制冷剂、载冷剂和冷冻机油

1、武汉理工大学武汉理工大学第三节第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机油制冷剂、载冷剂和冷冻机油 一、制冷剂的概念一、制冷剂的概念 制冷机工作循环中，以相态的变化而传递热量的流体工质，称为制制冷机工作循环中，以相态的变化而传递热量的流体工质，称为制冷剂。在循环过程中，制冷剂的热力状态不断发生变化。冷剂。在循环过程中，制冷剂的热力状态不断发生变化。 二、制冷剂的种类和符号表示二、制冷剂的种类和符号表示 1.制冷剂的种类制冷剂的种类 单一制冷剂单一制冷剂 无机物无机物 按组成按组成 按化学成分按化学成分 氟利昂氟利昂 混合制冷剂混合制冷剂 碳氢化合物碳氢化合物 2.制冷剂的符号表示制冷剂的符号表示 （1）无

2、机化合物）无机化合物 R717 分子量的整数部分分子量的整数部分 无机化合物无机化合物武汉理工大学武汉理工大学（2）氟利昂和烷烃类）氟利昂和烷烃类烷烃类化合物的分子通式：烷烃类化合物的分子通式：CmH2m+2氟利昂的分子式：氟利昂的分子式： CmHnFxClyBrz （ n+y+x+z=2m+2）表示符号为：表示符号为：R（m-1）（）（n+1）（）（x） B（z）例如：例如：武汉理工大学武汉理工大学 现在又用组分直接表示法：现在又用组分直接表示法：对于氯、氟、碳的完全卤代烃对于氯、氟、碳的完全卤代烃 CFC R，如，如R12 CFC12；对于氢、氯、氟、碳的不完全卤代烃对于氢、氯、氟、碳的不

3、完全卤代烃 HCFC R，如，如R22 HCFC22对于氢、氟、碳的无氯卤代烃对于氢、氟、碳的无氯卤代烃 HFC R，如，如R134a HCFC134a（3）碳氢化合物（烃类）：）碳氢化合物（烃类）：R50-甲烷（甲烷（CH4)、R5170-乙烷（乙烷（C2H6）、）、 R1150-乙烯（乙烯（C2H4）、）、R1270-丙烯（丙烯（C3H6）（4）共沸混合物）共沸混合物 R5（）（）（）（） 该混合物命名先后的序号该混合物命名先后的序号 如如 R500、R501、R502 （5）非共沸混合物，直接写出组分的符号，如）非共沸混合物，直接写出组分的符号，如R22/R152a武汉理工大学武汉理工大

4、学三、对制冷剂的要求三、对制冷剂的要求 1.具有环境的可接受性。要求臭氧破坏指数（具有环境的可接受性。要求臭氧破坏指数（ODP）和温室效应指）和温室效应指数（数（GWP）为零或尽可能小；）为零或尽可能小； 2.热力性质满足指定的使用要求；热力性质满足指定的使用要求； 3.传热性和流动性好；传热性和流动性好； 4.化学稳定性和热稳定性好，使用可靠，与构件兼容性好；化学稳定性和热稳定性好，使用可靠，与构件兼容性好； 5.无毒害、无刺激性气味、不燃、不爆或燃爆性小，使用安全；无毒害、无刺激性气味、不燃、不爆或燃爆性小，使用安全； 6.价廉、来源广。价廉、来源广。 武汉理工大学武汉理工大学四、四、 各

5、种实用的制冷剂各种实用的制冷剂1.1.水水(H(H2 2O)O) 水的标准沸点为水的标准沸点为100100；冰点为；冰点为O,O,水适用于水适用于OO以上的制冷温度。以上的制冷温度。水无毒、无味、不燃、不爆、来源广水无毒、无味、不燃、不爆、来源广, ,是安全而便宜的制冷剂。但水蒸是安全而便宜的制冷剂。但水蒸汽的比容大汽的比容大, ,水的蒸发压力低水的蒸发压力低, ,使系统处于高真空状态。由于这两个特点使系统处于高真空状态。由于这两个特点, ,水不宜在压缩式制冷机中使用水不宜在压缩式制冷机中使用, ,只适合在吸收式和蒸汽喷射式冷水机组只适合在吸收式和蒸汽喷射式冷水机组中作制冷剂。中作制冷剂。2.

6、2.氨氨(NH(NH3 3) ) 氨的标准蒸发温度为一氨的标准蒸发温度为一33.4,凝固温度为一凝固温度为一77.7。 （1）氨的优点：）氨的优点： 在常温和普通低温范围内压力比较适中；在常温和普通低温范围内压力比较适中； 单位容积制冷量大；单位容积制冷量大； 粘性小、流动阻力小；粘性小、流动阻力小； 比重小；比重小； 传热性能好；传热性能好； 氨的价格低廉，又易于获得；氨的价格低廉，又易于获得； 氨与水能够以任意比例互溶，形成氨水溶液。氨与水能够以任意比例互溶，形成氨水溶液。武汉理工大学武汉理工大学 （2）氨的缺点：）氨的缺点： 毒性大；毒性大； 易燃、易爆；易燃、易爆； 氨液飞溅到人的皮肤

7、上会引起肿胀甚至冻伤；氨液飞溅到人的皮肤上会引起肿胀甚至冻伤； 氨蒸汽无色，有强烈的刺激性气味；氨蒸汽无色，有强烈的刺激性气味； 氨蒸汽对食品有污染和使之变味的不良作用；氨蒸汽对食品有污染和使之变味的不良作用； 氨的压缩终温较高氨的压缩终温较高,故压缩机气缸要采取冷却措施；故压缩机气缸要采取冷却措施； 氨是典型难溶于润滑油的制冷剂，影响传热效果。氨是典型难溶于润滑油的制冷剂，影响传热效果。 氨实用于陆上大中型冷库。氨实用于陆上大中型冷库。3.碳氢化合物（常用的有烷烃类和烯烃类）碳氢化合物（常用的有烷烃类和烯烃类） （1）碳氢化合物作制冷剂的优点：）碳氢化合物作制冷剂的优点： 凝固点低；凝固点低

8、； 与水不起化学反应；与水不起化学反应； 不腐蚀金属；不腐蚀金属； 溶油性好；溶油性好； 易于获得、价格便宜。易于获得、价格便宜。 武汉理工大学武汉理工大学（2）碳氢化合物作制冷剂的缺点）碳氢化合物作制冷剂的缺点是燃爆性很强；是燃爆性很强；易溶于有机溶剂中。易溶于有机溶剂中。（3）碳氢化合物制冷剂的应用场合：）碳氢化合物制冷剂的应用场合：用作石油化工工艺流程的制冷装置中的制冷剂；用作石油化工工艺流程的制冷装置中的制冷剂；丙烯的制冷温度范围与丙烯的制冷温度范围与R22相当。它可以用于两级压缩制冷装置或相当。它可以用于两级压缩制冷装置或 在复迭式制冷装置中作高温部分的制冷剂；在复迭式制冷装置中作高

9、温部分的制冷剂；甲烷可以与乙烯、氨甲烷可以与乙烯、氨(或丙烷或丙烷)组成三元复迭制冷系统，获得组成三元复迭制冷系统，获得-150 左右的低温，用于天然气液化装置。左右的低温，用于天然气液化装置。正丁烷、异丁烷或正丁烷与异丁烷的混合物可以用在家用冰箱中，正丁烷、异丁烷或正丁烷与异丁烷的混合物可以用在家用冰箱中， 作为作为R12的替代制冷剂。的替代制冷剂。武汉理工大学武汉理工大学4.4.氟里昂氟里昂 （1 1）氟里昂制冷剂的优点）氟里昂制冷剂的优点: : 对金属材料的腐蚀性很小；对金属材料的腐蚀性很小； 绝热指数小绝热指数小, ,压缩终温比较低；压缩终温比较低； 无毒性；无毒性； 容油性较好；容油

10、性较好； 燃烧、爆炸的危险性较小。燃烧、爆炸的危险性较小。 （2 2）氟里昂制冷剂的缺点）氟里昂制冷剂的缺点: : 分子量较大，汽化潜热小；分子量较大，汽化潜热小； 比重大、流动性差；故在系统中循环时流动阻力损失大。比重大、流动性差；故在系统中循环时流动阻力损失大。 传热性能较差；传热性能较差； 对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有腐蚀对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有腐蚀( (膨润膨润) )作用；作用； 溶水性极差；溶水性极差； 遇明火时遇明火时, ,氟里昂中会分解出对人体有毒害的氟化氢、氯化氢或氟里昂中会分解出对人体有毒害的氟化氢、氯化氢或光气等；光气等； 价格高；价格高； 无味、渗透性

11、强；无味、渗透性强； 对臭氧破坏和温室效应作用大。对臭氧破坏和温室效应作用大。 武汉理工大学武汉理工大学（3）常用的氟利昂制冷剂）常用的氟利昂制冷剂1)R22(CHF2Cl)及其替代物及其替代物环境指标环境指标: R22属属HCFC类物质类物质,ODP=0.05左右、左右、GWP=0.35左左 右。右。 热力性质：热力性质：R22标准蒸发温度为标准蒸发温度为-40.8, ,凝固温度为凝固温度为-160，饱，饱 和压力特性与氨相近，单位容积制冷量也与氨差不多。和压力特性与氨相近，单位容积制冷量也与氨差不多。迁移性质：迁移性质：传热性和流动性不如氨好，渗漏性极强。传热性和流动性不如氨好，渗漏性极强

12、。化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性、热稳定化学稳定性、热稳定 性较好，与水的互溶性很差，对有机物的膨润作用很强性较好，与水的互溶性很差，对有机物的膨润作用很强, , 与润滑油为有限溶解。与润滑油为有限溶解。使用安全性质：使用安全性质：无色、无味、不燃、不爆无色、无味、不燃、不爆, ,毒性小毒性小, ,对金属无腐蚀。对金属无腐蚀。 经济性：经济性：价格较贵。价格较贵。 禁止生产和使用禁止生产和使用R22的工作比禁止的工作比禁止R12等物质有一段延缓期。混等物质有一段延缓期。混合制冷剂合制冷剂R23/R152a有可能替代有可能替代R22

13、。武汉理工大学武汉理工大学2)R122)R12和和R12R12的替代物的替代物(R134a,R152a(R134a,R152a及混合物及混合物) ) 环境指标环境指标: R12(CFR12(CF2 2ClCl2 2) )的的ODPODP值为值为l.Ol.O，GWPGWP值为值为2.82.83.43.4。 热力性质：热力性质：R12R12的标准蒸发温度为的标准蒸发温度为-29.8-29.8，凝固温度为，凝固温度为-155-155。与氨。与氨 和和R22R22相比相比, ,在相同使用温变下它的压力较低、排气温度较低在相同使用温变下它的压力较低、排气温度较低, ,单位单位 容积制冷量较小。容积制冷量

14、较小。 迁移性质：迁移性质：流动性比流动性比R22R22差，传热性与差，传热性与R22R22差不多，差不多，渗漏性强。渗漏性强。 化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性和热稳定化学稳定性和热稳定 性同性同R22R22相似，溶水性比相似，溶水性比R22R22更差，更差， 对有机物的膨润作用不如对有机物的膨润作用不如R22R22 强，与矿物油的溶解性好。强，与矿物油的溶解性好。 使用安全性质：使用安全性质：无色、无味、不燃、不爆，毒性小，无色、无味、不燃、不爆，毒性小， 对人体的生理对人体的生理 危害小。危害小。对金属无腐蚀。对金属无腐蚀。

15、。 经济性：经济性：价格较贵。价格较贵。 目前替代目前替代R12R12的最可能物质是：的最可能物质是：R134aR134a、R152aR152a。还有一些混合物：。还有一些混合物： R134a/R152aR134a/R152a、R22/R152aR22/R152a、R22/R142bR22/R142b、R22/R124R22/R124、R22/R152a/R124R22/R152a/R124。武汉理工大学武汉理工大学3）R134a(HFC-134a，C2H2F4) 环境指标环境指标: R134a的的ODP为为0，GWP值为值为0.240.29。 热力性质：热力性质：标准蒸发温度为标准蒸发温度为

16、-26.2，凝固点为凝固点为-101.0。其它。其它 制冷循环特性与制冷循环特性与R12接近，但不如接近，但不如R12(容积制冷量和容积制冷量和COP都都 小于小于R12)。 迁移性质：迁移性质：R134a分子量大，流动阻力损失比分子量大，流动阻力损失比R12大，传热性能大，传热性能 比比R12好，渗漏性比好，渗漏性比R12 强。强。 化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性和热稳化学稳定性和热稳 定性很好。溶油性方面定性很好。溶油性方面 R134a与与R12在溶油种类和溶油行为在溶油种类和溶油行为 上都有很大差异。上都有很大差异。R134

17、a的分子极性大，在非极性油中的溶解的分子极性大，在非极性油中的溶解 度极小。对非金属材料的膨润作用比度极小。对非金属材料的膨润作用比R12略强。略强。 使用安全性质：使用安全性质：与与R12相似。相似。 经济性：经济性：价格昂贵。价格昂贵。武汉理工大学武汉理工大学4）R152a(HFC-152a，C2H4F2) 环境指标环境指标: R152a的的ODP值为值为0、GWP值为值为0.023。在环境可接受。在环境可接受 性上，比性上，比R134a更好。更好。 热力性质：热力性质：标准蒸发温度为标准蒸发温度为-24.7，制冷循环特性上优于，制冷循环特性上优于R12。 迁移性质：迁移性质：分子量比分子

18、量比R12小，流动阻力损失比小，流动阻力损失比R12小，传热性能和小，传热性能和 渗漏性与渗漏性与R12 相当。相当。 化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性、热稳定性和与其他物质的相容性：化学稳定性和热稳化学稳定性和热稳 定性很好。在与润滑油相容性方面的情况与定性很好。在与润滑油相容性方面的情况与R134a类似。类似。 使用安全性质：使用安全性质：燃烧性强。燃烧性强。 经济性：经济性：价格较贵。价格较贵。武汉理工大学武汉理工大学五、载冷剂五、载冷剂 用以传递热量的液体物质，称为载冷剂。用以传递热量的液体物质，称为载冷剂。 采用载冷剂的优点采用载冷剂的优点: : 1 1）可以将制

19、冷剂系统集中在机房或者一个很小的范围内）可以将制冷剂系统集中在机房或者一个很小的范围内, ,使制冷系使制冷系统的连管和接头大大减少统的连管和接头大大减少, ,便于密封和系统检漏；便于密封和系统检漏； 2 2）制冷剂的充注量也大大减少，特别是在大容量）制冷剂的充注量也大大减少，特别是在大容量, ,集中供冷的装置集中供冷的装置中采用载冷剂便于解决冷量的控制和分配问题；中采用载冷剂便于解决冷量的控制和分配问题； 3 3）便于机组的运行管理；）便于机组的运行管理； 4 4）便于安装）便于安装, ,生产厂可以直接将制冷机系统安装好生产厂可以直接将制冷机系统安装好, ,用户只需要现场用户只需要现场安装载冷剂系统即可。安装载冷剂系统即可。 采用载冷剂的缺点采用载冷剂的缺点: : 使装置的总传热温差增加，造成传热不可逆损失增加。使装置的总传热温差增加，造成传热不可逆损失增加。武汉理工大学武汉理工大学1.1.对载冷剂的性质要求对载冷剂的性质要求（1 1）无毒、不可燃、无刺激性气味、化学稳定性好、不分解、不氧）无毒、不可燃、无刺激性气味、化学稳定性好、不分解、不氧 化；化；