CFCl3 ——R11———CFC11
HCFC(氢氯氟化碳):含氢,低公害物质属于过渡性物质 如:CHF2Cl——R22———HCFC22
HFC(氢氟化碳):不含氯,无公害作为替代物,待研究开发 如:C2H2F4——R134a——HFC134a
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四、制冷剂选择要素
制冷剂的选用是一个比较复杂的技术经济问题,需要考虑的因素很多,选择时应根据具体情况,进行全面的技术分析:
1、环保的要求 必须选用符合国家环保法规的制冷剂。
要求工质的臭氧消耗潜能值(ODP)与全球变暖潜能值(GWP)尽可能小,以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。
氯原子和一氧化氮(NO)都能与臭氧反应,正在世界大量生产和使用CFCs由于其化学稳定性好(如CFC12的大气寿命为102年)不易在对流层分解,通过大气环流进入臭氧层所在的平流层,在短波紫外线UV-C的照射下,分解出CI自由基,参与了对臭氧的消耗。
要使臭氧发生消耗,这种物质必须具备两个特征 :含氯、溴或另一种相似的原子参与臭氧变氧的化学反应;在低层大气中必须十分稳定(也就是具有足够长的大气寿命),使其能够达到臭氧层。例如氢氯氟烃雪种HCF22和HCFC123,都有一个氯原子,能消耗臭氧,其大气寿命分别为12.1和14年,且氯原子相对活泼,能在低层大气中发生分解,到达臭氧层的数量就不多。因此HCFC22和HCFC123破坏臭氧的能力比CFCs小得多。
2、制冷温度的要求
根据制冷剂温度和冷却条件的不同,选用高温(低压)、中温(中压)、低温(高压)制冷剂。通常选择的制冷剂的标准蒸发温度要低于制冷温度10℃。选择制冷剂还应考虑制冷装置的冷却条件、使用环境等。运行中的冷凝压力不应超过压缩机安全使用条件的规定值。
汽车空调只能用车外空气做冷却介质,对其产生影响的气温、风速、太阳辐射、热辐射等因素无不在频繁发生变化,其运行条件决定它只能选用高温(低压)制冷剂,过去选用R12,现在大多选用R134a。
3、制冷剂的性质
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根据制冷剂的热力性质、物理性质和化学性质,选用那些无毒、不爆炸、不燃烧的制冷剂;选用制冷剂应传热好、阻力小、与制冷系统用材料相容性好。
具有优良的热力学特性,以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为:临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。
具有优良的热物理性能具体要求为:较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。
具有良好的化学稳定性:高温下具有良好的化学稳定性,保证在最高工作温度下工质不发生分解。
与润滑油有良好互溶性。无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。有良好的电气绝缘性
4、压缩机的类型
不同的制冷压缩机的工作原理有所不同。体积式压缩机是通过缩小制冷剂蒸气的体积提高其压力的,一般选用单位体积制冷量大的制冷剂,如R134a,R22等。 制冷剂的种类很多,随着科学技术的进步.新工质不断出现,以适宜于不同的制冷装置。
5、经济性
要求工质低廉,易于获得。
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五、常用制冷剂
通常按照制冷剂的标准蒸发温度,又分为高、中、低温三类。标准蒸发温度是指标准大气压力下的蒸发温度,也就是沸点。
(1) 高温(低压):标准蒸发温度(tS)>0℃,冷凝压力(PC)≦0.2~0.3Mpa,常用的R123等。
(2) 中温(中压):0℃> tS>-60℃,0.3Mpa< PC<2.0 Mpa,常用的有氨,R12, R22, R134a,丙烷等。
(3) 低温(高压):tS≦-60℃,常用的有R13,乙烯, R744(CO2)等。 碳氢制冷剂主要是节能和环保这两大优点;节能方面:用R433b的空调要比用R134,R22的空调节省能耗15%至35%左右。环保方面:碳氢制冷剂属于天然工质,因此对大气无污染、对臭氧层无破坏和温室效应几乎为零。
目前已使用的制冷剂达70~80种,并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种:
1、氨
氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂(代号:R717)。压力适中,单位容积制冷量大,流动阻力小,热导率大。价格低廉对大气臭氧层无破坏作用,故被广泛应用在蒸发温度-65℃以上的大中型制冷机中。
氨的凝固温度为-77.7℃,标准蒸发温度为-33.3℃,在常温下冷凝压力一般为1.1~1.3MPa,即使当夏季冷却水温高达30℃时也绝不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。
等熵指数较大,氨有很好的吸水性,即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结,故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用,但氨液中含有水分后,对铜及铜合金有腐蚀作用,且使蒸发温度稍许提高。因此,氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料,并规定氨中含水量不应超过0.2%。
氨的临界温度较高(tkr=132℃),汽化潜热大,在大气压力下为1164KJ/Kg,标准工况下的单位容积制冷量也大,氨压缩机尺寸可以较小。
纯氨对润滑油无不良影响,但有水分时,会降低冷冻油的润滑作用。氨在润滑油中不易溶解,故要在装置中设置油分离器,减少润滑油进入冷凝器和蒸发器,防止热交换表面被油污染后传热性能降低。
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