制冷剂

null第二章 制冷剂、载冷剂及润滑剂第二章 制冷剂、载冷剂及润滑剂一、制冷剂的发展、应用与选用原则 二、制冷剂命名 三、制冷剂的物理化学性质及其应用 四、常用制冷剂 五、载冷剂的种类、作用及选用原则 六、润滑油的功效、要求、种类及选用一、制冷剂的发展一、制冷剂的发展 CO2、NH3、SO2 卤代烃（氟里昂Freon） 是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类：  全卤代烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称为氯氟烃，简称CFCs；如R11，R12，R13等；  氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢原子，简称HCFCs，如R22；  氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原子，简称HFCs，如R134a。乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于大气压）《蒙特利尔议定书》《蒙特利尔议定书》联合国环保组织1987年在加拿大蒙特利尔市召开会议，36个国家和10个国际组织共同签署了《关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，我国1992年正式宣布加入修订后的《蒙特利尔议定书》 对于CFCs：发达国家，从1996年1月1日起完全停止生产和消费；发展中国家，最后停用日期是2010年； 对于HCFCs：发达国家，从1996年起冻结生产量，2004年开始削减，2020年完全停用；发展中国家，从2016年开始冻结生产量，2040年完全停用。 以上时间可能还会提前。制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：热力学性质方面： 在工作温度范围内有合适的压力和压比； 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv比较大； 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高； 等熵压缩终了温度t2不太高；制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：迁移性质方面： 粘度、密度尽量小； 热导率大；物理化学性质方面： 无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全； 化学稳定性和热稳定性好；  对大气环境没有破坏作用；其它方面： 原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；二、制冷剂命名二、制冷剂命名无机物 卤代烃 碳氢化合物 环烷烃、链烯烃的卤代物二、制冷剂命名二、制冷剂命名 国际上统一规定用字母“R”和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。 无机化合物：简写符号规定为R7（），括号代表一组数字，是该无机物分子量的整数部分； 卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），则简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)，每个括号是一个数字，该数字为零时省去不写。二、制冷剂命名二、制冷剂命名非共沸混合制冷剂：简写符号为R4（）； 共沸混合制冷剂：简写符号为R5（）； 环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母“RC”开头； 链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母“R1”开头； 有机氧化物、脂肪族胺：用R6开头，其后的数字式任选的。null三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用安全性 1.毒性 美国工业与环境卫生专家大会用TLVs（Threshold Limit Values）指标作为毒性指标； 美国杜邦公司用AEL（Allowable Exposure Limit）作为毒性指标。 上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数值不小于1000，则认为这种制冷剂是无毒的。 注意：虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是他们在高温或是火焰作用下会分解出极毒的光气，使用时要特别注意！三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用2.燃烧性和爆炸性 各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇明火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万一必须要使用，要有防火防爆安全措施。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用3.安全分类 国际标准ISO5149—93和美国标准ANSI／ASHRAE34-92对制冷剂的安全分类作了较大的调整，将毒性和可燃性合在一起，规定了六个安全等级。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用热稳定性 通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分解的温度大大高于其工作温度，因此正常运转条件下制冷剂不会发生裂解。但在温度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使用时会发生变质甚至热解。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用对材料的作用 碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用； 卤素化合物制冷剂与金属的作用； “镀铜”现象； 氨制冷机中对铜的特殊要求；  橡胶、塑料的溶解和膨润作用。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用对水的溶解性 冰堵； 形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用泄漏性 制冷机工作时不允许有制冷剂向系统外泄漏，因此系统的运行需要经常在设备、管道的结合面处检查有无制冷剂泄漏。 氨：依靠嗅觉；不能用肥皂水检漏；可以用酚酞试剂或试纸检漏。 氟里昂： 用肥皂水检漏；卤素喷灯；电子检漏仪。 三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用制冷剂与大气环境 ODP（Ozone Depletion Potential） 大气臭氧层消耗的潜能值；以R11为基准值，人为地规定其值为1.0； GWP（Global Warming Potential） 全球变暖潜能；以R11为基准值，人为地规定其值为1.0；三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用四、常用制冷剂四、常用制冷剂无机物 氟里昂 碳氢化合物 混合制冷剂1.无机物（氨）1.无机物（氨）应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－77.9℃； 有较好的热力学性质和热物理性质； 有毒，可燃，安全分类B2； 与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过0.2％； 密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小； 对材料有限制，不允许使用铜及铜合金； 用于蒸发温度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。1.氟里昂（R12）1.氟里昂（R12）应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－77.9℃； 有较好的热力学性质和热物理性质； 有毒，可燃，安全分类B2； 与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过0.2％； 密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小； 对材料有限制，不允许使用铜及铜合金； 用于蒸发温度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。nullnull温度滑移（Temperature glide） 近共沸制冷剂（Near azeotropic mixture refrigerant）非共沸混合制冷剂null五、载冷剂五、载冷剂在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空间中的热量是通过一种中间介质传给制冷剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂或第二制冷剂。 优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，易于保持恒温； 缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。五、载冷剂五、载冷剂在工作温度下处于液态; 比热容要大; 密度小; 粘度小; 化学稳定性好; 不腐蚀管道和设备; 不燃、不爆炸、无毒、对人体无害； 价格低廉，便于获得。五、载冷剂五、载冷剂水 盐水 有机化合物及其水溶液盐水盐水氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的pH值至7.0～8.5，缓蚀剂一般采用重铬酸钠（Na2Cr2O7.2H2O）有机载冷剂有机载冷剂主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液等，其中乙二醇的水溶液使用的最为广泛。 不冻液：由乙二醇（质量分数40％），乙醇（20％），水（40％）组成的三元溶液。 冰点：－64℃，密度：1000kg／m3，比热容：3.14kJ／（kg.K），沸点：98 ℃六、润滑油六、润滑油润滑油的功效 对润滑油的要求 分类与特性功效功效保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件起润滑和冷却作用； 在摩擦面形成油膜，降低摩擦功和带走摩擦热； 防止运动部件由于发热而卡死； 对于开启式压缩机，还可以起到密闭作用； 形成油膜，防止生锈； 带走杂质和油污，清洁润滑面。要求要求在运行状态下，润滑油要有适当的粘度； 凝固点要低，低温时要有良好的流动性； 不含水分、不凝性气体和石蜡； 与制冷剂有良好的兼容性，本身有较好的热稳定性和化学稳定性； 绝缘、耐电压要求； 价格低廉，容易获得。分类和特性分类和特性天然矿物油：具有较小的极性，适用于极性较小或没有极性的制冷剂； 人工合成油：一般具有较强的极性，适用于极性较大的制冷剂。选择选择润滑油的选择主要取决于制冷剂的种类、压缩机的形式和运转工况（蒸发温度、冷凝温度）等，一般使用制冷机制造厂推荐的牌号。 从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好的润滑油。 吸水性 粘度