1、122008.1.30 10/11/202132008.1.30 10/11/2021第一節 制冷劑什么是制冷劑？制冷劑制冷劑在制冷裝置內完成在制冷裝置內完成熱力循環制冷的工作物質。熱力循環制冷的工作物質。42008.1.30 10/11/2021n制冷劑的發展經歷了三個階段：制冷劑的發展經歷了三個階段：第一階段：從第一階段：從18301830年到年到19301930年，主要采取年，主要采取NHNH3 3、COCO2 2、 SOSO2 2、空氣等天然制冷劑，有的有毒，有的可燃，有的效率很空氣等天然制冷劑，有的有毒，有的可燃，有的效率很低。當出現了低。當出現了CFCsCFCs和和HCFCsHCF

2、Cs制冷劑后，實現了重大的第一制冷劑后，實現了重大的第一次轉軌。（效率、安全問題）次轉軌。（效率、安全問題）第二階段：從第二階段：從19301930年到年到19901990年，主要采用年，主要采用CFCsCFCs和和HCFCsHCFCs等等合成制冷劑。使用了合成制冷劑。使用了4040多年后，發現這些制冷劑破壞臭多年后，發現這些制冷劑破壞臭氧層。出于環保的需要，不得不被迫實現第二次轉軌。氧層。出于環保的需要，不得不被迫實現第二次轉軌。（環保問題）（環保問題）第三階段：從第三階段：從19901990年至今，進入以年至今，進入以HFCsHFCs制冷劑為主的時制冷劑為主的時期，兼顧尋找替代物。（環保問

3、題）期，兼顧尋找替代物。（環保問題）目前，由于目前，由于HFCsHFCs制冷劑的制冷劑的GWPGWP大都在大都在10001000以上，國外有些以上，國外有些專家擔憂，會不會過了若干年后，又發現專家擔憂，會不會過了若干年后，又發現HFCsHFCs制冷劑有制冷劑有什么新的問題，又重蹈第二階段的錯誤。什么新的問題，又重蹈第二階段的錯誤。52008.1.30 10/11/2021制冷劑的發展：（具體來說）制冷劑的發展：（具體來說）n乙醚（易燃、易爆、制取低溫時蒸發壓力低于大乙醚（易燃、易爆、制取低溫時蒸發壓力低于大氣壓）氣壓）=二甲基乙醚（蒸發壓力有所提高）二甲基乙醚（蒸發壓力有所提高）nCO2、NH

4、3、SO2、乙烷、丙烷等天然工質。、乙烷、丙烷等天然工質。n鹵代烴（氟里昂鹵代烴（氟里昂Freon） 是鏈狀飽和碳氫化合物是鏈狀飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物的總稱?？梢苑譃槿悾旱姆⒙?、溴衍生物的總稱。可以分為三類： 全鹵代烴，分子中只含有氯、氟、碳原子，稱為氯全鹵代烴，分子中只含有氯、氟、碳原子，稱為氯氟烴，簡稱氟烴，簡稱CFCs；如；如R11，R12，R13等；等； 氫氯氟烴，分子中除氯、氟、碳原子外，還有氫原氫氯氟烴，分子中除氯、氟、碳原子外，還有氫原子，簡稱子，簡稱HCFCs，如，如R22； 氫氟烴，分子中沒有氯原子，而有氫、氟、碳原子，氫氟烴，分子中沒有氯原子，而有氫、氟、碳原

5、子，簡稱簡稱HFCs，如，如R134a。62008.1.30 10/11/202172008.1.30 10/11/202182008.1.30 10/11/202192008.1.30 10/11/2021壓縮機、冷凝器等處于高壓下工作，設備強度壓縮機、冷凝器等處于高壓下工作，設備強度要求高，導致壁厚增加，造價上升；要求高，導致壁厚增加，造價上升；制冷劑泄漏的可能性增大；制冷劑泄漏的可能性增大；冷凝壓力過高，必然增大壓縮機的耗功量。冷凝壓力過高，必然增大壓縮機的耗功量。102008.1.30 10/11/2021 臨界溫度高，便于用一般冷卻水或空氣進行臨界溫度高，便于用一般冷卻水或空氣進行冷

6、卻冷卻；制冷循環的工作區越遠離臨界點，制冷循環制冷循環的工作區越遠離臨界點，制冷循環節流損失越小，制冷系數較高節流損失越小，制冷系數較高凝固溫度低可以得到較低的蒸發溫度。凝固溫度低可以得到較低的蒸發溫度。 制冷劑的單位容積制冷量制冷劑的單位容積制冷量qvqv大，相同制冷量，大，相同制冷量，相同工況下，壓縮機相同工況下，壓縮機尺寸尺寸越小。越小。但不是絕對的但不是絕對的 112008.1.30 10/11/2021 好處：好處： 在換熱器表面上不會形成油膜；在換熱器表面上不會形成油膜； 潤滑油可隨制冷劑一道滲透到壓縮機各個部潤滑油可隨制冷劑一道滲透到壓縮機各個部件，形成良好的潤滑條件；件，形成良

7、好的潤滑條件；壞處：壞處： 溶解使潤滑油粘度降低，影響潤滑作用；溶解使潤滑油粘度降低，影響潤滑作用； 制冷劑的壓力制冷劑的壓力溫度特性偏離，使蒸發溫度溫度特性偏離，使蒸發溫度升高；升高； 沸騰時泡沫多，使蒸發器的液面不穩定。沸騰時泡沫多，使蒸發器的液面不穩定。 122008.1.30 10/11/2021對金屬和其他材料，如橡膠、塑料等無腐蝕與侵蝕對金屬和其他材料，如橡膠、塑料等無腐蝕與侵蝕作用。（氨制冷機中對銅有特殊要求；橡膠、塑料作用。（氨制冷機中對銅有特殊要求；橡膠、塑料的溶解和膨潤作用。）的溶解和膨潤作用。） 可以減少蒸發器、冷凝器的傳熱面積，縮小設備尺可以減少蒸發器、冷凝器的傳熱面積

8、，縮小設備尺寸。寸。可減少制冷劑管道口徑和流動阻力?？蓽p少制冷劑管道口徑和流動阻力。132008.1.30 10/11/2021n ODP(Ozone Depletion Potential)：大氣臭氧：大氣臭氧層消耗潛能值。以層消耗潛能值。以R11為基準值，人為規定其為基準值，人為規定其值為值為1.0；GWP(Global Warming Potential)：全球變暖：全球變暖潛能值。以潛能值。以CO2為基準值，人為規定其值為為基準值，人為規定其值為1.0。n 142008.1.30 10/11/2021n毒性毒性152008.1.30 10/11/2021n燃燒性燃燒性按最低燃燒極限（按

9、最低燃燒極限（LEL）值分為）值分為1、2、3三類。三類。最低燃燒極限（最低燃燒極限（LEL）：能夠在制冷劑與空氣的）：能夠在制冷劑與空氣的均勻混合物中傳播火焰的制冷劑最小濃度。均勻混合物中傳播火焰的制冷劑最小濃度。 (25 、101kPa，體積百分比，體積百分比)第一類：在第一類：在18、101kPa101kPa大氣中無火焰傳播的大氣中無火焰傳播的制冷劑。制冷劑。第二類：在第二類：在2 21、101kPa101kPa條件下，條件下，LELLEL值值0.1kg/m0.1kg/m3 3、燃燒熱低于、燃燒熱低于19000kJ/kg19000kJ/kg的制冷劑。的制冷劑。第三類：在第三類：在2 21

10、、101kPa101kPa條件下，條件下，LELLEL值值0.1kg/m0.1kg/m3 3、燃燒熱大于、燃燒熱大于19000kJ/kg19000kJ/kg的制冷劑。的制冷劑。162008.1.30 10/11/2021n安全分類安全分類國際標準國際標準ISO5149-93和美國標準和美國標準ANSIASHRAE34-1992對制冷劑的安全分類將毒性對制冷劑的安全分類將毒性和可燃性合在一起，規定了六個安全等級。和可燃性合在一起，規定了六個安全等級。 毒性毒性可燃性可燃性低毒性低毒性高毒性高毒性高度可燃性高度可燃性LEL值值0.1kg/m3、燃燒熱、燃燒熱19000kJ/kg（21，101kPa

11、）A3B3低度可燃性低度可燃性LEL值值0.1kg/m3、燃燒熱、燃燒熱19000kJ/kg （21，101kPa）A2B2不燃不燃 無火焰傳播（無火焰傳播（18，101kPa101kPa）A1B1172008.1.30 10/11/2021 括號內第一位數為非飽和碳鍵個數，其他數字寫法同括號內第一位數為非飽和碳鍵個數，其他數字寫法同鹵代烴鹵代烴182008.1.30 10/11/2021無機化合物無機化合物Inorganic CompoundR717R744R718R7XX無機化合物的分子量無機化合物的分子量編號氨氨二氧化碳二氧化碳水水舉例192008.1.30 10/11/2021飽和烴的

12、鹵化物飽和烴的鹵化物(氟利昂氟利昂Freon)R22分子式CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2編號同分異構體同分異構體溴分子數，為溴分子數，為0，B可省略可省略R(m1)(n+1)x(a,b)Bz舉例二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷(CHClF(CHClF2 2) )二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷(CCl(CCl2 2F F2 2) )Halocarbon RefrigerantsR12202008.1.30 10/11/2021碳氫化合物碳氫化合物(烴類烴類) HydrocarbonR50R170R1150R1270編號與氟利昂編號方法相同與氟利昂編號方法相同舉例甲烷甲烷(CH(C

13、H4 4) )乙烷乙烷 (C(C2 2H H6 6) )R1+氟利昂編號方法編號舉例乙烯乙烯 (C(C2 2H H4 4) )丙烯丙烯 (C(C3 3H H6 6) )烷烴類烷烴類烯烴類烯烴類212008.1.30 10/11/2021共沸共沸(液體液體)制冷劑制冷劑Azeotropic Mixture Refrigerant= R152a/R12(26.2/73.8)= R22/R115 (48.8/51.2)質量百分比組成:由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成，在氣化或液化過程中，蒸氣成分與溶液成分成，在氣化或液化過程中，蒸氣成分與溶液成分

14、始終保持相同；在既定壓力下，發生相變時對應始終保持相同；在既定壓力下，發生相變時對應的溫度保持不變。的溫度保持不變。編號R5XX舉例R500R502已經商品化的共沸混合物，依應用先后在已經商品化的共沸混合物，依應用先后在500500序號中順次序號中順次地規定其識別編號。地規定其識別編號。222008.1.30 10/11/2021非共沸非共沸(液體液體)制冷劑制冷劑Nonazeoropic Mixture Refrigerant組成組成: 由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比由兩種或兩種以上的制冷劑按一定的比例混合而成。在定壓下氣化或液化過程例混合而成。在定壓下氣化或液化過程中，蒸氣成分與溶液成

15、分不斷變化，對中，蒸氣成分與溶液成分不斷變化，對應的溫度也不斷變化。應的溫度也不斷變化。編號編號R4XX舉例R407cR404a 已經商品化的非共沸混合物，依應用先后在已經商品化的非共沸混合物，依應用先后在400序號中序號中順次地規定其識別編號。順次地規定其識別編號。R32/R125/R134a(23:25:52(%)R125/R143a/R134a(44:52:4(%)232008.1.30 10/11/2021n無機物（氨）無機物（氨）應用較廣的中溫制冷劑，沸點應用較廣的中溫制冷劑，沸點33.3，凝固點，凝固點77.9；有較好的熱力學性質和熱物理性質。單位容積制冷能力有較好的熱力學性質和熱

16、物理性質。單位容積制冷能力大，蒸發壓力和冷凝壓力適中，制冷效率高；大，蒸發壓力和冷凝壓力適中，制冷效率高；對環境友好。對環境友好。ODP值和值和WGP值為值為0；有毒，可燃，安全分類有毒，可燃，安全分類B2；與水互溶，但要求液氨含水量不超過與水互溶，但要求液氨含水量不超過0.12；對材料有限制，不允許使用銅及銅合金；對材料有限制，不允許使用銅及銅合金；在礦物油中溶解度小。在礦物油中溶解度小。242008.1.30 10/11/2021氟利昂氟利昂CCl4(R10)CH4 (R50)CF4 (R14)穩定性增大可燃性增大可燃性增大毒性中間大氯氟烴CFC氫氟烴氫氟烴HFC含氫氯氟烴HCFCChlo

17、rine: 氯氯Fluorine: 氟氟Carbon: 碳碳Hydrogen: 氫氫氫、氟、氯原子數對其性質影響很大。氫、氟、氯原子數對其性質影響很大。252008.1.30 10/11/2021氟利昂中氫、氟、氯原子數對其性質影響很大。氟利昂中氫、氟、氯原子數對其性質影響很大。當含有氯原子時，對大氣臭氧層存在不同程度當含有氯原子時，對大氣臭氧層存在不同程度的破壞。的破壞。無毒、無味、不燃不爆、熱穩定性好；無毒、無味、不燃不爆、熱穩定性好；放熱系數低。放熱系數低。吸水性能差，為避免吸水性能差，為避免“冰塞冰塞”現象，應裝設干現象，應裝設干燥器。燥器。氟利昂含有水分時，能分解成氯化氫、氟化氫，氟

18、利昂含有水分時，能分解成氯化氫、氟化氫，腐蝕金屬，在鐵質表面產生腐蝕金屬，在鐵質表面產生“鍍銅鍍銅”現象；現象；氟利昂氟利昂262008.1.30 10/11/2021n氟里昂（氟里昂（R22R22）無毒、無味、不燃不爆、熱穩定性好；無毒、無味、不燃不爆、熱穩定性好；對臭氧層稍有破壞，對臭氧層稍有破壞，ODP=0.034ODP=0.034，GWP=1900GWP=1900，是目，是目前通用的過渡制冷劑，但最終會被淘汰。前通用的過渡制冷劑，但最終會被淘汰。工作壓力適中，標準沸點為工作壓力適中，標準沸點為-40.8-40.8；單級壓縮制；單級壓縮制冷蒸發溫度可達冷蒸發溫度可達-40-40；R22R

19、22在在-15-15時的蒸發壓力為時的蒸發壓力為0.295MPa0.295MPa，+30+30時冷時冷凝壓力為凝壓力為1.19MPa1.19MPa, ,屬屬中壓中溫制冷劑中壓中溫制冷劑；易溶于環烴族潤滑油。但低溫時有限溶于潤滑油；易溶于環烴族潤滑油。但低溫時有限溶于潤滑油；溶水性較強，系統中含水較多時會發生溶水性較強，系統中含水較多時會發生“冰塞冰塞”；對天然橡膠有侵蝕作用，在對天然橡膠有侵蝕作用，在R22R22裝置中一般采用氯裝置中一般采用氯丁橡膠、尼龍和氟塑料作密封材料。丁橡膠、尼龍和氟塑料作密封材料。272008.1.30 10/11/2021n氟里昂（氟里昂（R134aR134a）熱工

20、性能接近熱工性能接近R12R12，可作為其替代物。，可作為其替代物。R134aR134a不含氯原子不含氯原子ClCl，其，其ODP=0ODP=0，但，但GWP=1300GWP=1300；標準沸點為標準沸點為-26.5-26.5，-15-15時蒸發壓力為時蒸發壓力為0.164 0.164 MPaMPa，+30+30時冷凝壓力為時冷凝壓力為0.770MPa0.770MPa；絕熱指數為絕熱指數為1.111.11，在相同工作參數下壓縮機排氣，在相同工作參數下壓縮機排氣終溫與終溫與R12R12相近，壓縮機氣缸無需用水冷卻；相近，壓縮機氣缸無需用水冷卻；對普通橡膠有更強的易膨脹濕潤特性，所以密封對普通橡膠

21、有更強的易膨脹濕潤特性，所以密封材料宜采用氫化丁腈橡膠、氯化橡膠；材料宜采用氫化丁腈橡膠、氯化橡膠；對潤滑油有特殊要求，不與一般潤滑油親和，常對潤滑油有特殊要求，不與一般潤滑油親和，常采用聚酯合成潤滑油（采用聚酯合成潤滑油（POEPOE）或烷基苯潤滑油）或烷基苯潤滑油（ABAB）282008.1.30 10/11/2021n氟里昂（氟里昂（R123R123）熱工性能接近熱工性能接近R11R11，排氣溫度低于，排氣溫度低于R11R11；其其ODP=0.02ODP=0.02，GWP=93GWP=93，目前是替代，目前是替代R11R11的較好的較好的制冷劑；的制冷劑；有毒性，安全級別為有毒性，安全級

22、別為B1B1；標準沸點為標準沸點為27.8727.87，-15-15時蒸發壓力為時蒸發壓力為0.016MPa0.016MPa，+30+30時冷凝壓力為時冷凝壓力為0.110MPa0.110MPa；292008.1.30 10/11/2021nR407cR407c由由R32/R125/R134aR32/R125/R134a按質量百分比按質量百分比23%/25%/52%23%/25%/52%組組成的非共沸混合物。成的非共沸混合物。標準沸點為標準沸點為-43.77-43.77，但溫度滑移較大，約，但溫度滑移較大，約4 466；與；與R22R22相比，蒸發溫度約高相比，蒸發溫度約高10%10%，制冷量

23、略，制冷量略有下降。有下降。ODP=0ODP=0，是，是R22R22較好的替代制冷劑。較好的替代制冷劑。302008.1.30 10/11/2021312008.1.30 10/11/2021n對臭氧層破壞性的強弱用臭氧消耗潛能值對臭氧層破壞性的強弱用臭氧消耗潛能值ODPOzone Depletion PotentialODPOzone Depletion Potential表示。產生表示。產生溫室效應的影響大小用全球變暖潛能值溫室效應的影響大小用全球變暖潛能值GWPGlobal Warming PotentialGWPGlobal Warming Potential表示。表示。n制冷空調行業

24、界認為：應全面正確衡量制冷劑制冷空調行業界認為：應全面正確衡量制冷劑對全球氣候變化的影響，除了制冷劑的對全球氣候變化的影響，除了制冷劑的GWPGWP值值外，空調制冷系統將會以另一種方式對全球變外，空調制冷系統將會以另一種方式對全球變暖起作用，即由于這些系統均需依靠來自電力暖起作用，即由于這些系統均需依靠來自電力或化石燃料的消耗來維持運行，而煤、石油和或化石燃料的消耗來維持運行，而煤、石油和天然氣燃料生產電力時都產生天然氣燃料生產電力時都產生COCO2 2，因而也會對，因而也會對全球變暖起作用。因此，提出了變暖影響總當全球變暖起作用。因此，提出了變暖影響總當量量TEWITotal Equival

25、ent Weight ImpressTEWITotal Equivalent Weight Impress的指標，它考慮了這兩種主要方式，也就是制的指標，它考慮了這兩種主要方式，也就是制冷劑排放的直接效應和能源利用引起的間接效冷劑排放的直接效應和能源利用引起的間接效應。應。322008.1.30 10/11/2021蒙特利爾議定書蒙特利爾議定書n聯合國環保組織聯合國環保組織19871987年在加拿大蒙特利爾市召開會議，年在加拿大蒙特利爾市召開會議，3636個國家和個國家和1010個國際組織共同簽署了個國際組織共同簽署了關于消耗大氣臭氧層關于消耗大氣臭氧層物質的蒙特利爾議定書物質的蒙特利爾議定書，我國，我國19921992年正式宣布加入修訂年正式宣布加入修訂后的后的蒙特利爾議定書蒙特利爾議定書n對于對于CFCsCFCs：發達國家，從：發達國家，從19961996年年1 1月月1 1日起完全停止生產和日起完全停止生產和消費；發展中國家，最后停用日期是消費；發展中國家，最后停用日期是20102010年；年； 對于對于HCFCsHCFCs：發達國家，從：發達國家，從19961996年起凍結生產