1、PART I 制冷空调新工质制冷空调新工质o1 制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾o2 制冷空调新工质制冷空调新工质2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷工质的定义制冷工质的定义 在被冷却对象和环境介质之间传递热量，并最终在被冷却对象和环境介质之间传递热量，并最终把热量从被冷却对象传给环境介质的制冷机中进行制冷把热量从被冷却对象传给环境介质的制冷机中进行制冷循环的工作物质。循环的工作物质。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾2.制冷剂的发展制冷剂的发展 乙醚是最早使用的制冷剂。乙醚是最早使用的制冷剂。1866年年 威德
2、豪森威德豪森(Windhausen)提出使用提出使用CO2作制作制冷剂。冷剂。1870年年 卡尔卡尔林德林德(Cart Linde)用用NH3作制冷剂。作制冷剂。1874年年 拉乌尔拉乌尔皮克特皮克特(Raul Pictel)采用采用SO2作制作制冷剂。冷剂。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾SO2和和CO2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。SO2毒性大，但作为重要制冷剂曾有毒性大，但作为重要制冷剂曾有60年历史。年历史。CO2在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，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。
3、曾在船用冷藏装置中作制冷剂达但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达50年之久，年之久，1955年才被氟里昂所取代。年才被氟里昂所取代。2022-10-1绪论绪论制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾1929年年1930年年 米杰里（米杰里（Thomas Midgley）首次用）首次用CCl2F2作为作为制冷剂，取得很好的效果。杜邦公司，将其命名为氟利昂制冷剂，取得很好的效果。杜邦公司，将其命名为氟利昂12（Freon12），简称），简称F12，后称为，后称为R12。20世纪世纪50年代年代 开始使用了共沸混合制冷剂。开始使用了共沸混合制冷剂。20世纪世纪60年代年代 开始应用
4、非共沸混合制冷剂。开始应用非共沸混合制冷剂。直至直至20世纪世纪80年代关于年代关于CFC具有消耗臭氧层的问题正式被公认以前，以具有消耗臭氧层的问题正式被公认以前，以各种卤代烃为主的制冷剂的发展已达到相当完善的程度。各种卤代烃为主的制冷剂的发展已达到相当完善的程度。CFC问题的出现及其替代技术的发展，对制冷工业来说，是一次历史性问题的出现及其替代技术的发展，对制冷工业来说，是一次历史性的冲击，它打乱了制冷工业已有的发展现状，但又提供了新的发展机遇，的冲击，它打乱了制冷工业已有的发展现状，但又提供了新的发展机遇，使制冷剂又进入一个以使制冷剂又进入一个以HFC为主体和向天然制冷剂发展的新的历史阶段
5、。为主体和向天然制冷剂发展的新的历史阶段。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾1974年年美国加利福尼亚大学的美国加利福尼亚大学的罗兰（罗兰（Sherwood Rowland）教授和他的博士后教授和他的博士后莫利纳（莫利纳（Mario Molina）在在“自然自然”杂志上发表文章，指出杂志上发表文章，指出卤代烃卤代烃在紫外线作用下在紫外线作用下会释放出氯离子，而氯离子会会释放出氯离子，而氯离子会消耗消耗地球周围热成层地球周围热成层（Stratosphere，原名平流层）中的，原名平流层）中的臭氧臭氧（Ozone,O3），而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生
6、），而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生物和人类带来一系列的危害。为此，瑞典皇家科学院将物和人类带来一系列的危害。为此，瑞典皇家科学院将1995年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖授予这两位和一名德国的化学家，授予这两位和一名德国的化学家，以表彰他们在大气化学特别是臭氧的形成和分解研究方面以表彰他们在大气化学特别是臭氧的形成和分解研究方面作出的杰出贡献。作出的杰出贡献。2022-10-1蒙特利尔议定书 1对对CFCs，包括，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5 等氯氟烃物质：等氯氟烃物质：（1）对）对发达发达国家，规定从国家，规定从1996年年1月月1日日起
7、起完全停止完全停止生生产与消费；产与消费；（2）对）对发展发展中国家（中国家（CFCs人均消耗量人均消耗量小于小于0.3kg/年年），最后停用的日期是），最后停用的日期是2010年年。2对对HCFCs，包括，包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等：等：（1）对）对发达发达国家，从国家，从1996年年起冻结生产量，起冻结生产量，2004年年开始削减，至开始削减，至2020年完全停用；年完全停用；（2）对）对发展发展中国家，中国家，从从2016年开始冻结生产量，年开始冻结生产量，2040年年完全停用。完全停用。2022-10-1基于全球遵守蒙特利尔议定书的臭氧消耗物质量基于全球遵守蒙
8、特利尔议定书的臭氧消耗物质量 蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书 2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾 制冷装置与制冷剂相互依存，相互适应，制冷装置与制冷剂相互依存，相互适应，才能组成完美的制冷系统。根据现实工业条件，才能组成完美的制冷系统。根据现实工业条件，提出了对制冷剂的要求：提出了对制冷剂的要求：2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾1.对环境的亲和度对环境的亲和度表示物质对大气臭氧层的破坏程度。应越小越好，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。，则对大气臭氧层无害。1)臭氧衰减指数臭氧衰减指数OD
9、P：ozone depleting potential 以以R11的臭氧平衡影响做基准（为的臭氧平衡影响做基准（为1），其他则相），其他则相比于比于R11。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾表示物质造成温室效应的影响程度。应越小越好，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。，则不会造成大气变暖。2)温室效应指数温室效应指数GWP：Global Warming Potential 以以R11的温室影响做基准（为的温室影响做基准（为1）。）。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的对环境的亲和度和
10、毒性制冷剂的对环境的亲和度和毒性制冷剂的对环境的亲和度制冷剂的对环境的亲和度2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾2.制冷效率制冷效率R制冷剂的热力性质对制冷系数的影响可用制冷效率制冷剂的热力性质对制冷系数的影响可用制冷效率 来表述。来表述。制冷效率制冷效率:th理论循环的制冷系数理论循环的制冷系数 与有温差的逆卡诺循环制冷系数与有温差的逆卡诺循环制冷系数 之比。之比。c10/1/202213制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾表示了表示了制冷剂的节流损失和过热损失的大小。制冷剂的节流损失和过热损失的大小。thRc物理意义：物理意义：2022-10-1制
11、冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾几种制冷剂单级蒸气压缩制冷的制冷效宰几种制冷剂单级蒸气压缩制冷的制冷效宰2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾3.热力学性质热力学性质1)具有较大的制冷工作范围：临界温度高、凝结温度高、具有较大的制冷工作范围：临界温度高、凝结温度高、凝固温度低。凝固温度低。由于临界温度是制冷剂可以加压液化的最高温由于临界温度是制冷剂可以加压液化的最高温度，临界温度低的制冷剂在常温或普通低温下有可度，临界温度低的制冷剂在常温或普通低温下有可能不会液化，此时将需要温度很低的冷却介质；且能不会液化，此时将需要温度很低的冷却介质；且由于当制冷剂
12、在节流前的温度接近临界温度时，制由于当制冷剂在节流前的温度接近临界温度时，制冷剂的气化潜热很小，节流损失就会很大，循环的冷剂的气化潜热很小，节流损失就会很大，循环的经济性将很差；因此希望制冷剂的临界温度比环境经济性将很差；因此希望制冷剂的临界温度比环境温度高的多。温度高的多。便于用一般冷却水或空便于用一般冷却水或空气冷凝；接近逆卡诺循气冷凝；接近逆卡诺循环，节流损失小环，节流损失小能得到较低能得到较低的蒸发温度的蒸发温度2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾2)具有适当的工作压力和压缩比：具有适当的工作压力和压缩比：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
13、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 希望在使用条件下蒸发压力最好不低于大气压，以避免空气漏入希望在使用条件下蒸发压力最好不低于大气压，以避免空气漏入制冷系统内部；还希望冷凝压力不太高，通常应低于制冷系统内部；还希望冷凝压力不太高，通常应低于2.5MPa，以免压缩机和冷凝器等设备过于庞大；同时冷凝压力与蒸发压力以免压缩机和冷凝器等设备过于庞大；同时冷凝压力与蒸发压力之比不过大，以免压缩终温过高，压缩机的输气系数过低；冷凝之比不过大，以免压缩终温过高，压缩机的输气系数过低；冷凝压力与蒸发压力之差也希望尽可能的小，以降低对压缩机强度的压力与蒸发压力之差也希望尽
14、可能的小，以降低对压缩机强度的要求。要求。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾3)单位制冷量单位制冷量q0和单位容积制冷量和单位容积制冷量qv较大。较大。4)比功比功w和单位容积压缩功和单位容积压缩功wv小，循环效率高。小，循环效率高。5)绝热指数低。绝热指数低。q0大：获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循环量。大：获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循环量。qv大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗和投资。可减少耗功率，降低排气温可减少耗功率，降低排气温度，利于润滑。度，利于润滑。2022-10-1制冷空调工质基本
15、知识回顾制冷空调工质基本知识回顾常用制冷剂单位容积制冷能力常用制冷剂单位容积制冷能力绝热压缩温度绝热压缩温度2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾4.物理化学性质物理化学性质1)流动性好（粘度小，密度小）流动性好（粘度小，密度小）;2)传热性好传热性好;3)安全性好安全性好;4)化学稳定性好。化学稳定性好。可减少流动阻力损失，降低能耗，可减少流动阻力损失，降低能耗，缩小管径，减少材料消耗。缩小管径，减少材料消耗。可减少传热面积。可减少传热面积。高温下不分解、不燃、不爆，无毒。高温下不分解、不燃、不爆，无毒。对金属和非金属材料不腐蚀。对金属和非金属材料不腐蚀。2022
16、-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾 低毒性低毒性高毒性高毒性高可燃性高可燃性A3B3低可燃性低可燃性A2B2不可燃性不可燃性A1B1ASHRAE标准制冷剂安全分类标准制冷剂安全分类 2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾级级A：在体积浓度小于等于：在体积浓度小于等于400ppm时，按一定的时间长度，确定时时，按一定的时间长度，确定时间加权平均的极限限制值间加权平均的极限限制值(TLV-TWA threshold limit value time-weighted average)或相当的指标值，制冷剂没有观察到毒性。或相当的指标值，制冷剂没有
17、观察到毒性。级级B：在体积浓度小于：在体积浓度小于400ppm时，按一定的时间长度，确定时间加权时，按一定的时间长度，确定时间加权平均的极限限制值平均的极限限制值(TLV-TWA)或相当的指标值，制冷剂观察到有毒迹或相当的指标值，制冷剂观察到有毒迹象。象。级级1：制冷剂的空气中实验时不会燃烧。：制冷剂的空气中实验时不会燃烧。级级2：制冷剂在：制冷剂在1大气压大气压/21 时的最低可燃浓度时的最低可燃浓度(LFL)大于大于0.00625 lb/ft3，且燃烧热，且燃烧热(HOC)小于小于8174 Btu/Lb。级级3：制冷剂是易燃的。在：制冷剂是易燃的。在1大气压大气压/21时的最低可燃浓度时的
18、最低可燃浓度(LFL)小小于于0.00625 lb/ft3，或燃烧热，或燃烧热(HOC)大于等于大于等于8174 Btu/Lb。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的安全性制冷剂的安全性制冷剂的安全性和易燃易爆性制冷剂的安全性和易燃易爆性2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的对环境的亲和度和毒性制冷剂的对环境的亲和度和毒性制冷剂的毒性制冷剂的毒性2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的易燃易爆性制冷剂的易燃易爆性2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾5)溶油性：
19、溶油性：溶油性差：制冷剂和润滑油易分离，溶油性差：制冷剂和润滑油易分离，t0稳定；易产生稳定；易产生油膜影响传热。油膜影响传热。溶油性好：润滑好，不易有油膜，传热好；但易引起溶油性好：润滑好，不易有油膜，传热好；但易引起t0升高。升高。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的溶油性制冷剂的溶油性制冷剂的溶油性和溶水性制冷剂的溶油性和溶水性2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾6)溶水性：溶水性：在节流阀处，蒸发温度低于在节流阀处，蒸发温度低于0时，游离态的水便会结冰时，游离态的水便会结冰而发生而发生“冰堵冰堵”。氟利昂难溶于水。氟利
20、昂难溶于水。溶水性好：不会发生溶水性好：不会发生“冰堵冰堵”，氨易溶于水，但氨溶于水，氨易溶于水，但氨溶于水中易腐蚀金属。中易腐蚀金属。5.来源广，易制取来源广，易制取 2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾制冷剂的溶水性制冷剂的溶水性2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾除了以上共同要求以外，不同型式的制冷系统和制冷除了以上共同要求以外，不同型式的制冷系统和制冷压缩机对制冷剂还有一些特定要求：压缩机对制冷剂还有一些特定要求：1)离心式压缩机要求制冷剂的分子量要大，以提高级离心式压缩机要求制冷剂的分子量要大，以提高级压比，减少级数。压比，
21、减少级数。2)制冷量在制冷量在200W以下的制冷机要求制冷剂的单位容以下的制冷机要求制冷剂的单位容积制冷量要小，以免压缩机的尺寸过小，加工困难；积制冷量要小，以免压缩机的尺寸过小，加工困难；制冷量于制冷量于1000W 的制冷机要求制冷剂的单位容积制的制冷机要求制冷剂的单位容积制冷量要大，以减小压缩机的尺寸和制冷剂容积流量。冷量要大，以减小压缩机的尺寸和制冷剂容积流量。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾3)小型制冷系统要求制冷剂与润滑油能相互溶解，以便小型制冷系统要求制冷剂与润滑油能相互溶解，以便利用回气夹带回油，简化系统。利用回气夹带回油，简化系统。4)全封闭和
22、半封闭式制冷压缩机要求制冷剂电绝缘性能全封闭和半封闭式制冷压缩机要求制冷剂电绝缘性能好。好。完全满足上述各种要求的制冷剂并不存在，各种制冷完全满足上述各种要求的制冷剂并不存在，各种制冷剂都是某些方面较优，而另一些方面不足。应根据工程实剂都是某些方面较优，而另一些方面不足。应根据工程实际要求，在满足特定要求的前提下，权衡取舍，找出最佳际要求，在满足特定要求的前提下，权衡取舍，找出最佳方案。方案。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾无机化合物、卤代烃、烃类、混合溶液。无机化合物、卤代烃、烃类、混合溶液。四大类：四大类：为了书写方便，国际上统一规定用字母为了书写方便，国
23、际上统一规定用字母“R”和它后和它后面的一组数字或字母作为制冷工质的简写符号。字母面的一组数字或字母作为制冷工质的简写符号。字母“R”表示制冷工质，后面的数字或字母则根据制冷工质的分表示制冷工质，后面的数字或字母则根据制冷工质的分子组成按一定的规则编写。子组成按一定的规则编写。2022-10-1常见制冷剂的类型常见制冷剂的类型2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾1.无机化合物：无机化合物：NH3、CO2、H2O 命名：命名：R7*为分子量。为分子量。NH3R717；CO2R744；H2OR718 2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾2
24、.卤代烃（氟利昂）：卤代烃（氟利昂）：卤代烃是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。卤代烃是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。目前作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物。目前作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物。分子式：分子式：CmHnFxClyBrz （满足（满足2m+2=n+x+y+z）2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾Rm-1(为为0时略时略)n+1xBz(z为为0时与时与B一起略）一起略）1）命名法）命名法1：一氯二氟甲烷分子：一氯二氟甲烷分子：CHF2ClR22 一溴三氟甲烷分子：一溴三氟甲烷分子：CF3BrR13B1 三氟三氯乙烷分子：三氟三氯乙烷
25、分子：C2F3Cl3R113例：例：2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾2）命名法）命名法2：为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力 将氯氟烃类物质代号中的将氯氟烃类物质代号中的R R改用字母改用字母CFCCFC氢氯氟烃类物质代号中的氢氯氟烃类物质代号中的R R改用字母改用字母HCFCHCFC氢氟烃类物质代号中的氢氟烃类物质代号中的R R改用字母改用字母HFCHFC碳氢化合物代号中的碳氢化合物代号中的R R改用字母改用字母HCHC，数字编号不变，数字编号不变2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾氯氟
26、化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，禁用；氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层，禁用；CFCCF2Cl2R12CFC12；CFCl3R11CFC11【例】：【例】：2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质；氢氯氟化碳，含氢，低公害物质，属于过渡性物质；HCFCCHF2ClR22HCFC22【例】：【例】：氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物，待研究开发。氢氟化碳，不含氯，无公害，可作为替代物，待研究开发。HFCC2H2F4R134aHFC134a【例】：【例】：2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基
27、本知识回顾3.烃类（碳氢化合物）烃类（碳氢化合物）烷烃类：甲烷烷烃类：甲烷CH4，乙烷，乙烷C2H6，丙烷，丙烷C3H8;链烯烃类：乙烯链烯烃类：乙烯C2H4，丙稀，丙稀C3H6。CH4R50，C2H6R170，C3H8R290。烯烃类命名方法：烯烃类命名方法：R后先写上后先写上“1”，再按氟利昂方法，再按氟利昂方法 C2H4R1150，C3H6R1270。烷烃类命名方法与氟利昂相同：烷烃类命名方法与氟利昂相同：（丁烷例外，为（丁烷例外，为R600）2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾4.混合溶液混合溶液 由两种由两种(或以上或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的
28、混合物。制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。A 共沸溶液：共沸溶液：固定固定p下蒸发或冷凝时，下蒸发或冷凝时，t0、tk不变，气、液相组分相同。不变，气、液相组分相同。命名：命名：R5*为发现的顺序：为发现的顺序：R500、R501、R502、R509等。等。2022-10-1制冷空调工质基本知识回顾制冷空调工质基本知识回顾B 非共沸溶液：非共沸溶液：固定固定p下蒸发或冷凝时，下蒸发或冷凝时，t0、tk变，气、液相组分不同。变，气、液相组分不同。命名：命名：R4*为发现的顺序：为发现的顺序：R400、R401、R402、.R407等。等。2022-10-1m、n、x、z值值m=1,n=0,x
29、=1m=1,n=0,x=2m=1,n=0,x=3,z=1m=1,n=1,x=2m=1,n=2,x=2m=1,n=4,x=0m=2,n=1,x=3m=2,n=1,x=5m=2,n=2,x=4m=2,n=6,x=0m=3,n=8,x=0制冷剂符号举例制冷剂符号举例 化合物名称化合物名称分子式分子式一氟三氯甲烷一氟三氯甲烷CFCl3二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷CF2Cl2三氟一溴甲烷三氟一溴甲烷CF3Br二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷CHF2Cl二氟甲烷二氟甲烷CH2F2甲烷甲烷CH4三氟二氯乙烷三氟二氯乙烷C2HF3Cl2五氟乙烷五氟乙烷C2HF5四氟乙烷四氟乙烷C2H2F4乙烷乙烷C2H6丙烷丙烷C3H8
30、简写符号简写符号R11R12R13B1R22R32R50R123R125R134aR170R2902022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质新工质新工质新用途新用途新物质新物质2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质o混合工质混合工质o自然工质自然工质o水水o氨氨o碳氢化合物碳氢化合物o二氧化碳二氧化碳2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质 由于单一制冷剂在品种和性质上的局限性，使得制由于单一制冷剂在品种和性质上的局限性，使得制冷工质选择的范围较小，混合工质会使得制冷工质选择冷工质选择的范围较小，混合工质会使得制冷工质选择有较大的余地。有较大的余地。混合工质混合工质是指由两种
31、或两种以上纯工质组成的混合是指由两种或两种以上纯工质组成的混合物。按定压下聚集态改变时热力学特性的不同，混合工物。按定压下聚集态改变时热力学特性的不同，混合工质有共沸和非共沸两种。质有共沸和非共沸两种。2022-10-1常见制冷剂常见制冷剂2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质实际情况：实际情况：传热总存在温差传热总存在温差 具体分析：具体分析：0T0TkT吸热过程：制冷剂温度吸热过程：制冷剂温度 总是低于被总是低于被冷却物体的温度冷却物体的温度放热过程：制冷剂温度放热过程：制冷剂温度 总是高于环总是高于环境介质温度境介质温度kT10/1/202248制冷空调新工质制冷空调新工质有温差
32、传热的逆卡诺循环有温差传热的逆卡诺循环 冷却介质的温度；冷却介质的温度；被冷却介质的温度；被冷却介质的温度；冷凝器中制冷剂的温度；冷凝器中制冷剂的温度；蒸发器中制冷剂的温度。蒸发器中制冷剂的温度。kTkT0T0TTSTK11 2 23344TKT0T0TKT0ab02022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质解决问题：解决问题：吸热和放热过程中，热源温度发生变化吸热和放热过程中，热源温度发生变化达到目的：达到目的：无温差传热无温差传热耗功最小耗功最小实现手段：实现手段：劳伦兹循环劳伦兹循环2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质劳伦兹循环：劳伦兹循环：循环中的两个相变过程变成伴随有降温
33、的循环中的两个相变过程变成伴随有降温的定压凝结和伴随有升温的定压蒸发。定压凝结和伴随有升温的定压蒸发。前提：制冷量不变前提：制冷量不变劳伦兹循环：劳伦兹循环：1-2-3-4-1 逆卡诺循环：逆卡诺循环：4-2-3-4-4 耗功量增加：阴影面积耗功量增加：阴影面积 2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质r0mrkm0mTTT经济性指标：经济性指标：制冷系数：制冷系数：热力完善度：热力完善度：0mkmTT平均吸热温度平均放热温度10/1/202252制冷空调新工质制冷空调新工质1.共沸混合物共沸混合物定义：定义：共沸混合制冷剂是具有最低沸点的共沸溶液，即其共沸混合制冷剂是具有最低沸点的共沸
34、溶液，即其沸点低于其任一组分，或言在相同温度下其饱和蒸气压沸点低于其任一组分，或言在相同温度下其饱和蒸气压高于其任一组分。高于其任一组分。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质共沸混合溶液的共沸混合溶液的Tx图图 泡点温度和露点温度泡点温度和露点温度的温差称之为的温差称之为温度滑移温度滑移 12泡点线与露点线存在一个泡点线与露点线存在一个相切点，即共沸点。共沸相切点，即共沸点。共沸点处，定压相变过程中温点处，定压相变过程中温度滑移为零，即定温，且度滑移为零，即定温，且气相与液相成分相同。具气相与液相成分相同。具有与纯物质相同的热力特有与纯物质相同的热力特征。征。2022-10-1制冷空
35、调新工质制冷空调新工质代号代号组分组分质量成分质量成分分子量分子量沸点沸点()各组分的沸点各组分的沸点()R500R12/152a73.8/26.299.3-33.5-29.8/-25R501R22/1284.5/15.593.1-41.5-40.8/-29.8R502R22/11548.8/51.2111.6-45.4-40.8/-38R503R23/1340.1/59.987.6-88.0-82.2/-81.5R504R32/11548.2/51.879.2-59.2-51.2/-38R505R12/3178.0/22.0103.5-30-29.8/-9.8R506R31/11455.1/
36、44.993.7-12.5-9.8/3.5R507R125/143a50.0/50.098.9-46.7-48.8/-47.7几种共沸制冷剂的组成和沸点几种共沸制冷剂的组成和沸点2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质共沸制冷剂特点：共沸制冷剂特点：一定蒸发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
37、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。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质配制共沸混合制冷剂的目的：配制共沸混合制冷剂的目的：调配制冷剂性质调配制冷剂性质共沸混合制冷剂的性质取决于其组分的性质：共沸混合制冷剂的性质取决于其组分的性质：不可燃组分对溶液性质的影响是抑制了可燃性；不可燃组分对溶液性质的影响是抑制了可燃性；稳定性好的组分对溶液性质的影响是增强了稳定性；稳定性好的组分对溶液
38、性质的影响是增强了稳定性；溶油性好的组分对溶液性质的影响是提高了与润滑油的溶溶油性好的组分对溶液性质的影响是提高了与润滑油的溶解度；解度；分子量大的组分对溶液性质的影响是降低了压缩终温。分子量大的组分对溶液性质的影响是降低了压缩终温。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质2.非共沸制冷剂非共沸制冷剂 非共沸混合制冷剂是作为制冷剂使用的非共沸溶液。非共沸混合制冷剂是作为制冷剂使用的非共沸溶液。非共沸溶液的非共沸溶液的T-图如图所示，其等压饱和液线与等压饱图如图所示，其等压饱和液线与等压饱和气线构成典型的鱼形曲线。和气线构成典型的鱼形曲线。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质非共
39、沸制冷剂的非共沸制冷剂的T-T-图图 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。泡点温度和露点温度泡点温度和露点温度的温差称之为的温差称之为温度滑移温度滑移 2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质 在等压下聚集态改变过程中，温度将随着聚集态的改在等压下聚集态改变过程中，温度将随着聚集态的改变而发生变化。等浓度线与等压饱和液线的交点所对应的变而发生变化。等浓度线与等压饱和液线
40、的交点所对应的温度为溶液的泡点，等浓度线与等压饱和气线的交点所对温度为溶液的泡点，等浓度线与等压饱和气线的交点所对应的温度为溶液的露点，露点与泡点之差称为溶液的沸程。应的温度为溶液的露点，露点与泡点之差称为溶液的沸程。而且气相浓度与液相浓度不相同，气相中易挥发组分的浓而且气相浓度与液相浓度不相同，气相中易挥发组分的浓度较高，液相中难挥发组分的浓度较高。度较高，液相中难挥发组分的浓度较高。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质配制非共沸混合制冷剂的最初目的：配制非共沸混合制冷剂的最初目的：节能节能利用定压下相变不等温的特点，与实际有限热源的利用定压下相变不等温的特点，与实际有限热源的变温
41、特点相适应，可以减小冷凝器和蒸发器中的传变温特点相适应，可以减小冷凝器和蒸发器中的传热不可逆损失。热不可逆损失。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质 当在一高沸点组分中加入部分低沸点组分，组成的非当在一高沸点组分中加入部分低沸点组分，组成的非共沸混合制冷剂可获得较之高沸点组分大的单位容积制冷共沸混合制冷剂可获得较之高沸点组分大的单位容积制冷量；当在一低沸点组分中加入部分高沸点组分，组成的非量；当在一低沸点组分中加入部分高沸点组分，组成的非共沸混合制冷剂可获得较之低沸点组分高的性能系数。共沸混合制冷剂可获得较之低沸点组分高的性能系数。各组分的性质对非共沸混合制冷剂的影响与共沸混合各组分
42、的性质对非共沸混合制冷剂的影响与共沸混合制冷剂相同。制冷剂相同。有一些非共沸混合制冷剂的露点与泡点非常接近，称有一些非共沸混合制冷剂的露点与泡点非常接近，称为近共沸制冷剂。由于近共沸混合制冷剂与共沸混合制冷为近共沸制冷剂。由于近共沸混合制冷剂与共沸混合制冷剂的特性接近，通常用近共沸混合制冷剂作为共沸混合制剂的特性接近，通常用近共沸混合制冷剂作为共沸混合制冷剂的替代物使用。冷剂的替代物使用。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质目的目的实例实例改进性能：提高改进性能：提高COP和和qv 改善传热改善传热R13B1/R152a R22/R13B1 R114/R13B1R12/R114调制容
43、量调制容量R12/R114 R22/R114 R22/R23/R114扩大应用范围扩大应用范围R22/R114 R13B1/R152a R23/R113回收压缩机排气热量回收压缩机排气热量R12/R13B1环境可接受性环境可接受性R22/R152a R22/R124/R152a R22/R142b非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质3.常用混合制冷剂性质常用混合制冷剂性质沸点沸点-33.5，ODP值较高。值较高。1)共沸制冷剂共沸制冷剂R500 可代替可代替R12用于活塞式制冷机用于活塞式制冷机 沸点沸点-45.4，ODP值较高。值较高。溶水性比溶水性
44、比R12大大1.5倍，在倍，在82以上有较好的溶油性。以上有较好的溶油性。2)共沸制冷剂共沸制冷剂R502 可代替可代替R22用于获得低温用于获得低温 2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质沸点沸点-88，不燃烧，无毒无腐蚀性，不燃烧，无毒无腐蚀性，ODP值较高。值较高。适用于复叠式制冷机的低温级。适用于复叠式制冷机的低温级。沸点沸点-46.7，ODP值为零。值为零。不溶于矿物油，但溶于聚酯类润滑油。不溶于矿物油，但溶于聚酯类润滑油。3)共沸制冷剂共沸制冷剂R503 可代替可代替R13使用使用 4)共沸制冷剂共沸制冷剂R507 用用R502的场合都可用的场合都可用R507替代替代 20
45、22-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质5)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R401A和和R401B性能与性能与R12较接近。较接近。能溶于聚醇类和聚酯类润滑油。能溶于聚醇类和聚酯类润滑油。可作为过度性替代物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，容积制冷量比低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。要低得多。6)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R407C三元非共沸混合制冷剂三元非共沸混合制冷剂 2022-10-1制冷空调新工质制冷
46、空调新工质7)非共沸制冷剂非共沸制冷剂R410A两元混合制冷剂两元混合制冷剂 不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。泡露点温差仅泡露点温差仅0.2，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R22的制冷系统。的制冷系统。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质混合工质筛选及配比原则混合工质筛选及配比原则l）在优势互补的原则下，以）在优势互补的原则下，以C()P值相近的纯工质为组元，使混合值相近的纯工质为组元，使混合物系在较宽
47、的配比范围内物系在较宽的配比范围内COP值偏差较小，以消除泄漏对组分的影值偏差较小，以消除泄漏对组分的影响。响。2）筛选及配比过程中，重视替代物与被替代物之间由于压比差异）筛选及配比过程中，重视替代物与被替代物之间由于压比差异导致容积制冷效率的不同对标准容积制冷量影响的问题。导致容积制冷效率的不同对标准容积制冷量影响的问题。3）二元混合物由于配比组分的单一确定性，其组分配比的可塑性）二元混合物由于配比组分的单一确定性，其组分配比的可塑性较差；三元混合物由于组分的增加，其配比组分的可塑性较强，并较差；三元混合物由于组分的增加，其配比组分的可塑性较强，并且新增加三个二元混合物系制冷剂，因此更有利于
48、混合物筛选的优且新增加三个二元混合物系制冷剂，因此更有利于混合物筛选的优化组合。化组合。4）在不同工况，灵活的采用不同配比的混合物替代特定工质。）在不同工况，灵活的采用不同配比的混合物替代特定工质。2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质水水H2O（R718）环保、安全易得、无毒无味。环保、安全易得、无毒无味。比容大、比容大、qv小，凝固点高，制冷温度小，凝固点高，制冷温度0。蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制冷机。蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制冷机。优点：优点：缺点：缺点：适用：适用：2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质氨氨NH3（R717）热力性质好（沸点热力性质好（沸点-
49、33.4，凝固点，凝固点-77.7）、工作）、工作压力适中、压力适中、q0、qv较大、粘性小，密度小，流动阻力较大、粘性小，密度小，流动阻力小、传热性能好、溶水性好、不会小、传热性能好、溶水性好、不会“冰塞冰塞”，纯氨不腐，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。优点：优点：2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。大中型工业制冷装置（大中型工业制冷装置
50、（-65以上）和大中型冷库。以上）和大中型冷库。缺点：缺点：适用：适用：2022-10-1制冷空调新工质制冷空调新工质 应用氨为制冷剂时，车间内氨蒸气的浓度不允许超过应用氨为制冷剂时，车间内氨蒸气的浓度不允许超过 0.02g/l。在居民区、商业区用氨为制冷剂的制冷机，单机。在居民区、商业区用氨为制冷剂的制冷机，单机充注量应小于充注量应小于50kg，并应加设防护设施。，并应加设防护设施。常用的防护措施有：常用的防护措施有：1)机房事故风机：当有泄漏时，机房事故风机自动开启，将机房事故风机：当有泄漏时，机房事故风机自动开启，将氨蒸气排出机房之外，不过机房事故风机控制装置的所有电氨蒸气排出机房之外，
