odp和gwp值的对比研究

odp和gwp值的对比研究

制冷应具有一定的力学特性（即蒸汽、蒸发和冷却压力、单位体积的冷却能力、循环效率和最终温度等）、安全性（毒性、燃烧和爆炸）、耐腐蚀性和润润性的溶解、渗透性、充注量、导管系数等。在开发制冷剂时除考虑以上性质外,还需遵循两个重要的选择原则(1)ODP值(OzoneDepletionPotential),即臭氧层破坏潜能;(2)GWP值(GreenhousePotential),即温室效应能力。1氟乙烷s123面对CFC被禁用问题,各国都在研究开发其替代品,目前替代品主要有HCFC(含氢氯氟烃)和HFC(氢氟烃)两大类。由于氢原子的存在,HFC和HCFC将在大气中被氧化,生成含氧产物,这些产物进一步降解,大部分成为水溶性物质,它们将随降雨而消失。一般认为降解过程是在对流层进行,HCFC和HFC很难到达平流层,所以与CFC相比,对臭氧层破坏的可能性较小。目前已采用或正在研究的替代品有以下几种。(1)HCFC22(二氟一氯甲烷)R22是目前普遍采用的R12替代品,由于含氯,将于2010年禁用于新设备上,于2020年禁止生产。(2)HCFC123(2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷)R123是R11的替代品,它通过四氯乙烯氢氟化反应和脱氯氟化反应一步制取,采用Ni、Co、Mn基催化剂。同样,由于R123含有氯原子,将于2020年禁用于新设备中,2030年禁止生产。(3)HCFC141b和HCFC142b(1,1-二氯-1-氟乙烷和1-氯-1,1-二氟乙烷)R141b和R142b是由1,1,1-三氯乙烷与氟化氢进行氟化反应制取的。由于它们均含有氯原子,因此也只能作为过渡工质。(4)HFC134a(1,1,1,2-四氟乙烷)R134a早期是由美国杜邦公司研究开发的,它与R12具有较相似的热物性,其ODP值为0,GWP值仅0.29,且无明显毒性(长期慢性毒性试验仍在进行中)。目前R134a已商品化,开始广泛地应用于制冷空调中,尤其是成功地用于汽车空调上。在工业应用中,R134a作为制冷剂尚存在一些需改进的问题,例如,它的亲油性差,对冷冻机油相溶性小,需要采用特殊的润滑剂与之匹配;它对汽车空调的软橡胶配管渗透性很强,使用时需对橡胶管材料进行改进,以防止其渗透;R134a易发生水解反应,极小的湿度都会使之水解,因此要设法保持制冷循环系统的干燥。(5)HFC407(HFC134a/HFC32a/HFC125混合工质)R407是R134a(52%)、R32a(33%)和R125(25%)的混合物,它的热物性与R22相似,而ODP值为0。试验表明,在制冷装置中R407的单位容积制冷量和COP值与R22没有差别,是R22的良好替代物。(6)HFC134a/HFC32/HFC124非共沸混合物R134a(60%~80%)、R32(5%~16%)和R124(4%~35%)的热物性与R500(R12/R152a)相似,它在温度低于100℃时不燃烧,对环境不产生不良影响,可作为R500的替代物。(7)多元醇乙二醇(25%~65%)和丙基乙二醇(35%~75%)混合物可替代R12。这种多元醇混合物是在温度低于-10℃,将两种醇和液氧一起充入到密闭容器中混合而成。它对于大气臭氧层的破坏能力为0。2无环境问题的自然制冷众所周知,制冷剂发展的关键问题就是环境问题。世界上一些组织机构提议使用安全、有效的绿色制冷剂,尤其是无环境问题的自然制冷剂。有使用价值的自然制冷剂有下列几种。(1)“替代s12”的计算非共沸物R290/R600的热物性与R12相似,它的ODP及GWP值均为0,是替代R12的理想物质。Bodio等人在家用冰箱上做了长达5年的试验,结果表明,除温控器及节流阀需要调整外,其他部件不需改动,可使用普通润滑油。R290/R600易燃,然而对于家用冰箱,由于注入量很少,使用时一般没有危险。(2)汽车空调制冷早在20世纪30年代CO2已被普遍用于制冷剂,后被卤代烃取代。由于CO2有其固有的优点,其ODP值为0,GWP值很低(4.2×10-4),它作为制冷剂,近期又重新得到重视,尤其用作汽车空调制冷剂。CO2与通常的润滑油和制冷系统材料相容。它的临界温度低,工作时一般处于超临界状态,使得设备尺寸减小,成本降低。与R134a相比,在经济性方面尤具优势。Koehler等使用CO2为制冷剂作实际测试,两辆汽车的运行时间超过860h,没有出现任何问题。只是当使用CO2作制冷剂时,需将制冷装置中的冷凝器换为气体冷却器。由于CO2比空气重,易使人窒息,所以使用它作制冷剂时应安装通风系统。(3)nh3的吸水性能北欧国家早在100多年前已使用NH3作为食品工业制冷剂。摩尔质量小的NH3具有良好的热物性质和导热性能,其ODP值和GWP值都为0。NH3的溶水性是值得我们注意的一个特点。NH3的吸水性强,即使在低温下,水也不会从氨中析出而冻结,因此,在氨制冷系统中不会在节流阀处因温度下降而有结冰现象(即“冰塞”)出现。NH3对铝、铜及铜合金有腐蚀作用,且与一般润滑油不溶,因此制冷设备需使用耐腐蚀材料和专门的润滑油,而其他部分不必改动。氨的易燃性和毒性限制了它在民用制冷中的推广,因此只有解决了使用中的安全问题,才能使氨这种制冷效果好,对大气环境无影响的低成本制冷剂得到广泛应用。3氟烃的回收利用技术应得到开发(1)HCFC与HFC系列制冷剂的研究虽有很大进展,且有一些已开始使用,但存在的问题依然很多。首先,这两系列制冷剂仍是氟烃类产品,虽然它们对大气环境的影响比CFC小得多,但仍有一些,在将来这些替代物的消耗量会增长很快。如果无限制地排放这些气体,到那时,它们对臭氧耗减以及温室效应的作用将与现在的状况不相上下。因此,在新产品开发的同时,氟烃的回收和再生利用技术也应得到开发研究。其次,这些新产品的生产很困难,投资建厂耗资巨大,因此,产品价格普遍偏高。此外,这些替代品的应用物性、长期毒性评价以及与之相关的技术研究还存在大量的工作需要完成。(2)自然制冷剂良好的热物性