制冷剂载冷剂润滑油

制冷剂载冷剂润滑油第一页，共四十九页，编辑于2023年，星期五第一节制冷剂概述一、制冷剂的发展、应用与选用原则只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。

乙醚是最早使用的制冷剂。1866年威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。1870年卡尔·林德(CartLinde)用NH3作制冷剂。1874年拉乌尔·皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷剂。第二页，共四十九页，编辑于2023年，星期五SO2和CO2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60年历史。CO2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50年之久，1955年才被氟里昂所取代。第三页，共四十九页，编辑于2023年，星期五作为制冷剂应符合的要求

1.热力学性质方面(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比。(2)单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3)比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。蒸发压力≧大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大(4)等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。第四页，共四十九页，编辑于2023年，星期五2.迁移性质方面(1)粘度、密度尽量小。

(2)导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。3.物理化学性质方面(1)无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。(2)化学稳定性和热稳定性好。(3)对大气环境无破坏作用。

4.其它原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。第五页，共四十九页，编辑于2023年，星期五二、制冷剂的命名制冷剂按其化学组成主要有几类

(1)无机化合物(2)饱和烃的卤化物(氟利昂)(3)碳氢化合物(烃类)(4)共沸制冷剂(5)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等第六页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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第七页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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(m－1)(n+1)x(a,b…)Bz举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12卤代烃第八页，共四十九页，编辑于2023年，星期五

碳氢化合物(烃类)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)烷烃类烯烃类第九页，共四十九页，编辑于2023年，星期五

共沸(液体)制冷剂=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R115(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500序号中顺次地规定其识别编号。第十页，共四十九页，编辑于2023年，星期五

非共沸(液体)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，依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。R32/R125/R134a(23:25:52(%))R125/R143a/R134a(44:52:4(%))第十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期五无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例第十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期五制冷剂符号举例化合物名称分子式m、n、x、z值简写符号一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R290第十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期五此外，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。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R改用字母CFC氢氯氟烃类物质代号中的R改用字母HCFC氢氟烃类物质代号中的R改用字母HFC碳氢化合物代号中的R改用字母HC，数字编号不变第十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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、热力学性质第十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期五表1制冷剂的热力性质制冷剂化学式符号分子量标准蒸发温度/0C临界温度/0C临界压力/MPa临界比体积/L/kg凝固温度/0C氨NH3R71717.03-33.35132.411.294.130-77.7二氧化碳CO2R74444.01-78.5231.07.382.456-56.6一氟三氯甲烷CFCl3R11137.3923.7198.04.371.805-111.0二氟二氯甲烷CF2Cl2R12120.92-29.8112.044.121.793-155.0二氟一氯甲烷CHF2ClR2286.48-40.896.04.9861.905-160.0三氟二氯乙烷C2HF3Cl2R123152.927.9183.93.6731.82-107四氟乙烷C2H2F4R134a102.0-26.5100.63.9442.05-101.0第十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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。第十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期五制冷剂代号TLVs或AEL制冷剂代号TLVs或AEL制冷剂代号TLVs或AEL111000124500290100012100012510005001000221000134a10005021000231000142b1000600a1000321000143a1000717112310152a10007181000制冷剂的毒性指标给出常用制冷剂TLVs或AEL值第十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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，则范围越宽越易燃。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)燃烧性和爆炸性第十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期五制冷剂代号爆炸极限(容积%)制冷剂代号爆炸极限(容积%)制冷剂代号爆炸极限(容积%)11None124

None2902.3-7.312

None125

None500

None22

None134a

None502

None23

None142b6.7-14.9600a1.8-8.43214-31143a6.0-na71716.0-25.0123

None152a3.9-16.9718

None一些制冷剂的易燃易爆特性第二十页，共四十九页，编辑于2023年，星期五毒性可燃性TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数≥4×10-4TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数<4×10-4无火焰传播不燃A1B1制冷剂LFL>0.1kg/m3,燃烧热<19000kJ/kg低度可燃性A2B2制冷剂LFL≤0.1kg/m3,燃烧热≥19000kJ/kg高度可燃性A3B3低毒性高毒性ASHRAE34-1992以毒性和可燃性为界限的安全分类

第二十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期五制冷剂代号安全分类制冷剂代号安全分类制冷剂代号安全分类11A1124A1290A312A1125A1500A122A1134aA1502A123A1142bA2600aA332A2143aA2717B2123B1152aA2718A1一些制冷剂的安全分类

第二十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期五3.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、分解作用等下，一些材料才会和制冷剂发生作用。“镀铜”现象当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜溶解到混合物中，当和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子析出并沉浸在钢铁部件上形成一层铜膜。制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。

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。

氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。第二十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期五4.对润滑油的互溶性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。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果。第二十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期五5.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

氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏第二十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期五７、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（OzoneDepletionPotential）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（GlobalWarmingPotential，简称GWP）。具有全球变暖效应的气体称为温室气体。也选用R11作为基准，其值规定为1.0，符号为HGWP。第二十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期五R11、R12是环境极不友好制冷剂R134a替代R12，但GWP较高R717、R290为环境友好制冷剂第二十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期五总等效温室效应（TEWI）：

１、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；２、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。第二十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期五第四节常用制冷剂1.无机物氨沸点-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)第二十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期五2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸点-29.8℃，凝固点-158℃。无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。对天然橡胶和塑料有膨润作用。第三十页，共四十九页，编辑于2023年，星期五(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。第三十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期五沸点-40.8℃，凝固点-160℃。毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。属于HCFC类制冷剂，也要被限制和禁止使用。

对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。部分与矿物润滑油互溶。溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。(３)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）第三十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期五R600a(异丁烷C4H10)—R12替代物自然工质，ODP=0，GWP=0，-11.73/-160°C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，安全性A3。与矿物油互溶与水的溶解性差，须防“冰堵”3.碳氢化合物第三十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期五4.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提高第三十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期五(1)共沸与非共沸混合物第三十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期五(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。第三十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期五(3)常用混合制冷剂的特性

共沸制冷剂R502

可代替R22用于获得低温沸点-45.4℃，ODP值较高。溶水性比R12大1.5倍，在82℃以上有较好的溶油性。

共沸制冷剂R507用R502的场合都可用R507替代

沸点-46.7℃，ODP值为零。不溶于矿物油，但溶于聚酯类润滑油。第三十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期五非共沸制冷剂R407C三元非共沸混合制冷剂泡露点温差大，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低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。

非共沸制冷剂R410A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。泡露点温差仅0.2℃，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。不能直接用来替换R22的制冷系统。第三十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期五第五节载冷剂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第三十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期五载冷剂的特性优点：（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。

第四十页，共四十九页，编辑于2023年，星期五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。第四十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期五载冷剂的种类水(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)第四十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期五2、盐水液体冰与液体盐与液体固体AA’FGEBCDtB0t析冰线析盐线共晶浓度共晶点A-B-EG-EE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。

第四十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期五