新型汽车空调制冷剂CMR-O2与R12、R134a性能比较

新型汽车空调制冷剂CMR-O2与R12、R134a性能比较 新型汽车空调制冷剂CMR-O2与R12、 R134a性能比较 新型汽车空调制冷剂CMR一02与RI2,R134a性能比较研究刘岩,等 新型汽车空调制冷剂CMR一02与R12.R134a性能比较 刘岩,梁荣光,巫江虹,黄毓虾 (1.华南理工大学汽车学院,广州510641;2,广东佛山市南海区桂城德鑫电器有限公司,佛山528200) 摘要:介绍一种新型制冷剂CMR一02.为其应用于汽车空调的可行性,比较了CMR一02与R134a和R12三种制冷剂在热工性 能,环境性能,安全性与共沸性等方面的优劣,并比较了CMR一02和R134a的压缩机性能,发现CMR-02的单位质量制冷量增加显着 (68.1O%),单位容积制冷量增加14.38%,符合环保要求,且成本低廉,可以作为R12的一种较好的过渡性替代物. 关键词:空调;制冷剂;性能;替代物 中图分类号:X384文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)10-0023-03 20世纪90年代初,几乎所有汽车空调都使用 R12制冷剂,由于R12的ODP(的臭氧耗损潜值)为 0.82(以Rll的ODP为1),GWP.?(全球变暖潜值)为 10600(以cO2的GWPloo为l,下标100指100年内 对全球环境的影响),都远超过值,因而是《关于 消耗臭氧物质的蒙特利尔议定书》中列出的首批淘汰 物质.R134a不破坏臭氧层,而且有良好热力性能,化 学性稳定,随着CFCs的加速淘汰,在新车中改用 R134a的进程也相应加速,截止1994年,发达国家已 完成了对R12的全部替换工作,我国2002年元月以后 生产的大部分汽车空调系统也以R134a代替了R12~]. 然而,R134a也存在着如下的缺点:(1)有较高的温室效 应(GWP~oo=1300),能耗较高;(2)需要专用酯类润滑油; (3)对铜管有腐蚀性;(4)据最近的报道,R134a在大气 中分解后会产生一种吸湿力较强的具有腐蚀l生的液体, 可在不同地方聚集,该液体对人体的健康有一定的危 害,所以R134a已经被认为是一种过渡型的替代物. 此外,我国2002年前生产的汽车空调是按照R12制冷 剂来设计的,由于R12系统中的矿物油与R134a不相 溶,如果这些汽车要改用R134a制冷剂,则必须预先彻 底清洗汽车空调系统,换用与R134a配用的PAG油或 POE油以及相应的零部件,这显然是不经济的嘲. 综上所述,R134a算不上是理想的替代制冷剂.在 此,介绍一种新型制冷剂CMR-02,可作为R12的灌注 式替代物.CMR-02是一种三元近共沸混合物,它的组 分为R152a/R124/R22.R125a的ODP为零,R124和 R22属于HCFCs物质,虽然其ODP不为零,但《关于 消耗臭氧物质的蒙特利尔议定书》的蒙特利尔修正案 规定发展中国家可以消费HCHFs过渡物质到2039年 l2月31日.同时R152a,R22和R124都是我国已经 基金项目:广东省科技项目(2002C1020501) 作者简介:刘岩(1979-),女,在职硕士研究生,研究方向为制冷空调,(电 子信箱)liuyan3003@tom.corn. 批量生产的物质,因而CMR-02成本低廉,远比R134a 便宜,价格仅为R134a的二分之一. 1三种制冷剂的主要性能比较 绘制CMR-02和R12,R134a三种制冷剂的饱和 蒸气压和液体温度——密度曲线如图l,图2所示,并 将它们的汽车空调用中温制冷工况列于表l,其中 CMR一02的相关数据来自实验测试,R12和R134a的 相关数据均来源于文献【1]. 1.1CMR-02的饱和蒸汽压 从图l可以清楚地看出,CMR-02与R134a的饱 和蒸汽压几乎重合,而且比R134a更接近R12,说明热 工状况更适合用来代替R12.而且,CMR-02的制冷压 力比R12大,或者说在相同的压力下,制冷温度比R12 低,可以取得更好的制冷效果. 4500 4000 3500 3000 2500 2000 l500 l000 500 0 ,0 图1CMR.02,R12和R134a的饱和蒸汽压 l2CMR-02的饱和液体密度 由图2可得,在饱和液态下CMR-02的密度比 R12和R134a都要小.制冷剂的充灌量()=液态制冷 剂密度(kg/m~)x充灌容积(m3),可见液态制冷剂密度 的大小直接影响工质的充灌量,所以在相同容积下 CMR--02的充灌量要小. l800 l600 l400 日1200 ?l000 200 0 ? 图2CMR-02,R12和R134a~和液体温度密度 ? 23? |c坛尉数第30卷第1o期2007年10月 由表l可知,CMR-02比R12和R134a的工质单 位容积制冷量高(比R12高14.38%),因此,实现同样 的制冷量的CMR-02质量更小,从而可以降低空调系 统的重量. 表1CMR--02,R12和R134a汽车空调用中温制冷工况的比较 R12R134aCMR—O2 分子量120.9102.378.64 临界温度(?)u1.8101.2109.9 常压沸点(?)一29.8—26.5—29.54 ODP值(R11=1.O)0.90.00.019 GWP值(R11=1.O)2.10.340.28 可燃性不燃不燃非易燃 蒸发压力(kPa)to=一1.1?297.6281.7(一5.34%)309l4(L)(4.00%) 冷凝压力(kPa)tk=+62.8~C1621.11794.6(10.07%)1816.O(L)(12.O2%) 压差(kPa)1323.51521.9(15.o0%)1506.6(L) 压缩比5.456.37(16.88%)6.l8(G) 工质单位质量制冷量Og)99.7124.8(25.18%)167.6(68.1O%) 单位绝热理论功((kJ/kg)31.840.8(28.3~/o)51.5(61.95%) 卡诺循环理论COP3.143.o6(-2.55%)3.25(3.5O%) 吸气比容(mS/kg)0.06008,0.07584(26.23%)0.O883(46.97 工质单位容积制冷量(kJ/mb1659.51645.6(一0.84%)1898.l(14.38%) 盛缩柳.汽缸容积修正馐值)100%100.8%87_4% 排气温度(?)93.989.3(-4.9O%)87.5(-6.82%) 注:L-Liquid(Bubble);C.,-Gas(Dew).括弧内的百分数为与RI2相比较 的改变量,"一"表示降低.. 1.3CMR-02的热工性能 从表l可以看出,CMR-02的分子量比RI2和 R134a都要小得多,且三者的标准沸点相近.特鲁顿 (Tmuton)定律为:大多数物质在标准蒸发温度下蒸发 时,其摩尔熵增的数值都大体相等.即As=一76,'』 881d/(kmol?K),其中为制冷剂的公斤摩尔分子量; 为标准蒸发温度下的汽化潜热.由该定律可推得:标准 沸点相近的物质,分子量大的,汽化潜热小;分子量小 的,汽化潜热大.因此,CMR-02的气化潜热大,单位质 量制冷量大,后面的数据也充分的印证了这一点. 此外,CMR-02的临界温度,常压沸点,压差和压 缩比与R134a相比更加接近RI2;蒸发压力比RI2 高,有利于提高制冷系数; 冷凝压力在三者中最高,会降低制冷系数,同时对 设备的密封要求有所提高,但仍在汽车空调要求的压 力范围内; 吸气比容和压缩机的单位绝热理论功相对高些, 会对制冷系数造成负面影响; . 压缩机的排气温度降低,卡诺循环理论循环COP 提高,单位质量制冷量和单位容积制冷量有明显的提 高;压缩机汽缸容积修正值减小,有可能降低设备的体 积和重量. 1.4CMR---02的环境性能 CMR-02和RI2,R134a在汽车空调用中温制冷 ? 24? 工况下的性质比较见表l所示.可见CMR-02的两个 环境指标(ODP和GWP)都较理想. 1.5安全性能和共沸性 CMR-02由三种物质经物理混合而成,化学性质 稳定,无毒,不易燃.它是三元近共沸混合物,在 50kPa-1950kPa的饱和蒸汽压力下,平均滑移温度为 1.9~C.有理论和研究分析指出,滑移温度在2~C以内的 近共沸混合工质,当混合工质泄漏达50%时,工质浓度 变化在5%以内,利用它的这一特点,有可能减小工质 在蒸发器和冷凝器中与换热介质之间的换热温差,从 而降低系统的可用能损失嘲. 在蒸发温度一1.1?,冷凝温度62.8?,吸气温度 7.2?,过冷温度57.8?,环境温度65?的相同工况下, 在一定范围内调整CMR-02的组分比例,便得到几种 不同混合比例的CMR-02a.b.C.d,在汽车空调用中温制 冷工况如表2. 表2几种不同混合比例的CI~LR一02 在汽车空调用中温制冷工况 CMR—o2CMR—o2aCMR-o2bCMR—o2CCMR—o2d 工质单位质 量制冷量 (kJ&g) 工质单位质 量绝热功率 (kJ瓜g) 卡诺循环 理论COP 工质单位容 积制冷量 (1d/m3) 工质单位容 积绝热功率 (k.1/mb 168.0168.3171.6170.3164.3 52.749.253.753.551.8 1812.71780.61769.21869.91856.6 568.6520.5553.6587.4585.3 可见,在组分发生一定变化时,制冷量(单位质量 制冷量和单位容积制冷量)与压缩机功率(单位质量绝 热功率和单位容积绝热功率)变化不大,也正是由于滑 移温度较小,故在出现允许的正常泄漏时,对系统的制 冷量和压缩机的功率基本没有多少影响. 2使用CMR一02与R134a的汽车压缩机性能测试 比较 表3是CMR-02与R134a汽车空调压缩机性能 测试结果,可见在相同的测试工况下,使用相同的压 缩机和POE冷冻机油,采用CMR-02制冷剂与采用 R134a制冷剂相比,压缩机的输入功率增大了18,32%, 制冷量增大了15.41%,采用CMR-02制冷剂时的COP 值为1.99,采用R134a制冷剂时的COP值为2.04,经 济I生能仅有轻微降低.但CMR---02还能适应RI2系统 矿物质润滑油,而R134a则需要专用酯类润滑油. (下转第27页) 除草剂异丙莠诱发蚕豆根尖细胞遗传损伤的研究I-宁.等 本实验结果表明,异丙莠作为一种化学药品和一种旱 田除草剂能诱发蚕豆根尖细胞遗传物质损伤,从而形 成微核及核异常,可见异丙莠对蚕豆根尖细胞具有明 显的遗传毒性,异丙莠对环境的污染不容忽视. 根据本实验所用的异丙莠瓶上标签所注的推荐 产品用量及,分析可知:华北夏玉米的异丙 莠用量相当于0.3%一0.4%浓度的异丙莠,根据实验数 据分析可知,该浓度范围诱变作用较阳性对照组小, 对生长抑制作用也较阳性对照组小,相对比较安全; 华北春玉米的异丙莠用量相当于0.4%一0.5%浓度的异 丙莠,根据实验数据分析可知,该浓度范围诱变作用 和对生长抑制作用也较阳性对照组小,但二者均高于 0.3%0.4%浓度范围,至0.5%浓度时,微核率最高,诱 变作用表现的最明显,甚至强于阳性对照组,安全性 较0.3%一0.4%差;东北春玉米的异丙莠用量相当于 7-5%一10%浓度的异丙莠,根据实验数据分析可知,该 浓度范围诱变作用明显高于阳性对照组,对生长的抑 制作用也很明显. 由此可见,在生产实践中应尽量减低异丙莠的使 用浓度,权衡除草效果与诱变作用之间的利弊,选择 最佳使用浓度,使除草效果较好而诱变作用较低.对 于东北春玉米在施用异丙莠时其施用的量应适当减 小,因其诱变作用及对生长的抑制作用较强,有可能 间接或潜在地危害人畜的身体健康.在农业生产中, 应慎用除草剂异丙莠. 【参考文献】 【1】陈斌龙.40%乙?阿?异丙悬浮剂防除玉米地杂草试验【J】.农药, 1997,(11):35-36. f2】2王晓丽,周敬,曹广乘,等.40%异丙草?莠悬浮剂防除玉米田 杂草药效的研究[J】.玉米科学,2004,12(S1):111-112. 【3】刘宁政,王志强.莠去津和异丙草胺混配剂筛选试验[J】. 杂草科学,2004,(2):378. 【4】孙文琴,徐年风.农药剂型悬浮乳剂的开发研究[J】.农药, 1999,(o4):14-15. 【5】张耀中,吴亚玉,夏雨,等.异丙?莠悬浮剂的气象色谱分析 方法[J】.农药科学与管理,1998(S1):15—16. 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(收稿2006—12-07;修回2007-02-01) (上接第24页) 表3CMR一12与R134a汽车空调压缩机性能测试结果 3总结 综E所述,CMR--02的综合眭能较好:(1)相对于R12 其环保性能优越.(2)物理,化学性质稳定,无毒,不易 燃,沸点与R12相似.(3)CMR-02的主要性质比 R134a更加接近R12.根据"如果替代制冷剂与R12的 主要性质接近,就可以避免对原设备进行很大的改动, 把替代过程中的经济损失减小到最小"[61的规律,用 CMR-02替代制冷剂R12的替代成本要比使用R134a 低很多.(4)制冷循环性能优异.COP与R12,相当,单 位质量制冷量比R12高68.10%,是R134a是不可比拟 的,单位容积制冷量亦比R12高.(5)相同容积下充灌 量小,能降低空调系统的重量.(6)CMR-02成本低,价 格低,价格仅是R134a的1/2左右.因此CMR-02是 种新型高效的汽车空调制冷剂,可用于替代R12. .【参考文献】 【1]曹德胜,史琳.制冷剂使用手册【.北京:冶金工业出版社, 2003. 【2]何国庚,邓承武,饶学华.新型混合制冷剂替代R12的性能研 究[J】.低温工程,2005,(12):28-31. 【3]谢华阳,丁攀,王文堂,等.浅谈汽车空调制冷剂的发展【J】.农业 装备与车辆工程,2005,02):34-36., 【4]张昌,史琳'段远源,等.THR01a制冷剂在汽车空调中替代 R12的研究【J】.汽车技术,2001,(02):16-19. 【5]刘靖,王军,李丽新,等.汽车空调应用混合工质泄漏性能的研 究【J】.制冷,1996.(01):17—21. [6】6张于峰,王建栓,张舸,等.一种R12替代物的性能分析及实验 研究【J】.工程热物理,2002,(05):535-538. (收稿2006—12—26;修回2007-02-06) ? 27?