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1、第一节制冷剂概述,一、制冷剂的发展、应用与选用原则,作为制冷剂应符合的要求,1.热力学性质方面,2.迁移性质方面,3.物理化学性质方面,4.其它,原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。,二、制冷剂的命名,制冷剂按其化学组成主要有几类,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,制冷剂的简写符号,字母“R”和它后面的一组数字或字母,表示制冷剂,根据制冷剂分子组成按一定规则编写,编写规则,R22,卤代烃,碳氢化合物(烃类)不饱和碳氢化合物和卤代烯,R50,R170,R1150,R1270,共沸(液体)制冷剂,已经商品化的共沸混合物，依应用先
2、后在500序号中顺次地规定其识别编号。,非共沸(液体)制冷剂,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。,无机化合物,R717,R744,R718,制冷剂符号举例,此外，有机氧化物、脂肪族胺用R6开头，其后数字任选。详细可从表2-2 制冷剂标准符号表示中查出。,第二节制冷剂的热物性参数及其计算方法,常用热力学性质:压力、温度、比体积、比内能、比焓、比熵、比热容等。基本热力性质如表1所示热力学性质数据两种表示形式：热力学性质图和表；参数关系方程式。,一、热力学性质,表1 制冷剂的热力性质,第三节制冷剂的物理化学性质及其应用,1.安全性,(1)毒性,虽然一些氟里昂制冷
3、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。,制冷剂的毒性指标给出常用制冷剂TLVs或AEL值,国际标准ISO5149-93和美国标准ANSI/ASHRAE34-92将毒性和可燃性合在一起，规定了6个安全等级。,2.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,(3)安全分类,(2)燃烧性和爆炸性,一些制冷剂的易燃易爆特性,ASHRAE34-1992以毒性和可燃性为界限的安全分类,一些制冷剂的安全分类,3.对材料的作用,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、分解作用等
4、下，一些材料才会和制冷剂发生作用。,制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。,4.对润滑油的互溶性,5.对水的溶解性,“冰堵现象”,当温度降到0以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。,6.泄漏性,、制冷剂与大气环境,描述对臭氧的消耗特征及其强度分布，通常使用ODP（Ozone Depletion Potential）值。ODP值表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以R11作为基准值，其值规定为1.0。这类制冷剂不仅要破坏大气臭氧层，还具有全球变暖潜能值（Global Warming Potential，简称GWP）。具有全球变暖效应的气体称为温室气体。也选用
5、R11作为基准，其值规定为1.0，符号为HGWP。,R11、R12是环境极不友好制冷剂R134a替代R12，但GWP较高R717、R290为环境友好制冷剂,总等效温室效应（TEWI）：、直接温室效应：温室气体的排放、泄漏以及系统维修或报废时进入大气候对大气温室效应的影响；、间接温室效应：使用温室气体的装置因耗能（电能和燃烧化石燃料）引起的二氧化碳排放所带来的温室效应。,第四节常用制冷剂,1.无机物,沸点-33.3，凝固点-77.9 单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小 毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2 氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味 氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤 氨系统
6、中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量 以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小 系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸 氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出 在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外),2.氟利昂,(1)R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）,(2)R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）,()R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）,R600a(异丁烷C4H10)R12替代物自然工质，ODP=0，GWP=0，-11.73/-160C与丙烷(C3H8，R290）同时用于冰箱中替代R12，常合用作混合工质。压比大于R12、排气温度低于R12，系统节能毒性低，但易燃，
7、安全性A3。与矿物油互溶与水的溶解性差，须防“冰堵”,3.碳氢化合物,4.混合制冷剂,为什么要使用混合工质？-调节沸点共沸工质：混合后沸点高于和低于各组分沸点非共沸工质：混合沸点在各组分之间-调节热力性能高沸点组分中加入低沸点组分，qv提高反之，COP提高,(1)共沸与非共沸混合物,(2)非共沸与共沸制冷剂的特点,非共沸制冷剂在一定压力下蒸发或冷凝时温度是变化的，能适应于变温热源；增大制冷量（或COP）；降低循环压比，使单级压缩获得更低的温度；较少量的高沸点组分与较多量的低沸点组分混合，与低沸点工质相比，可提高COP，但制冷量会减小。反之可增加制冷量，而COP减小；泄漏时组分发生变化；,共沸制
8、冷剂在一定压力下蒸发时有一定的蒸发温度，且比单组分低；在一定的蒸发温度下，单位容积制冷量比单一工质容积制冷量大；可使压缩机排气温度降低；化学稳定性比单工质好；全封闭压缩机的电机绕组温升小；一定情况下可增大COP；泄漏时组分不变。,(3)常用混合制冷剂的特性,第五节载冷剂,1、载冷剂的作用及选用原则,直接冷却系统 间接冷却系统：被冷却物体的热量 是通过载冷剂传给制冷剂,载冷剂的特性,优点：（1）减小制冷机系统的容积及制冷剂的充灌量；（2）热容量大，被冷却对象的温度易于保持稳定，蓄冷能力大；（3）便于机组的运行管理，便于安装。缺点：（1）增加了动力消耗及设备费用；（2）加大了被冷却物与制冷剂之间的
9、传热温差，需要较低的制冷机蒸发温度，总的传热不可逆损失增大。,载冷剂的要求,载冷剂在工作温度下应处于液体状态；其凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度。热容要大。密度小。粘度小；化学的稳定性好。对设备和管道无腐蚀。载冷剂应不燃烧、爆炸、无毒，对人体无害。价格便宜，容易获得。,载冷剂的种类,水(0以上)盐水(0以下)氯化钠溶液氯化钙溶液乙二醇溶液(0以下)丙二醇溶液(0以下),2、盐水,A,A,F,G,E,B,C,D,tB,0,t,盐水，如氯化钙、氯化钠、氯化镁等的水溶液。无机盐水溶液有较低的凝固温度，适合于在中、低温制冷装置中载冷。它的主要缺点是对一些金属材料有腐蚀作用。,盐水溶液的密度和
10、比热容都比较大，因此，传递一定的冷量所需盐水溶液的体积循环量较小。盐水溶液具有腐蚀性，尤其是略呈酸性且与空气相接触的稀盐溶液对金属材料的腐蚀性很强。为此需要采取一定的缓蚀措施。如在盐水溶液中添加缓蚀剂，使溶液呈中性（pH值调整到7.08.5）。缓蚀剂通常采用二水重铬酸钠（Na2Cr2O72H2O）和氢氧化钠（NaOH）。通常是在每1m3氯化钙溶液里加1.6kg的重铬酸钠和0.432kg的氢氧化钠；在每1m3氯化钠溶液里加3.2kg的重铬酸钠和0.862kg的氢氧化钠。,有机物载冷剂,有机物载冷剂有乙醇（CH3-CH2OH）、乙二醇（CH2OH-CH2OH）、丙二醇（CH2OH-CHOH-CH3
11、）、丙三醇（CH2OH-CHOH-CH2OH）、二氯甲烷（CH2Cl2）及三氯乙烯（CHCl-CCl2）等。它们都具有较低的凝固温度。有机物载冷剂标准蒸发温度均较低。,第六节润滑油,一、润滑油的功效,润滑作用；冷却作用；密封作用；清洗作用。,二、对润滑油的要求,优良的与制冷剂共存时的热稳定性；有极好的与制冷剂的互溶性；良好的润滑性；优良的低温流动性；无蜡状物絮状分离；不含水和优良的绝缘性能。,制冷循环系统各部件对润滑油的要求,三、分类与特性,润滑油主要可分为：矿物油、合成油。矿物油又以其所含主要成分不同，分为石蜡基油和环烷基油。合成油：烷基苯（A1kylbenzene)；聚（烷基乙）二醇（Po
12、lyalkyleneGlyco1），可用PAG表示；多元醇酯类油（Polyol Ester），亦称聚酯油，用POE表示。,四、润滑油的选用,、选取与制冷剂互溶性好的润滑油；、一般情况下，低温、冷冻范围工作的制冷系统使用低粘度的润滑油，空调、高温范围工作的制冷系统使用的润滑油使用高粘度的润滑油。有时也使用添加剂降低润滑油的粘度随温度的波动。,思考题1.制冷剂的作用是什么？2.按ASHRAE的规定制冷剂是怎样分类的？3.什么是共沸制冷剂？4.无机化合物制冷剂的命名是怎样的？5.选择制冷剂时有哪些要求？6.家用的冰箱、空调用什么制冷剂？7.常用制冷剂有哪些？它们的工作温度、工作压力怎样？8.为什么国
13、际上提出对R11、R12、Rll3等制冷剂限制使用？9.试述R12、R22、R717、R123、R134a的主要性质。10.使用R134a时，应注意什么问题。11.试写出制冷剂R11、R115、R32和R11、R12、Rl2B1的化学式。12.试写出CF3Cl、CH4、CHF3、C2H3F2Cl、H2O、CO2的编号。13.什么叫载冷剂？对载冷剂的要求有哪些？14.常用载冷剂的种类有哪些？它们的适用范围怎样？15.水作为载冷剂有什么优点？16.“盐水的浓度愈高，使用温度愈低”。这种说法对吗？为什么？17.人们常讲的无氟指的是什么意思？18.共沸混合物类制冷剂有什么特点？19.简述R12、R22、R717与润滑油的溶解性。20.为什么要严格控制氟利昂制冷剂中的含水量？,
