制冷劑
    制冷劑知識(shí)大揭秘：理解制冷過(guò)程中的重要角色，在制冷裝置中，必須要有工質(zhì)在其中進(jìn)行狀態(tài)變化并完成熱力循環(huán)過(guò)程，制冷裝置才能連 續(xù)、穩(wěn)定地向外界供冷，該循環(huán)工質(zhì)稱為制冷劑。
    在逆卡諾循環(huán)中曾指出，制冷系數(shù)的大小與制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)，但在理論和實(shí)際制冷循環(huán) 中,制冷劑的物理特性對(duì)制冷循環(huán)的優(yōu)劣有著重要影響。另外,在選用制冷劑時(shí),還需要考慮 到制冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性、毒性、可燃性、價(jià)格,以及對(duì)生態(tài)環(huán)境影響等多種因素。 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)制冷裝置所用的制冷劑一直在進(jìn)行篩選，其目的主要是使制冷裝置 在規(guī)定的制冷溫度區(qū)間內(nèi)，能具有安全可靠和良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能，而且不會(huì)造成環(huán)境污染。
    2.1.1制冷劑的種類
    目前,可用做制冷的物質(zhì)有幾十種,但在普通制冷范圍(-120~+5℃)所用的制冷劑 只有十幾種,而在空調(diào)制冷系統(tǒng)中所用的制冷劑僅有幾種。
    1.無(wú)機(jī)化合物
    水(H20)和氨(NH,)是使用最早的兩種無(wú)機(jī)化合物制冷劑，目前，氨主要用在大中型冷庫(kù)及制冰系統(tǒng)中，而水僅用于溴化鋰吸收式制冷裝置中。氨作為制冷劑的代號(hào)為R717、水為R718。
    2.碳?xì)浠衔?br/>    碳?xì)浠衔镱愔评鋭┲饕幸彝?C2H)、丙烷(C3H)和丙烯(C3H)等，相應(yīng)的制
    冷劑代號(hào)為R170、R1150和R1290。這類制冷劑主要用在石化工業(yè)中，空調(diào)制冷系統(tǒng)不采用。
    3.氟利昂
    氟利昂是飽和碳?xì)浠衔锏柠u素衍生物，其分子通式為CmHFXL,Br,并且有2m+2= n+x+y+z的關(guān)系,因此,根據(jù)氟利昂化合物中不同的原子數(shù),可以有許多種類的氟利昂。按 規(guī)定編號(hào)方法可編出許多代號(hào)，如氟利昂22(HCF2CL)的代號(hào)為R22,氟利昂134a (CH2FCF3)的代號(hào)為R134a等。
    氟利昂是20世紀(jì)30年代隨著有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而研制成功的有機(jī)化合物。應(yīng)該承認(rèn)， 多品種氟利昂的出現(xiàn)，使壓縮式制冷技術(shù)得到了極大的改善和發(fā)展。
    4.混合制冷劑
    混合制冷劑是由兩種或兩種以上制冷劑，按一定比例混合而成的一種混合物。它在制取某一區(qū)間低溫時(shí)，能獲得比單一化合物更優(yōu)良的循環(huán)運(yùn)行性能。混合制冷劑分為共沸混合制冷劑和非共沸混合制冷劑兩種。
    (1)共沸混合制冷劑。該制冷劑在一定壓力下具有一個(gè)共沸點(diǎn)。在一定壓力下，液化或汽化過(guò) 程的溫度不發(fā)生變化，常用的共沸混合制冷劑有R502(R22/R500)、R500(R12/R152a)等。
    (2)非共沸混合制冷劑。這類制冷劑在一定壓力下沒(méi)有共沸點(diǎn)，液化或汽化過(guò)程的溫度將 相應(yīng)變化。因此，在變溫?zé)嵩吹闹评溲h(huán)中，使用非共沸混合制冷劑，能減小蒸發(fā)器和冷凝器中的傳熱溫差，提高制冷裝置的運(yùn)行性能。非共沸混合制冷劑主要有R12/R13、R22/R114等。

    2.1.2常用制冷劑的特性
    常用制冷劑的特性仍按傳統(tǒng)應(yīng)用的制冷劑介紹，雖然其中有些制冷劑被禁用或?qū)⒈唤茫谀壳巴度牍I(yè)及商業(yè)運(yùn)行的制冷裝置中仍占極大比例。
    1.氨(NH3)
    氨是使用歷史最長(zhǎng)的制冷劑。它具有良好的熱力性能，循環(huán)過(guò)程中壓力適中，且具有極大 的單位容積制冷量和較高的制冷系數(shù)。在氟利昂制冷劑未出現(xiàn)之前，在大中型壓縮式制冷裝置 中，幾乎一統(tǒng)天下。但氨有毒且具有刺激性氣味，與空氣混合達(dá)到一定濃度后有爆炸危險(xiǎn)。氨與水混合后會(huì)腐蝕銅及銅合金（磷青銅除外）。 目前，在新型空調(diào)制冷系統(tǒng)中已不再采用。
    2.R22(氟利昂22)
    R22的綜合性能極佳，具有良好的熱力性能。例如，運(yùn)行壓力適中，單位容積制冷量?jī)H次于氨，等熵指數(shù)低于氨。在相同壓力比時(shí)，排氣溫度較氨低，而且具有無(wú)毒、無(wú)燃燒及低爆炸性等優(yōu)點(diǎn)。R22的出現(xiàn)，使它在空調(diào)制冷系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。另外，所有氟利昂對(duì)銅及電動(dòng)機(jī)的耐氟絕緣漆均不起作用。因此，結(jié)構(gòu)緊湊的各類封閉式制冷壓縮機(jī)得以大量使用。
    目前，在各類制冷機(jī)組及冷（熱）水機(jī)組中，多數(shù)選用R22為制冷劑。
    3.R12(氟利昂12)
    R12是氟利昂族制冷劑中最早得到廣泛應(yīng)用的一種傳統(tǒng)制冷劑。特別是它的冷凝壓力較低，等熵指數(shù)小，在相同的高/低溫介質(zhì)溫度條件下，它的排氣溫度和壓力比氨和R22低，廣泛使用在小型冷庫(kù)、冷柜、電冰箱制冷系統(tǒng)中。但R12的單位容積制冷量較小，遠(yuǎn)低于氨和R22,因此，在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，逐漸被R22所代替。
    4.R11(氟利昂11)
    R11的分子量較大，單位容積制冷量較小，常溫下的飽和壓力較低，僅適用于離心壓縮式的制冷系統(tǒng)中，對(duì)空調(diào)用離心壓縮式制冷系統(tǒng)，單級(jí)離心壓縮機(jī)就能達(dá)到其運(yùn)行的壓力比。
    5.R502(混合制冷劑)
    R502是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.8%的R22和51.2%的R115組合而成的共沸混合制冷劑，其熱力性能優(yōu)于R12和R22。
    目前，仍在使用的制冷劑及一些新的替代制冷劑的熱力特性，參見(jiàn)《制冷工程手冊(cè)》的 制冷劑熱力特性表和熱力特性曲線。
  
    2.1.3氟利昂換代
    1.氟利昂換代的必要性
    環(huán)保專家指出，氟利昂中的氯原子對(duì)大氣臭氧層具有破壞作用，當(dāng)臭氧層減弱或出現(xiàn)空洞 時(shí),短波紫外線將直接照射地球,破壞生態(tài)平衡,危及人類生存。同時(shí),這類物質(zhì)的大量排 放，也會(huì)助長(zhǎng)地球上的溫室效應(yīng)。
    氟利昂是飽和碳?xì)浠衔锏柠u素衍生物，或稱鹵代烴物質(zhì)。其化學(xué)成分比較復(fù)雜，組分較 多，對(duì)臭氧的破壞程度也不相同。通常把含氯而無(wú)氫的氟利昂稱為CFC,如R12(CF2CL2)-CFC12、R11(CFCL3)-CFC11,此類物質(zhì)對(duì)臭氧的破壞程度最為嚴(yán)重。對(duì)既含氯又有氫的氟利昂稱為HCFC,如R22(HCF2CL)-CFC11,此類物質(zhì)對(duì)臭氧的破壞程度較弱。把含氫而無(wú)氧的氟利昂稱為HFC,如R134a(CH2FCF3)-HFC134a此類物質(zhì)對(duì)臭氧無(wú)破壞作用。
    自1977年起，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署召開(kāi)了一系列國(guó)際會(huì)議，對(duì)于各種含氯氟利昂對(duì)臭氧的破壞 程度，決定按計(jì)劃逐步進(jìn)行限制和禁用，并根據(jù)各國(guó)生產(chǎn)和使用情況，制定了受控制物質(zhì)的名 稱和逐步禁用的進(jìn)度表。1989年3月，中國(guó)政府參加了在倫敦召開(kāi)的保護(hù)臭氧層會(huì)議，并于1993年批準(zhǔn)了《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國(guó)家方案》。
    對(duì)照國(guó)際禁用和受控物質(zhì)名單，與空調(diào)和冷藏制冷關(guān)系最密切的是CFC11、CFC12和HCFC22三種制冷劑。為尋求這類使用面廣、量大的制冷劑替代物，近20年來(lái)，制冷和制熱物理技術(shù)界曾進(jìn)行了大量研究工作，提出和試驗(yàn)過(guò)許多替代工質(zhì)。
    例如,HFC134a制冷劑,它與CFC12的熱力性能相近,但對(duì)臭氧無(wú)破壞作用,溫室效應(yīng)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CFC12,是目前替代CFC12最理想的工質(zhì)，而且已廣泛使用。HCFC123制冷劑，早期曾作為離心壓縮式制冷系統(tǒng)中替代CFC11使用過(guò)，但該制冷劑具有一定毒性，且屬于 HCFC制冷劑，因此，目前已不再使用。
    在小型低溫制冷系統(tǒng)中，近幾年也有選用與R502熱力性能相近，但對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用的R404a、R507替代R12和R502的制冷機(jī)組,并已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
    2.替代的制冷劑種類
    (1)R418A替代R22、R502、R407C有節(jié)能效果。
    (2)R418A與R22、R502、R407C所使用的冷凍油及其他材料完全相容，可直接置換。
    (3)R418A置換R22離心式機(jī)組目前存在不節(jié)能、制冷量稍微偏小的原因，暫時(shí)不改造。
    (4)R418A充注量一般為R22的90%~100%。
    (5)R415替代R12,在渦旋式、活塞式、螺桿式機(jī)組及替代R134a螺桿式機(jī)組有節(jié)能 效果。
    (6)R415B不能替代R134a離心式機(jī)組（由于R134a本來(lái)是環(huán)保制冷劑）。
    (7)R415B與R12、R134a系統(tǒng)的金屬材料、塑性材料和彈性材料等均相容，不需要 更換。
    (8)R414B與R134a所使用的酯類油(POE或PAG油)完全互溶，替換R134a時(shí)不需要 更換潤(rùn)滑油，可以直接充注。
    (9)R415B與R12系統(tǒng)使用的礦物油(MO油)互溶性略差，替換R12時(shí)需要把礦物油更
    換為酯類油(POE或PAG油)。
    (10)R415充注量一般為R12的50%左右，約為R134a的60%左右。
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