《制冷技术与原理》-第3章-制冷剂

第3章制冷剂3.1概述3.2制冷剂的性质3.3混合制冷剂3.4各种实用的制冷剂3.5第二制冷剂3.1概述3.1.1制冷剂的种类和符号表示3.1.2选择制冷剂的原那么制冷剂的种类和符号表示按照制冷剂的组成分:蒸汽压缩式制冷中的制冷剂有多种。无机物、氟利昂和碳氢化合物。单一制冷剂和混合制冷剂按照化学类别分：一、种类二、符号表示无机物：R7()()NH3H2OCO2SO2N2O氟里昂和烷烃类：烷烃类分子通式：CmHnFxClyBrz符号表示：R(m-1)(n+1)(x)B(z)R717R744aR718R744R764CmH2m+2氟里昂分子通式：氟里昂的分类：CFC：含氯、氟、碳的完全卤代烃如：R11、R12、R113、R114、R115HCFC：含氢、氯、氟、碳的不完全卤代烃如：R22、R21HFC：含氢、氟、碳的不完全卤代烃如:R134a、R152a、R23共沸混合物：R5()()非共沸混合物：其它：如环烷烃及其卤代物以及链烯烃等R22/R152、R407C、R410A等如：R501、R502、R503等3.1.2制冷剂的选用准那么1、制冷性能好冷凝压力不太高，蒸发压力不太低，压力比较适中。排气温度不太高，单位容积制冷量大，性能系数高。流动和传热性好。3、环境可接受性2、实用性无毒，无害。来源广，价格廉价。制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解，不变质。臭氧破坏指数必须为0温室效益指数尽可能小。3.2制冷剂的性质3.2.1环境影响指标3.2.2热力性质及其对循环的影响3.2.3粘性和导热性3.2.4制冷剂与润滑油的溶解性3.2.5其它物理、化学性质

臭氧衰减指数ODP温室效应指数GWPCFC高、HCHC低、HFC为0

3.2.1环境影响指标CFC高、HCHC和HFC低

3.2.2热力性质及其对循环的影响1.饱和蒸气压曲线饱和蒸气压曲线形状大体相似，根据标准沸点定中温、高温、低温工质标准沸点tb是标准大气压下的沸腾温度定义：2.临界温度Tc：

临界温度是物质在临界点状态时的温度。高于此温度，就无法液化。

对于绝大多数物质：定义：临界温度和标准沸点有何关系？3.

特鲁顿(Trouton)定律

制冷剂的公斤摩尔分子量；标准蒸发温度下的汽化潜热；特鲁顿数。说明：相似时，大，则小；1atm时，大体相等，即大体相等。图3-2分子量不同的制冷剂的T-s图比较4.压缩终温t2

t2太高：t1相同时，等熵压缩的终温t2

与绝热指数k和压力比有关。造成机器润滑条件恶化，润滑油结出现拉缸故障。制冷剂在高温下分解、变质；

制冷剂压缩终温的特点重分子的t2低；轻分子的t2高。乙烷的衍生物t2比甲烷的衍生物低。许多乙烷的衍生物饱和蒸汽等熵压缩过程线进入两相区〔t2与tk相同〕3.2.3粘性和导热性

迁移性质对制冷机辅机〔特别是热交换设备〕的设计有重要影响。动力粘性系数和运动粘性系数之间的关系是：。气体的粘性和导热系数不仅与与温度有关，还与压力有关。

液体的粘性和导热系数仅仅与温度有关。

饱和液体的粘性和导热系数可查表，过冷液体可用同温度下的饱和液体的数据代替。

3.2.4制冷剂与润滑油的溶解性

制冷剂的溶油性临界曲线

制冷剂与油的溶解性分两种情况

氨和R134a等HFCs与矿物油根本不溶。有限相溶：制冷剂与油的液体混合物出现明显分层，一层为贫油层，一层为富油层。完全相溶：制冷剂与油的液体混合物成均匀溶液R11、R12等CFCs与矿物油完全相溶。R134a等HFCs与酯类油相溶。R22等HCFCs与矿物油有限相溶。相溶性差的危害氨和油不相溶R134a等HFCs与矿物油不相溶氨比油轻，油在下部，可以从换热器下部将油引出。油比氟里昂轻，油在上部，造成回油困难，使压缩机润滑困难。停机时，曲轴箱内有此种下部为贫油层，再开机时油泵吸入贫油液体，压缩机供油不充分，影响润滑。上层的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。图2-32卧式满液式蒸发器结构3.2.5其它物理、化学性质

(1)电绝缘性(2)燃烧性和爆炸性封闭式压缩机中，电动机绕组与制冷剂和润滑油直接接触，要求制冷剂和润滑油的绝缘性好。燃烧性用燃点表示，爆炸性用爆炸极限表示〔表3-5〕(3)毒性(4)制冷剂的溶水性毒性分6级〔表3-6〕

氟里昂和烃类难溶于水，系统中要防止冰堵。氨易溶于水。(5)热稳定性与化学稳定性压缩终温不允许超过制冷剂的分解温度。热稳定性化学稳定性1.烃类制冷剂对金属无腐蚀；2.氨对钢铁无腐蚀，但腐蚀铝、铜和铜合金；3.氟里昂只腐蚀镁和含镁的铝合金，但压缩机易出现镀铜现象。对金属1.氟里昂易溶解天然橡胶和树脂材料；对非金属2.氟里昂对高分子材料产生膨润作用；3.密封件要用热耐氟材料。3.3混合制冷剂3.3.1共沸混合制冷剂3.3.2非共沸混合制冷剂

调制出纯制冷剂所不具有的性质。目的如稳定性好的组分改善混合物的稳定性不可燃组分抑制混合物的可燃性重分子组分降低排气温度等等溶油性好的组分改善溶油性

混合制冷剂是由两种或两种以上纯制冷剂组成的混合物。定义分类〔按定压下相变时的热力学特征分〕可用T-x相图反映非共沸混合物与共沸混合物混合物的T-x图〔a〕非共沸混合物；〔b〕共沸混合物；1---露点线；2---泡点线已发现具有共沸特征的混合物不到50种。3.3.1共沸混合制冷剂其中满足作为制冷剂性质要求的仅十种。在所列共沸制冷剂中，已有显著商业应用的只有三种：R500，R502和R503。

共沸制冷剂具有纯制冷剂的所有特征。共沸制冷剂的标准沸点一般比其组分物质的标准沸点低。非共沸混合制冷剂的制冷循环图

3.3.2非共沸混合制冷剂Tspkp0TkmaxTkminT0minT0max优点缺点采用逆流式换热器，减小传热温差。选择范围更宽广。系统泄露会引起成分的变化。解决方法采用近共沸制冷剂，兼共沸与非共沸二者之长。3.4各种实用的制冷剂3.4.1水3.4.2氨3.4.3碳氢化合物3.4.4氟里昂

标准沸点100℃，冰点0℃；无毒、无味、不燃；廉价，来源广；比容大；不适合于压缩式制冷，适合于吸收式、吸附式和喷射式冷水机组。3.4.1水标准沸点-33.4℃，冰点-77.7℃；热力性质和热物理性质好；毒性大，易燃、易爆；有强烈的刺激性气味；压缩终温高；不溶于油；腐蚀铜及铜合金；适于大型冷库。3.4.2氨3.4.3碳氢化合物

凝固点低，与水不起化学反响；不腐蚀金属，溶油性好；价格廉价；易燃、易爆；3.4.4氟里昂分子量大，比重大，流动性差；传热性能较差；绝热指数小，压缩终温低；不腐蚀金属，对橡胶有膨润作用；溶水性极差；价格高；无味，渗透性强；含H多，可燃性强；Cl多，有毒；F多，稳定性好；ClFH氟里昂性质规律的三角形图1.R22及R22的替代物环境指标ODP为0.05,GWP为0.35；标准沸点-40.8℃，冰点-160℃；有限溶油；替代物：R407C，R410A，R23/R152a等2.R12及R12的替代物环境指标ODP为1.0,GWP为2.8~3.4；标准沸点-29.8℃，冰点-155℃；溶油；替代物：R134a，R152a，R290等R134a环境指标ODP为0,GWP为0.24~0.29；标准沸点-26.2℃，冰点-101.0℃；不溶与矿物油，溶于酯类油；价格比R12贵一个数量级；不燃、不爆；R152a环境指标ODP为0,GWP为0.023；标准沸点-25℃；不溶与矿物油，溶于酯类油；价格比R12贵一个数量级；可燃、可爆；3.高温制冷剂R142b，R11和R123R142b：标准沸点-9.25℃；ODP为0.05,GWP为0.34；可燃。R11：标准沸点23.7℃；ODP为1.0,GWP为1.0；分子量大，单位容积制冷量小，适于离心机组。R123：标准沸点27.6℃；ODP为0.02，GWP为0.02；R11的替代物，为商品化。4.共沸混合制冷剂R502，R500和R503R502：R22/R115〔48.8:51.2)；排气温度低；用于低温陈列柜。R500：R12/R152a〔73.8:26.2)；容量介于R12和R22之间。R503：R13/R23〔59.9:40.1)；标准沸点-88℃，用于复迭式制冷的低温局部。5.低温制冷剂R13，R14和R23R13：标准沸点-81.5℃；ODP为1.0；用于复迭式制冷的低温局部。。R14：标准沸点-128℃；ODP为1.0；用于复迭式制冷的低温局部。R23(CHF3)：标准沸点-82.1℃；ODP为0.02，GWP为0.02；R13的替代物。明朗化的趋势：中温制冷剂R134a和R152a，高温制冷剂R123，低温制冷剂R23。3.5第二制冷剂3.5.1载冷剂3.5.2蓄冷剂3.5.1载冷剂无毒、无可燃性、无刺激性气味在使用温度范围内呈液态比重小、粘度小、传热性好、比热容大对载冷剂性质的要求常用载冷剂1.水无机盐水溶液如：氯化纳溶液，氯化钙溶液有机载冷剂如：甲醇，乙二醇、三氯乙烯载冷温度0℃以上，用于集中式中央空调系统。载冷温度0℃以下，须加缓蚀剂。载冷温度更低。Tξ析盐线溶液冰+溶液E固体（冰+晶体盐）盐+溶液析冰线盐水溶液的相图3.5.2蓄冷剂(共晶冰〕共晶板（冷板）制冷剂共晶冰适合于运送冻结食品的冷藏车用，