(C(露点露点)时全部蒸发时全部蒸发完成为饱和蒸气。完成为饱和蒸气。非共沸制冷剂的非共沸制冷剂的T-T-图图 第25页，共55页。（2 2）应用：）应用：实现定压相变变温传热。实现定压相变变温传热。减少不可逆传热损失减少不可逆传热损失.适应各种需要：提高适应各种需要：提高循环性能，环境接受性等。循环性能，环境接受性等
20、。如如R407C(R32/R125/R134R407C(R32/R125/R134，23/25/52)23/25/52)替代替代R22R22（3 3）问题：制冷剂泄漏将改）问题：制冷剂泄漏将改变混合物成分。变混合物成分。第26页，共55页。2 2）共沸混合制冷剂）共沸混合制冷剂 定压下，露点线和泡点线存在共沸点。该处相变定压下，露点线和泡点线存在共沸点。该处相变温度滑移为零，且气相液相成分相同。具有纯制冷剂温度滑移为零，且气相液相成分相同。具有纯制冷剂的特征。的特征。若相变温度滑移很小为近共沸混合制冷剂。若相变温度滑移很小为近共沸混合制冷剂。第27页，共55页。(1)(1)特点：特点：一定蒸发
21、压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。它的单一制冷剂的容积制冷量要大。共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。（2 2）应用：）应
22、用：适应各种需要：提高循环性能，环境接受性等。适应各种需要：提高循环性能，环境接受性等。如如R410A(R32/R125R410A(R32/R125，50/50)50/50)替代替代R22R22第28页，共55页。3)3)常用混合制冷剂的特性常用混合制冷剂的特性沸点沸点-33.5-33.5，ODPODP值较高。值较高。1)1)共沸制冷剂共沸制冷剂R500 R500 可代替可代替R12R12用于活塞式制冷机用于活塞式制冷机 沸点沸点-45.4-45.4，ODPODP值较高。值较高。沸点沸点-88-88，不燃烧，无毒无腐蚀性，不燃烧，无毒无腐蚀性，ODPODP值较高。值较高。适用于复叠式制冷机的低
23、温级。适用于复叠式制冷机的低温级。沸点沸点-46.7-46.7，ODPODP值为零。值为零。2)2)共沸制冷剂共沸制冷剂R502 R502 可代替可代替R22R22用于获得低温用于获得低温 3)3)共沸制冷剂共沸制冷剂R503 R503 可代替可代替R13R13使用使用 4)4)共沸制冷剂共沸制冷剂R507 R507 用用R502R502的场合都可用的场合都可用R507R507替代替代 第29页，共55页。5)5)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R401AR401A和和R401BR401B性能与性能与R12R12较接近。较接近。可作为过度性替代物可作为过度性替代物 泡露点温差大，泡露点温差大，低温工况
24、下，容积制冷量比低温工况下，容积制冷量比R22R22要低得多。要低得多。泡露点温差仅泡露点温差仅0.20.2，可称之为近共沸混合制冷剂。，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。具有与共沸混合制冷剂类似的优点。不能直接用来替换不能直接用来替换R22R22的制冷系统。的制冷系统。7)7)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R410AR410A两元混合制冷剂两元混合制冷剂 6)6)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R407CR407C三元非共沸混合制冷剂三元非共沸混合制冷剂 第30页，共55页。3.4 3.4 常用制冷剂的性质常用制冷剂的性质3.4.1 3.4.1 常用制冷剂常用制冷剂1.1.水的特性
25、（水的特性（R718R718）属于无机物类制冷剂，来源最广，最为安全而属于无机物类制冷剂，来源最广，最为安全而便宜的工质。便宜的工质。水不宜在压缩式制冷机中使用，适合在水不宜在压缩式制冷机中使用，适合在空调用的吸收式和蒸汽喷射式制冷机中空调用的吸收式和蒸汽喷射式制冷机中第31页，共55页。2.2.氨的特性（氨的特性（R717R717）l氨的压力适中，单位容积制冷量大，流动阻力小，氨的压力适中，单位容积制冷量大，流动阻力小，热导率大，价格低廉，对大气臭氧层无破坏作用。热导率大，价格低廉，对大气臭氧层无破坏作用。l氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强
26、烈的刺激性臭味、等熵指数较大，若系统中含有较多空刺激性臭味、等熵指数较大，若系统中含有较多空气时，遇火会引起爆炸。气时，遇火会引起爆炸。l氨制冷系统中应设有空气分离器，及时排除系统内氨制冷系统中应设有空气分离器，及时排除系统内的空气及其它不凝性气体。的空气及其它不凝性气体。l氨系统中不必设置干燥器，含水量限制在氨系统中不必设置干燥器，含水量限制在0.20.2的的范围内。范围内。l氨制冷系统中设有油分离器氨制冷系统中设有油分离器l氨制冷系统中，不允许使用铜及其铜合金材料氨制冷系统中，不允许使用铜及其铜合金材料第32页，共55页。3.3.氟利氟利昂的特性昂的特性1 1）R12R12对大气臭氧层有严
27、对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受到限用效应，因此它已受到限用与禁用。但目前仍是国内与禁用。但目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之应用较广的中温制冷剂之一，一，20102010年年1 1月月1 1日日起将在我起将在我国完全停止生产和消费。国完全停止生产和消费。南极臭氧空洞的变化第33页，共55页。1 1）R12R12 无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸，无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸，等熵指数小，压缩机排气温度较低。单位容积制冷量小、相对等熵指数小，压缩机排气温度较低。单位容积制冷量小、相对分子质量大、流动阻力大、热导率较小。分子质量大、流动
28、阻力大、热导率较小。水在水在R12R12中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰堵，因此在充中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰堵，因此在充灌灌R12R12前，必须经过干燥处理前，必须经过干燥处理 能与矿物性润滑油无限溶解，在蒸发器中，随能与矿物性润滑油无限溶解，在蒸发器中，随R12 R12 的不断蒸发，润滑的不断蒸发，润滑油在其中逐渐积存，使蒸发温度升高，传热系数下降。油在其中逐渐积存，使蒸发温度升高，传热系数下降。对一般金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过对一般金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过2 2的的铝镁合金。含水后会产生镀铜现象。铝镁合金。含水后会产生镀铜现象。R1
29、2R12对天然橡胶及塑料等有对天然橡胶及塑料等有机物有膨润作用，机物有膨润作用，R12R12极易渗透。极易渗透。压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳定、无毒、压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳定、无毒、不燃、不爆等优点，它广泛用于冷藏、空调和低温设备，从家用冰不燃、不爆等优点，它广泛用于冷藏、空调和低温设备，从家用冰箱到大型离心式制冷机中都有采用。箱到大型离心式制冷机中都有采用。第34页，共55页。2 2）R22对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应。它是对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应。它是第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国将在第二批被列入限用与禁用
30、的制冷剂之一。我国将在20402040年年1 1月月1 1日日起禁止生产和使用。起禁止生产和使用。是最为广泛使用的中温制冷剂是最为广泛使用的中温制冷剂 属安全性制冷剂。属安全性制冷剂。化学性质不如化学性质不如R12R12稳定。稳定。能部分地与润滑油互溶，能部分地与润滑油互溶，R22R22对金属的作用、泄漏性与对金属的作用、泄漏性与 R12R12相同。相同。广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、离心式、压缩广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、离心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用，故机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用，故可作为可作为R12
31、R12的近期、过渡性替代制冷剂。的近期、过渡性替代制冷剂。第35页，共55页。3 3）R13R13属低温制冷剂，毒性比属低温制冷剂，毒性比R12R12更小，不燃烧、不爆炸。只应用更小，不燃烧、不爆炸。只应用于复叠式制冷系统的低温级。于复叠式制冷系统的低温级。R13R13微溶于水，系统中也应设干燥器。它不溶于油，对金属和微溶于水，系统中也应设干燥器。它不溶于油，对金属和有机物的作用、泄漏性与有机物的作用、泄漏性与R12R12相同，可用来制取相同，可用来制取-70-70-100-100的低温。的低温。R13R13对大气臭氧层也有破坏作用，但因其用量很少，直到对大气臭氧层也有破坏作用，但因其用量很少
32、，直到19901990年伦敦年伦敦会议上才被列入增加的受控物质，要求发展中国家在会议上才被列入增加的受控物质，要求发展中国家在20102010年年1 1月月1 1日日起停止生产和消费。起停止生产和消费。4 4）RllRll属高温制冷剂，适用于离心式压缩机制冷系统。属高温制冷剂，适用于离心式压缩机制冷系统。Rll Rll 毒性比毒性比R12R12大，与明火接触时更易分解出剧毒光气。溶水性、大，与明火接触时更易分解出剧毒光气。溶水性、溶油性、对金属及有机物的作用均与溶油性、对金属及有机物的作用均与R12R12相似。标准蒸发温度较高，相似。标准蒸发温度较高，故广泛用于空调系统或热泵装置中，制取故广泛
33、用于空调系统或热泵装置中，制取1010-5-5的低温。对大气的低温。对大气臭氧层有严重破坏作用，属限用与禁用之列臭氧层有严重破坏作用，属限用与禁用之列.第36页，共55页。5 5）R142bR142b属标准蒸发温度较高（属标准蒸发温度较高（-9.25-9.25）的中温制冷剂，适）的中温制冷剂，适合于在热泵装置和高环境温度下的空调装置中使用。合于在热泵装置和高环境温度下的空调装置中使用。毒性与毒性与R22R22差不多。当它与空气混合的体积分数在差不多。当它与空气混合的体积分数在10.610.615.115.1范围内，会发生爆炸。它对大气臭氧层仅有微范围内，会发生爆炸。它对大气臭氧层仅有微弱的破坏
34、作用，也将在弱的破坏作用，也将在2040 2040 年被禁用。年被禁用。6 6）R134aR134a-中温制冷剂。它的特性与中温制冷剂。它的特性与R12R12相近，目前相近，目前 是是R12R12的替代工质之一。的替代工质之一。第37页，共55页。7 7）R600a R600a-中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用，无温中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用，无温室效应。可燃、可爆，不允许采用气焊或电焊。价格便宜。室效应。可燃、可爆，不允许采用气焊或电焊。价格便宜。由于具有极好的环境特性，目前广泛被采用，作为由于具有极好的环境特性，目前广泛被采用，作为R12R12的替的替代工质之一。代工质之一。
35、8 8）R123 R123-高温制冷剂。适用于离心式制冷压缩机。具有一高温制冷剂。适用于离心式制冷压缩机。具有一定毒性。具有优良的大气环境特性（定毒性。具有优良的大气环境特性（ODP=0.02ODP=0.02，GWP=0.02)GWP=0.02)，是目前替代，是目前替代R11R11的理想制冷剂之一。的理想制冷剂之一。9 9）R152a R152a-中温制冷剂。中等程度的可燃性，它具有优良的大中温制冷剂。中等程度的可燃性，它具有优良的大气环境特性，也被用来作为气环境特性，也被用来作为R12R12的替代工质。的替代工质。第38页，共55页。4.4.碳氢化合物的特性碳氢化合物的特性 丙烷（丙烷（R2
36、90R290）是较多采用的碳氢化合物。属中温制冷剂。难）是较多采用的碳氢化合物。属中温制冷剂。难溶于水。大气环境特性优良（溶于水。大气环境特性优良（ODP=OODP=O，GWP=0.03GWP=0.03），是目前被），是目前被研究的替代工质之一。研究的替代工质之一。除丙烷外，通常用作制冷剂的碳氢化合物还有乙烷（除丙烷外，通常用作制冷剂的碳氢化合物还有乙烷（R170R170）、）、丙烯（丙烯（R1270R1270）、乙烯）、乙烯(R1150)(R1150)。第39页，共55页。第40页，共55页。第41页，共55页。3.4.2 CFCS3.4.2 CFCS、HCFCSHCFCS的限制与替代的限制
37、与替代问题的提出问题的提出 CFCCFC又称氯氟烃，是氟利昂制冷剂家又称氯氟烃，是氟利昂制冷剂家族中的一员族中的一员.研究表明，当研究表明，当CFCsCFCs受强烈紫外线照射后，受强烈紫外线照射后，将产生下列反应（以将产生下列反应（以CFC12CFC12为例）为例）:CF:CF2 2Cl2-Cl2-CFCF2 2ClClClCl；ClClO O3 3-ClO-ClOO O2 2 ；ClOClOO-ClO-ClO O2 2 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，使臭氧层出现烃分子，可以破坏成千上
38、万个臭氧分子，使臭氧层出现“空洞空洞”，这一现象已被英国南极考察队和卫星观测所证实。据联合国环境这一现象已被英国南极考察队和卫星观测所证实。据联合国环境规划署提供的资料，臭氧每减少规划署提供的资料，臭氧每减少1 1,紫外线辐射量约增加紫外线辐射量约增加2 2。第42页，共55页。臭氧层的破坏将导致：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，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；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；生物的生长与繁殖；产生附加温室效应，从而加剧全
39、球气候转暖过程；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。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。因此保护臭氧层已成为当前一项全球性的紧迫任务。第43页，共55页。表表2-3 HCFC2-3 HCFC禁用时间表（发达国家）禁用时间表（发达国家）（蒙特利（蒙特利尔议定书）尔议定书）缔约国缔约国1996.1.11996.1.1：以：以19891989年的年的HCFCHCFC消费量加消费量加2.8%CFC2.8%CFC消费量的总和（折合到消费量的总和（折合到ODSODS吨）作为基准加以冻结；吨）作为基准加以冻结；2004.1.120
40、04.1.1：消减：消减35%35%；2010.1.12010.1.1：消减：消减65%65%；2015.1.12015.1.1：消减：消减95%95%；2020.1.12020.1.1：消减：消减95.5%(0.5%95.5%(0.5%仅用于现有设备的维仅用于现有设备的维修修)；2030.1.12030.1.1：消减：消减100%100%美国美国2003.1.12003.1.1：禁止：禁止HCFC141bHCFC141b用于发泡剂；用于发泡剂；2010.1.12010.1.1：冻结：冻结HCFC22HCFC22和和HCFC142bHCFC142b的生产；不再制造使用的生产；不再制造使用HCF
41、C22HCFC22新设备；新设备；2015.1.12015.1.1：冻结：冻结HCFC123HCFC123和和HCFC124HCFC124的生产；的生产；2020.1.12020.1.1：禁用：禁用HCFC22HCFC22和和HCFC141bHCFC141b；不再制造使用；不再制造使用HCFC123HCFC123和和HCFC124HCFC124的新设备；的新设备；2030.1.12030.1.1：禁用：禁用HCFC123HCFC123和和HCFC124HCFC124欧共体国欧共体国家家2000.1.12000.1.1：消减：消减50%50%；2004.1.12004.1.1：消减：消减75%7
42、5%；2007.1.12007.1.1：消减：消减90%90%；2015.1.12015.1.1：消减：消减100%100%；瑞士、意瑞士、意大利大利2000.1.12000.1.1禁用禁用HCFCHCFC德国德国2000.1.12000.1.1禁用禁用HCFC22HCFC22瑞典，加瑞典，加拿大拿大2010.1.12010.1.1禁用禁用HCFCHCFC第44页，共55页。行行 业业消耗臭氧层物质消耗臭氧层物质完全淘汰时间完全淘汰时间（年）（年）家用制冷设备家用制冷设备CFC11CFC1120102010CFC12CFC1220102010汽车空调器汽车空调器CFC12 2002 工商业制冷
43、设备工商业制冷设备CFC11 2002 CFC12 2006 化工生产化工生产CFC112010CFC122010CFC1132006表3 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45页，共55页。替代制冷剂的研究动向替代制冷剂的研究动向制冷剂代号制冷剂代号R12R12R134aR134aR600aR600a相对分子质量相对分子质量120.92120.92102.0102.058.1358.13标准蒸发温度标准蒸发温度/-29.8-29.8-26.5-26.5-11.7-11.7燃烧极限（体积分数）燃烧极限（体积分数）/%/%无无无无1.81.88.
44、48.4ODPODP值值1.01.00 00 0GWPGWP值值450045004204201515冷凝压力（冷凝压力（4040时）时）/MPa/MPa1.011.011.021.020.530.53蒸发压力（蒸发压力（-30-30时）时）/MPa/MPa0.100.100.0840.0840.0470.047理论排气温度理论排气温度/120120125125125125130130100100105105液体密度（液体密度（-25-25时）时）/kg/m/kg/m3 31472.01472.01371.01371.0608.3608.3润滑油润滑油矿物油矿物油酯类油酯类油矿物油矿物油对杂质的
45、敏感性对杂质的敏感性敏感敏感高度敏感高度敏感敏感敏感容水性容水性极微极微易容易容极微极微真空度要求真空度要求一般一般较高较高一般一般材料兼容性材料兼容性好好不好不好好好表表2-6 R12 2-6 R12、R134a R134a、R600aR600a主要物性及性能对比主要物性及性能对比第46页，共55页。3 35 51 1 载冷剂载冷剂 在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质3.5 3.5 第二制冷剂第二制冷剂 在蒸发器中被制冷剂冷却并送到冷却设备中吸收被冷在蒸发器中被制冷剂冷却并送到冷却设备中吸收被冷却系统的热量，然后返回蒸发器将吸收的热量传递给制冷却系统
46、的热量，然后返回蒸发器将吸收的热量传递给制冷剂，而载冷剂重新被冷却。如此循环，以达到连续制冷的剂，而载冷剂重新被冷却。如此循环，以达到连续制冷的目的。目的。第47页，共55页。2 2）要求：）要求：无毒、不可燃、无刺激性气味，化学稳定性好。无毒、不可燃、无刺激性气味，化学稳定性好。使用温度下为液态。使用温度下为液态。比重小、粘度小、传热性好、比热容大。比重小、粘度小、传热性好、比热容大。1 1）优点：）优点：使制冷系统集中使制冷系统集中 制冷剂量减少制冷剂量减少 便于冷量的控制和分配便于冷量的控制和分配 便于机组运行管理便于机组运行管理 便于安装便于安装第48页，共55页。选择方法选择方法使用
47、目的使用目的温度范围温度范围蒸发温度在蒸发温度在55以上的载冷剂系统，以上的载冷剂系统，一般都采用水作载冷剂一般都采用水作载冷剂 蒸发温度在蒸发温度在5 5-50-50的范围内，的范围内，一般可采用氯化钠或氯化钙盐水溶液一般可采用氯化钠或氯化钙盐水溶液 蒸发温度低于蒸发温度低于-50-50时，采用三氯乙烯、时，采用三氯乙烯、二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等 载冷剂的选择要求载冷剂的选择要求第49页，共55页。常用载冷剂的特性常用载冷剂的特性常用的载冷剂有空气、水、盐水和有机物等常用的载冷剂有空气、水、盐水和有机物等 1空气 在冷库及空调中多有采用。空气比热容
48、较小，所需在冷库及空调中多有采用。空气比热容较小，所需传热面积较大传热面积较大.2水 水作为载冷剂只适用于载冷温度在水作为载冷剂只适用于载冷温度在O O 以上的场合，以上的场合，空调系统中多有采用空调系统中多有采用.第50页，共55页。3 3 盐水溶液盐水溶液MgClMgCl2 2水溶液水溶液NaClNaCl水溶液水溶液CaClCaCl2 2水溶液水溶液第51页，共55页。4 4有机物载冷剂有机物载冷剂 有机物载冷剂有有机物载冷剂有乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二氯甲烷乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二氯甲烷 及三氯及三氯乙烯等。乙烯等。它们都具有较低的凝固温度。它们都具有较低的凝固温度。有机物
49、载冷剂标准蒸发温度均较低。有机物载冷剂标准蒸发温度均较低。第52页，共55页。3.5.2 3.5.2 蓄冷剂蓄冷剂 共晶浓度的溶液在共晶温度下结冰时，和共晶浓度的溶液在共晶温度下结冰时，和纯液体一样要放出一定的潜热，这样形成的冰纯液体一样要放出一定的潜热，这样形成的冰为共晶冰，共冰晶结冰时放热，熔化时吸热。为共晶冰，共冰晶结冰时放热，熔化时吸热。可用其可用其蓄冷蓄冷。如食品冷藏车的共晶板。如食品冷藏车的共晶板。第53页，共55页。1.1.制冷剂的作用是什么？制冷剂的作用是什么？2.2.什么是共沸制冷剂？什么是共沸制冷剂？3.3.选择制冷剂时有哪些要求？选择制冷剂时有哪些要求？4.4.家用的冰箱
50、、空调用什么制冷剂？家用的冰箱、空调用什么制冷剂？5.5.为什么国际上提出对为什么国际上提出对R11R11、R12R12、Rll3Rll3等制冷剂限制使用？等制冷剂限制使用？6.6.了解了解R22R22、R717R717、R134aR134a的主要性质。的主要性质。7.7.什么叫载冷剂？对载冷剂的要求有哪些？什么叫载冷剂？对载冷剂的要求有哪些？8.8.人们常讲的无氟指的是什么意思？人们常讲的无氟指的是什么意思？9.9.共沸混合物类制冷剂有什么特点？共沸混合物类制冷剂有什么特点？10.10.为什么要严格控制氟利昂制冷剂中的含水量？为什么要严格控制氟利昂制冷剂中的含水量？思考题：思考题：第54页，
