制冷劑應(yīng)用知識(shí)手冊(cè)

1、制冷劑應(yīng)用知識(shí)手冊(cè)編譯者注：本手冊(cè)的主要資料來源摘譯自美佳（MCQUAY）空調(diào)公司的制冷劑應(yīng)用手冊(cè)（AG 31-007），參考了部分教科書籍和相關(guān)報(bào)紙的報(bào)道，并摘編了中國(guó)CFC制冷劑淘汰綱要內(nèi)容。目 錄1.介紹42.什么是制冷劑42.1.制冷劑發(fā)展歷史43.常用制冷劑53.1.水, R-7185氨, R-7175二氧化碳, R-7445烴類物質(zhì)5氯氟碳族 (CFC族)5氫氯氟碳族 (HCFC族)6氫氟碳族(HFC族)64.何謂好制冷劑？74.1.概述74.2.蒸氣壓縮制冷循環(huán)84.3.制冷劑性質(zhì)10毒性10可燃性11效率12換熱性質(zhì)12臭氧消耗潛值(ODP)13全球變暖潛值(GWP)13材料相

2、容性13冷凍油14臨界點(diǎn)15溫度滑差15音速17物理性質(zhì)175.制冷劑化學(xué)性質(zhì)185.1.概述185.2.無機(jī)化合物185.3.氟碳族185.4.混合物185.5.共沸制冷劑185.6.非共沸制冷劑195.7.烴類物質(zhì)195.8.元素的不同化學(xué)性質(zhì)196.制冷劑和制冷系統(tǒng)206.1.壓縮機(jī)206.2.換熱器206.3.管路和壓力損失217.同溫層臭氧消耗217.1.臭氧消耗的化學(xué)過程217.2.為何是在南極出現(xiàn)空洞?227.3.臭氧消耗展望228.蒙特利爾議定書238.1.背景238.2.淘汰時(shí)限238.3.美國(guó)對(duì)CFC族的淘汰方案238.4.蒙特利爾議定書對(duì)HCFC族的淘汰要求238.5.美

3、國(guó)的HCFC族淘汰方案24如果達(dá)到限量美國(guó)要作什么？25美國(guó)規(guī)定的HCFC族配給體制258.6.加拿大的CFC淘汰方案288.7.加拿大的 HCFC族淘汰方案288.8.歐洲的淘汰方案298.9.中國(guó)的淘汰方案308.10.蒙特利爾議定書和美國(guó)對(duì)HFC族的態(tài)度309.制冷劑對(duì)氣候改變的影響319.1.二氧化碳等溫室氣體31二氧化碳水平的變化319.2.制冷劑的直接與非直接影響329.3.TEWI32制冷劑排放32能量消耗3210.京都議定書3310.1.背景3310.2.京都議定書要求3310.3.目標(biāo)氣體3410.4.二氧化碳接收器3410.5.二氧化碳排放貿(mào)易3410.6.清潔發(fā)展機(jī)制34

4、10.7.發(fā)展中國(guó)家3510.8.蒙特利爾議定書和京都議定書的關(guān)系3511.制冷劑展望3511.1.水 (R-718)3511.2.氨(R-717)3511.3.二氧化碳(R-744)3611.4.丙烷 (R-290) 和異丁烷 (R-600a)3611.5.R-134a3611.6.R-22的替代3611.7.R-407C3711.8.R-410A3711.9.R-123的替代3712.結(jié)論3813.專題文章401. 介紹CFC制冷劑曾經(jīng)被認(rèn)為對(duì)人類和這個(gè)行星是安全的，但在1980年代中期人們發(fā)現(xiàn)，正在嚴(yán)重地破壞地球的生態(tài)。在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，制冷劑從曾經(jīng)很少被討論，突然變成了設(shè)計(jì)師的主要考慮事

5、項(xiàng)。 當(dāng)HVAC 設(shè)備制造商以制冷劑作為重要的市場(chǎng)賣點(diǎn)時(shí)，多是公說公有理婆說婆有理。這使得設(shè)備采購(gòu)決策者經(jīng)常無所適從。 雖然CFC問題已經(jīng)非常清楚了，但還有許多問題需要說明。本手冊(cè)希望能提供詳盡的制冷劑相關(guān)知識(shí)，以對(duì)制冷劑如何影響我們的產(chǎn)品及個(gè)人的生活加強(qiáng)理解。 2. 什么是制冷劑在上個(gè)千年結(jié)束的時(shí)候，曾排出了名目繁多的十大排行榜，包括一個(gè)二十世紀(jì)最偉大發(fā)明的排行榜。與太空飛行和計(jì)算機(jī)的發(fā)明并列，制冷也進(jìn)入了這個(gè)十大排行榜，因?yàn)槿绻麤]有制冷，食物保存將不可能。另外，也不可能有高層建筑或現(xiàn)代保健設(shè)施。韋氏詞典把制冷劑定義成“在制冷循環(huán)中使用的或像冰用于直接冷卻的一種物質(zhì)”。HVAC工業(yè)的業(yè)外人士

6、可能會(huì)把制冷劑描述成空調(diào)器中使用的某種流體。HVAC工業(yè)的許多業(yè)內(nèi)人士將馬上想到CFC族物質(zhì)（氯氟碳）。以上這些定義都是對(duì)的，但制冷劑比那些物質(zhì)更廣泛。水是制冷劑，在吸收式制冷機(jī)中使用。二氧化碳(CO2)和氨(NH3)作為“天然”制冷劑而為人所知。易燃物質(zhì)如丙烷和異丁烷也被作為制冷劑使用。對(duì)于鹵代烴物質(zhì)如CFC, HCFC 和 HFC族物質(zhì)，更是受到廣泛歡迎的制冷劑。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34制冷劑命名和安全分類列出了100多種制冷劑，盡管其中許多并不在常規(guī)商業(yè)HVAC中使用。制冷劑是化學(xué)物質(zhì)。一些物質(zhì)，被認(rèn)為是制冷劑（如R-141b），實(shí)際上卻廣泛應(yīng)用于諸如發(fā)泡劑場(chǎng)合，其實(shí)很少用于冷卻場(chǎng)合。2.1

7、. 制冷劑發(fā)展歷史 十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)了機(jī)械制冷。雅各布.帕金斯（Jacob Perkins）在1834年建造了首臺(tái)實(shí)用機(jī)器。它用乙醚作制冷劑，是一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。二氧化碳(CO2) 和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學(xué)制品包括化學(xué)氰（石油醚和石腦油）、二氧化硫(R-764)和甲醚，曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應(yīng)用限于工業(yè)過程。多數(shù)食物仍用冬天收集或工業(yè)制備的冰塊來保存。二十世紀(jì)初，制冷系統(tǒng)開始作為大型建筑的空氣調(diào)節(jié)手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個(gè)全空調(diào)高層辦公樓. 1926年, 托馬斯.米奇尼（Thomas Midgely）開發(fā)了首臺(tái)CFC（氯氟碳

8、）機(jī)器，使用R-12. CFC族（氯氟碳）不可燃、無毒（和二氧化硫相比時(shí)）并且能效高。該機(jī)器于1931年開始商業(yè)生產(chǎn)并很快進(jìn)入家用。威利斯.開利（Willis Carrier）開發(fā)了第一臺(tái)商用離心式制冷機(jī)，開創(chuàng)了制冷和空調(diào)的紀(jì)元。 20世紀(jì)30年代，一系列鹵代烴制冷劑相繼出現(xiàn)，杜邦公司將其命名為氟利昂（Freon）。這些物質(zhì)性能優(yōu)良、無毒、不燃，能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域，顯著地改善了制冷機(jī)的性能。幾種制冷劑在空調(diào)中變得很普遍，包括CFC-11、CFC-12、 CFC-113、CFC-114和HCFC-22.20世紀(jì)50年代，開始使用共沸制冷劑。60年代開始使用非共沸制冷劑?？照{(diào)工業(yè)從幼小成長(zhǎng)為幾十

9、億美元的產(chǎn)業(yè)，使用的都是以上幾種制冷劑。到1963年,這些制冷劑占到整個(gè)有機(jī)氟工業(yè)產(chǎn)量的98%。到1970年代中期, 對(duì)臭氧層變薄的關(guān)注浮出水面，CFC族物質(zhì)可能要承擔(dān)部分責(zé)任。這導(dǎo)致了1987年蒙特利爾議定書的通過，議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發(fā)HFC族，來?yè)?dān)當(dāng)制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。 在1990年代，全球變暖對(duì)地球生命構(gòu)成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多，但因?yàn)榭照{(diào)和制冷耗能巨大（美國(guó)建筑物耗能約占總能耗的1/3），且許多制冷劑本身就是溫室氣體，制冷劑又被列入了討論范圍。雖然ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34把許多物質(zhì)分類為制冷劑，但只有少部

10、分用于商業(yè)空調(diào)。下面是現(xiàn)在仍在使用或過去曾用過的常用制冷劑的一個(gè)快速瀏覽。 表1提供了常用制冷劑的技術(shù)數(shù)據(jù). 3. 常用制冷劑3.1. 水, R-718多數(shù)制冷過程是吸收循環(huán)或蒸氣壓縮循環(huán)。商業(yè)吸收循環(huán)一般用水作為制冷劑，溴化鋰為吸收劑. 水無毒、不可燃、來源豐富。是一種天然制冷劑.吸收式制冷機(jī)即使是雙效制冷機(jī)，其挑戰(zhàn)是COP（性能系數(shù)）只比1稍大（離心式制冷機(jī)的COP大于5）。從壽命周期的觀點(diǎn)來看，吸收式制冷機(jī)需要一個(gè)徹底的調(diào)查， 以確定其解決方案在經(jīng)濟(jì)上是否可行。從環(huán)保觀點(diǎn)來看，用水作為制冷劑是好的。吸收式制冷機(jī)的低COP值可能表明比離心制冷機(jī)需要消耗更多的化石燃料。但是不一定，因吸收式制

11、冷機(jī)直接使用化石燃料，而電制冷機(jī)使用電能。選擇用哪種制冷機(jī)實(shí)際上取決于電能是如何產(chǎn)生的。 3.1.1. 氨, R-717 氨(NH3)被認(rèn)為是一種效率最高的天然制冷劑。它是一種今天仍在使用的“原始”制冷劑。多用于正位移壓縮機(jī)的蒸氣壓縮過程。 ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34將其分類為B2 制冷劑 (毒性高低可燃). ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)15要求對(duì)氨制冷站有特殊的安全考慮。盡管在商業(yè)空調(diào)也使用很多，但氨在工業(yè)制冷上的應(yīng)用更廣泛些。3.1.2. 二氧化碳, R-744 二氧化碳(CO2)是一種天然制冷劑. 它在19世紀(jì)末20世紀(jì)初停止使用，現(xiàn)在正在研究重新對(duì)它的使用。用于蒸氣壓縮循環(huán)正位移壓縮機(jī)。在32 時(shí)CO2

12、的冷凝壓力超過6MPA，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。而且，CO2的臨界點(diǎn)很低，能效差。盡管如此，仍可能有一些應(yīng)用，如復(fù)疊制冷，CO2將是有用的。 3.1.3. 烴類物質(zhì) 丙烷(R-290)和異丁烷(R-600a),以及其他氫碳物質(zhì),能夠在蒸氣壓縮過程中作為制冷劑使用。在北歐，大約有35%的制冷機(jī)使用氫碳物質(zhì)。它們毒性低且能效高，但容易燃燒。后者嚴(yán)重限制了它們?cè)诒泵赖氖褂?，因受現(xiàn)今安全規(guī)范的制約。3.1.4. 氯氟碳族 (CFC族) 氯氟碳族(CFC族)有許多物質(zhì)，但在空調(diào)中最常用的是R-11、R12、R-113和R-114. CFC族到20世紀(jì)中葉時(shí)已經(jīng)普遍使用。發(fā)達(dá)國(guó)家在1995應(yīng)蒙特利爾議定書的要求停止

13、了CFC族的生產(chǎn)。在發(fā)展中國(guó)家它們?nèi)员簧a(chǎn)和使用（按時(shí)間表將很快淘汰）。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。常用CFC族物質(zhì)都穩(wěn)定、安全（從制冷劑標(biāo)準(zhǔn)的角度看）、不可燃且能效高。不幸的是，它們破壞臭氧層。3.1.5. 氫氯氟碳族 (HCFC族) 氫氯氟碳族(HCFC族)幾乎和CFC族同時(shí)出現(xiàn)。 HCFC-22是世界上使用最廣泛的制冷劑。HCFC-123是CFC-11的過渡替代制冷劑。它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 HCFC-22能效高，被分類成A1 (低毒不燃). HCFC123能效高，被分類成B1 (高毒不燃).和CFC族一樣, 這些制冷劑按蒙特利爾議定書的要求將逐步淘汰。

14、在發(fā)達(dá)國(guó)家已被限量生產(chǎn)且很快將減產(chǎn)。發(fā)展中國(guó)家也有一個(gè)淘汰時(shí)間表，但淘汰時(shí)限延長(zhǎng)。3.1.6. 氫氟碳族(HFC族) 氫氟碳族(HFC族)是相對(duì)較新的制冷劑，因CFC族的淘汰將日益受到關(guān)注。HFC族制冷劑無臭氧消耗潛值(ODP=0). HFC-134a是CFC-12和R-500的替代制冷劑. 它們用于蒸氣壓縮過程的所有型式的壓縮機(jī)中。 常用HFC族制冷劑能效高被分類成A1 (低毒不燃).但對(duì)全球變暖有影響。 表 1 制冷劑性質(zhì)常用性質(zhì)制冷劑化學(xué)名稱化學(xué)式分子量安全分組 大氣壽命(年)ODPGWP 11三氯一氟甲烷CCl3F137.4A15013800 12二氯二氟甲烷CCl2F2120.9A1

15、1021810022一氯二氟甲烷CHClF286.5A112.1.0551500 32二氟甲烷CH2F252A25.60650123二氯三氟乙烷CHCl2CF3 153B11.4.0290125五氟乙烷CHF2CF3120A132.602800134a1,1,1,2-四氟乙烷CF3CH2F102A114.601300245fa 1,1,2,2,3-五氟丙烷CHF2CH2CF3 134.05B18.80820 290 丙烷CH3CH2CH344A3<10 0 404aR-125/143a/134a (44/52/4)A13260407CR-32/125/134a(23/25/52)A101

16、530410AR-32/125 (50/50)A101730500R-12/152a (73.8/26.2)A1.746010 507aR-125/143a (50/50)A1600丁烷CH3CH2CH2CH358.1 A3<100717氨NH317B2N/A00718水H2O18A1N/A0<1 744二氧化碳CO244A1N/A01具體物理性質(zhì) 制冷劑標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn) (F ) 音速(ft/s) 40 °F臨界點(diǎn)泡點(diǎn)(°F) psi露點(diǎn) (°F) psi溫度滑差 (°F)粘度 Lbm/ft*h 40 °F 液體比熱 at Btu/ib.

17、°R 40°F 液體 導(dǎo)熱系數(shù)Btu/h*ft*°F 40°F 液體溫度( )壓力 (MPA)1123.74431984.411.304 .2059.054812-21.55448233.55599.89.574 .2253.042922 -41.46535205.06723.74.503.2825.053732-60.97688172.59838.61.361.3106.087212382.08 414362.63531.11.292.2379.0476125-54.64409150.83526.34.457.3044.0397 134a-14.934

18、82213.91588.75.620.2194.0521245fa58.82 436.2309.2527.11.296.3121.0506290-43.75723206.06616.07.291.6077.0600404a-51.66b473162.5548.1838.8 10039.8 1001.0.405.3349.0438407C-46.82b519186.9672.237.0 9047.8 9010.8.479.3403.0582410A-60.83b553158.4694.8742.9 140 43.2 1400.3.380.3652.0652500-28.31490222.0641

19、.9.557.2579.0480507a-52.79 457159.34538.79.401.3331.043260031.04659305.62550.56.469.5588.0665717 -27.991319270.051643.71.3921.1094.3155 718211.951352705.13200.13.7381.0555.3293744-109f 68787.7610460.0607 4. 何謂好制冷劑？4.1. 概述 一提到性質(zhì)，首先就會(huì)想到諸如毒性低、不可燃、效率高、價(jià)廉。這些性質(zhì)當(dāng)然重要，且還是好的廣告賣點(diǎn)。但選擇一種制冷劑用于制冷和空調(diào)，要考慮

20、的性質(zhì)遠(yuǎn)不止上述這些。例如，“效率”就可能意味著許多東西，還可能引起誤解和混淆。本章深入研究所謂好制冷劑的各個(gè)方面。多數(shù)制冷劑用于蒸氣壓縮循環(huán)。對(duì)循環(huán)的基本了解將有助于領(lǐng)會(huì)制冷劑問題的復(fù)雜性。 4.2. 蒸氣壓縮制冷循環(huán) 除吸收式制冷機(jī)， 大多數(shù)商用空調(diào)系統(tǒng)是基于蒸氣壓縮循環(huán)。循環(huán)過程從空氣中收集熱量（叫空調(diào)器），或從水中收集熱量（叫制冷機(jī)）。并向空氣排出熱量（風(fēng)冷），或向水中排出熱量（水冷）。甚至可將循環(huán)過程作為一個(gè)加熱器，將熱量從冷流體（室外空氣）轉(zhuǎn)移到熱流體（室內(nèi)空氣），這就是熱泵。 以水冷式制冷機(jī)舉例，制冷機(jī)利用蒸氣壓縮循環(huán)使水溫下降，并將從冷凍水和壓縮機(jī)中收集的熱量排到另一個(gè)水回路，

21、由冷卻塔冷卻排入大氣。圖 1 顯示了基本的制冷回路?；芈酚梢韵滤膫€(gè)主要部件構(gòu)成： 圖1-基本制冷回路蒸發(fā)器 蒸發(fā)器是一個(gè)換熱器，通過換熱過程降低冷凍水的水溫，從而取走建筑物的熱量。吸收的熱量使制冷劑沸騰，從液體變成氣體。壓縮機(jī) 壓縮機(jī)裝配體由一個(gè)主運(yùn)動(dòng)部件（一般是電機(jī)）和壓縮機(jī)構(gòu)成。壓縮機(jī)的作用是升高制冷劑氣體的壓力和溫度。 冷凝器 和蒸發(fā)器一樣,冷凝器是一個(gè)換熱器。那么，它從制冷劑中取走熱量，使水溫升高，制冷劑從氣體冷凝成液體。然后冷卻水將熱量從冷卻塔排入大氣 。膨脹裝置制冷劑冷凝成液體后，流過一個(gè)降壓裝置。降壓裝置可能像孔板一樣簡(jiǎn)單，或如電子膨脹閥一樣復(fù)雜。壓焓圖 壓焓（P-H）圖是觀察制

22、冷循環(huán)的另一種方式。它的好處是用圖表顯示循環(huán)過程、制冷效果，以及所需消耗的功。圖 2是圖 1所示制冷回路的壓焓圖(P-H)表示，圖中示出了每個(gè)部件的過程。從點(diǎn)1到點(diǎn)2是蒸發(fā)過程.制冷劑從液體變成氣體，壓力（和溫度）保持不變。在相變時(shí)吸收熱量（潛熱）。制冷效果就是點(diǎn)2和點(diǎn)1之間的焓差。從點(diǎn)2 到 點(diǎn)3的曲線表示壓縮過程。壓縮功是點(diǎn)3和點(diǎn)2之間的焓差乘以制冷劑流量。壓縮功增加了制冷劑中熱值. 曲線的垂直部分表示制冷劑壓力（和溫度）從點(diǎn)2升高到點(diǎn)3。下一個(gè)過程發(fā)生在冷凝器中。過程的第一段（制冷劑氣液分界線的外側(cè)）是過熱氣體的降溫過程。 一旦制冷劑達(dá)到飽和狀態(tài)，制冷劑從氣體變成液體。和在蒸發(fā)器中一樣,

23、線為水平表明壓力（或溫度）不變。最后一個(gè)過程是膨脹過程。從點(diǎn)4到點(diǎn)1的線是垂直的，表明制冷劑流過熱力膨脹閥時(shí)壓力（或溫度）是下降的但焓不變。圖2-制冷循環(huán), P-H圖圖 3表示了冷凝器和蒸發(fā)器的換熱過程。圖中示出了標(biāo)準(zhǔn)的水溫工況。在冷凝器中, 制冷劑溫度為恒定的37 。制冷劑從氣體變成液體，放出冷凝潛熱。同時(shí)，從冷卻塔來的30 水進(jìn)入冷凝器，溫度升高到35 。蒸發(fā)器中的過程相似.這樣，蒸發(fā)器中的制冷劑為恒定的5 。制冷劑從液體變成氣體，吸收蒸氣潛熱。冷凍水以12 進(jìn)入蒸發(fā)器，下降到7 。蒸發(fā)器或冷凝器中的壓力是給定溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力。這可以從制冷劑壓力溫度表中查出。對(duì)于HFC-134a而言，

24、37 時(shí)的冷凝壓力為917KPA，5 時(shí)的蒸發(fā)壓力為252KPA。圖 3-換熱器性能4.3. 制冷劑性質(zhì) 以下是設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)要考慮的制冷劑幾個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)。這些性質(zhì)的好或壞的方面將舉例說明。4.3.1. 毒性ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)用毒性和可燃性表示制冷劑安全級(jí)別的兩個(gè)關(guān)鍵因素。 ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34采用如圖 4所示的矩陣來表示該兩個(gè)性質(zhì)的相對(duì)級(jí)別。圖 4-ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34 制冷劑安全分類 低毒性高毒性高可燃性A3B3低可燃性A2B2不可燃性A1B1級(jí)A ：在體積濃度小于等于400ppm時(shí)，按一定的時(shí)間長(zhǎng)度，確定時(shí)間加權(quán)平均的極限限制值(TLV-TWA)或相當(dāng)?shù)闹笜?biāo)值，制冷劑沒有觀察到毒性。級(jí)B：在體

25、積濃度小于400ppm時(shí)，按一定的時(shí)間長(zhǎng)度，確定時(shí)間加權(quán)平均的極限限制值(TLV-TWA)或相當(dāng)?shù)闹笜?biāo)值，制冷劑觀察到有毒跡象。 級(jí)1：制冷劑的空氣中實(shí)驗(yàn)時(shí)不會(huì)燃燒。級(jí)2：制冷劑在1大氣壓/21 時(shí)的最低可燃濃度(LFL)大于0.00625 lb/ft3，且燃燒熱(HOC)小于8174 Btu/Lb。 級(jí)3：制冷劑是易燃的。在1大氣壓/21時(shí)的最低可燃濃度(LFL)小于0.00625 lb/ft3 ，或燃燒熱(HOC)大于等于8174 Btu/Lb。 物質(zhì)的毒性是相對(duì)而言的。幾乎任何東西在一定劑量時(shí)都是有毒的。與其說某東西對(duì)你有毒不如說是在某種濃度下對(duì)身體有害。接著討論物質(zhì)在大氣環(huán)境中的易分解

26、性（穩(wěn)定性的反義詞）。用毒性這個(gè)詞來說, 越容易分解的物質(zhì)毒性越大。不希望穩(wěn)定物質(zhì)進(jìn)入人體然后在體內(nèi)分解而引起傷害。在大氣中的穩(wěn)定性（僅是一個(gè)環(huán)境問題）并不能說明什么問題。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34將制冷劑毒性分成A 級(jí)和B級(jí). 圖 4中包含A級(jí)和B級(jí)的定義。. 劇毒性 劇毒性指的是短期暴露于高濃度物質(zhì)中時(shí)有傷害。例如，在機(jī)房中當(dāng)制冷回路破裂時(shí)大量制冷劑排放到空間中，其立即引起的危害就屬于劇毒性。. 慢毒性 慢毒性指的是長(zhǎng)期重復(fù)暴露于一種物質(zhì)中時(shí)有傷害。例如，一輩子和制冷設(shè)備打交道，經(jīng)歷的就是這種形式的暴露。服務(wù)人員可能天天都和制冷劑接觸，其影響往往是長(zhǎng)時(shí)間累積的結(jié)果。

27、對(duì)于一種物質(zhì)而言，劇毒性的濃度總是比慢毒性的濃度更高些。因此，大部分物質(zhì)的安全級(jí)別根據(jù)（保守的）慢毒性濃度確定，盡管總的目標(biāo)是減少劇毒性和慢毒性的風(fēng)險(xiǎn)。. 最高允許濃度(TLV) TLV是一種物質(zhì)在空氣中濃度值，在該濃度條件下，所有工作人員都可能日復(fù)一日置身其中，但確信對(duì)身體健康幾乎沒有不利影響。簡(jiǎn)而言之，是不會(huì)產(chǎn)生慢毒性問題的最高允許濃度。這些限制值根據(jù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試確定。不同個(gè)體對(duì)不同物質(zhì)的耐受性都不一樣，有些人在低于TLV值時(shí)就可能覺得很不舒服。個(gè)體的身體狀況可能在接觸時(shí)反應(yīng)劇烈。吸煙也可能加重個(gè)體的反應(yīng)。 由于遺傳因素、年齡、個(gè)人習(xí)慣（吸煙、好酒或接觸毒品）、藥物治療

28、或原先的接觸經(jīng)歷，個(gè)人也可能對(duì)有些物質(zhì)有特別的耐受度。對(duì)這種情況，TLV值可能不能提供明確的指示，而應(yīng)咨詢專業(yè)內(nèi)科醫(yī)生，看是否需要任何附加的防護(hù)。. PAFTPAFT即氟碳替代物毒性實(shí)驗(yàn)。由制冷劑制造商聯(lián)合發(fā)起，對(duì)氟碳基物質(zhì)進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)包括100多個(gè)實(shí)驗(yàn)，耗時(shí)6年，費(fèi)用超過500萬美元。PAFT實(shí)驗(yàn)涵蓋劇毒性、慢毒性、致癌性、遺傳毒性 (對(duì)遺傳物質(zhì)的影響)、致畸性（對(duì)生殖系統(tǒng)和出生缺陷的影響）、 環(huán)境毒性 (對(duì)環(huán)境中有機(jī)活體的影響)及其它. 通過PAFT研究，將有助于確定最近進(jìn)入市場(chǎng)的許多制冷劑的安全分級(jí)和毒性級(jí)別，包括 R123、R-134a、R-141b、R-124

29、、R-125 和R-32. 其中 R-32, R-125 和 R-134a 用于生產(chǎn) R-410A和R407C. . 其他安全考慮 許多制冷劑的工作壓力較高（房間空調(diào)器的平均工作壓力超過1.7MPA），如果在未受控狀態(tài)下排放，可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn).液體制冷劑可能飛濺,特別是濺入眼中，這是另一個(gè)要注意的地方。碰到泄漏時(shí)，制冷劑的低溫可能導(dǎo)致凍傷。制冷劑的燃燒可能也是一個(gè)潛在的危險(xiǎn)。安全討論 看看今天常用的兩種制冷劑，氨(R-717)和R-22. 標(biāo)準(zhǔn)34把氨列為B2級(jí)制冷劑，把 R-22列為A1級(jí)制冷劑. 氨的毒性比R-22高，但是，R-22在空氣環(huán)境中是氣體、比空氣重且無色無味。制冷系

30、統(tǒng)泄漏時(shí)會(huì)置換位置較低處的空氣，不知情人員如果進(jìn)入，可能導(dǎo)致窒息死亡。而氨的強(qiáng)烈氣味，從另一方面講，卻能給人員提供早期警告。 任何制冷劑在正確使用時(shí)都是安全的，而任何制冷劑的不正確使用都能造成傷害 。4.3.2. 可燃性 可燃性是評(píng)價(jià)制冷劑安全水平的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。它是ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34對(duì)制冷劑安全性進(jìn)行分類的第二個(gè)參數(shù)。和毒性一樣，可燃性并不像乍一看起來那么簡(jiǎn)單。一般認(rèn)為水(R-718)是不可燃的，而丙烷 (R-290)是可燃的。但是，只要條件合適，許多物質(zhì)都是可燃燒的。一種物質(zhì)燃燒所需的條件也是可改變的。紙?jiān)诔乜諝庵信c明火接觸時(shí)會(huì)燃燒，當(dāng)溫度為233°C時(shí)即使沒有明火，紙也會(huì)

31、自燃。標(biāo)準(zhǔn)34 將制冷劑分成三個(gè)可燃級(jí)別： l 級(jí)1 說明制冷劑在1大氣壓/21 的空氣不會(huì)有火焰蔓延 。l 級(jí)2 意味著制冷劑在1大氣壓/21 時(shí)最低可燃濃度大于0.00625 lb/ft3且燃燒熱(HOC)小于8174 Btu/Lb 。 l 級(jí)3制冷劑是高可燃的.其在1大氣壓/21 時(shí)最低可燃濃度小于0.00625 lb/ft3或燃燒熱(HOC)大于等于8174 Btu/Lb5 。 . 最低燃燒濃度(LFL) 一種制冷劑的LFL是在空氣中會(huì)燃燒的最小均勻濃度，一般用體積濃度表示，在1大氣壓/25的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將體積濃度與0.0000257*(分子量)相乘可轉(zhuǎn)換成質(zhì)量濃度l

32、b/ft3。實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方法在ANSI/ASTM 標(biāo)準(zhǔn)E681-85化合物燃燒濃度限值有詳細(xì)介紹。. 燃燒熱(HOC) HOC是制冷劑在空氣中燃燒放出的熱量。數(shù)值為正表示放熱，吸熱時(shí)為負(fù)。. 混合物燃燒性 關(guān)于混合物的燃燒性比較有趣。首先， ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)34要求混合物的每種組分是已進(jìn)行分級(jí)的制冷劑?？赡芑旌现评鋭┦?級(jí)，而一種組分是2級(jí)物質(zhì)。 例如，R-32是R-407C和R-410A中的一種A2級(jí)制冷劑組份，但R-407C和R-410A卻是A1級(jí)制冷劑。制冷劑開發(fā)者將測(cè)試臨界燃燒比，臨界燃燒比是混合物不會(huì)燃燒時(shí)的最大可燃組分含量。只要制冷劑的臨界燃燒比足夠低，

33、就屬于1級(jí)制冷劑。 濕度、壓力和溫度會(huì)影響制冷劑的燃燒性。燃燒性是在1大氣壓/21 的條件下實(shí)驗(yàn)的，在壓力和溫度較高時(shí)制冷劑可能變成是可燃的。燃燒性討論丙烷 ( R-290)用作制冷劑，在2.4m x 2.4m x2.4m見方的廚房中,冰箱中的丙烷充注量大約是226克。丙烷在大氣壓下是一種氣體，但比空氣重。如果泄漏，丙烷氣體會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)空間且在較低位置濃度較高。丙烷的最低燃燒濃度為2.1%（對(duì)應(yīng)質(zhì)量濃度為0.00237lb/ft3<0.00625lb/ft3），在本例中要達(dá)到燃燒濃度，需要排放516克丙烷，即冰箱充注量的兩倍多。但是，在靠近地板處濃度較高，如果有火星很可能引起爆炸。如此說

34、來燃燒性的分界點(diǎn)并不明顯，即使是可燃制冷劑丙烷，也不必然就是危險(xiǎn)的。4.3.3. 效率 在制冷劑的所有性質(zhì)中,效率最讓人誤解和濫用。對(duì)多數(shù)人來說，效率即“為了得到一個(gè)固定的制冷量，我提供了多少能量或者是我花了多少錢？”。COP=可用制冷效果/外部能量輸入系統(tǒng)效率越高，獲得同樣制冷量所需的能量越少。問題是效率是系統(tǒng)而非制冷劑的性質(zhì)！制冷系統(tǒng)的效率由許多因素決定，其中許多和制冷劑無關(guān)。這些因素包括電機(jī)效率、壓縮機(jī)效率（全負(fù)荷和部分負(fù)荷）、換熱器設(shè)計(jì)、材料選擇和運(yùn)行工況等。制冷劑對(duì)系統(tǒng)效率當(dāng)然也會(huì)產(chǎn)生多方面的影響，包括流動(dòng)性質(zhì)（被泵送的容易程度）、換熱性質(zhì)、音速及其他。效率討論效率是一個(gè)很難理解的參

35、數(shù)?？ㄖZ循環(huán)效率是最高的，但卻和制冷劑無關(guān)。理論循環(huán)可比較制冷劑的效率，但在現(xiàn)實(shí)世界又無法實(shí)現(xiàn)。實(shí)際循環(huán)的效率卻又要考慮傳熱傳質(zhì)性質(zhì)及制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。. 卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán)是一種完全可逆的理論循環(huán)。圖 5表示卡諾循環(huán)。卡諾循環(huán)的效率公式是：COP = TR /(TO - TR)式中TR是絕對(duì)蒸發(fā)溫度，TO是絕對(duì)冷凝溫度。請(qǐng)注意制冷劑不是公式的一部分。建立制冷劑模型并計(jì)算理論性能是可能的，但如果考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和部件效率等的工程實(shí)際情況，談制冷劑的效率就是將蘋果和蘋果進(jìn)行比較，沒有任何價(jià)值。相對(duì)于不同的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制冷劑的最佳效率是各不相同的。任何根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來分析哪種制冷劑的效率最

36、高的做法，這都是沒有意義的 。圖 5 卡諾循環(huán)4.3.4. 換熱性質(zhì) 制冷的主要目的是將熱量從不需要的地方轉(zhuǎn)移到需要的地方（或轉(zhuǎn)移到至少不會(huì)有問題的地方）。此過程換熱是關(guān)鍵。制冷劑可能因其強(qiáng)的換熱性能，而使得理論效率很高。好的換熱效果使得換熱器的傳熱溫差小，從而使壓縮機(jī)耗功減小，效率提高。有許多因素影響換熱。有幾個(gè)因素如管路設(shè)計(jì)、材料和流量（雷諾數(shù)）和制冷系統(tǒng)自身有關(guān)。制冷劑有三個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)影響系統(tǒng)的總體換熱能力。它們是粘度()、比熱(cp)和導(dǎo)熱系數(shù)()。這些參數(shù)在換熱器設(shè)計(jì)時(shí)用于計(jì)算普朗特?cái)?shù)(Pr=·cp/)。制冷劑的選擇目標(biāo)是單位制冷劑能夠攜帶很多熱量（比熱大）且熱量傳遞容易（導(dǎo)

37、熱系數(shù)高），也希望容易增加紊流（低粘度）而減小運(yùn)送流體時(shí)的功耗。 換熱討論 市場(chǎng)上一般認(rèn)為R-123是效率最高的制冷劑。這種說法是基于不考慮制冷劑換熱性質(zhì)的理論模型。該模型假定在規(guī)定的設(shè)計(jì)工況下熱量會(huì)完全傳遞 。事實(shí)上R-134a的換熱性質(zhì)比R-123更好(參見表1 -制冷劑性質(zhì)，對(duì)比粘度和導(dǎo)熱系數(shù))。從而使換熱器中的傳熱溫差更小，在相同的制冷量下所要求壓比就小。較小的壓比將減少功率消耗，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。4.3.5. 臭氧消耗潛值(ODP) ODP是一種物質(zhì)破壞大氣臭氧層的一個(gè)指數(shù)。表 1 列出了許多常用制冷劑的ODP值。請(qǐng)注意R-11和R-12的破壞潛值最大(1.0).制冷劑的ODP不影響制冷

38、劑的性能，但卻也是一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)。所有具有臭氧破壞潛值的制冷劑都已經(jīng)或?qū)⒁凑彰商乩麪栕h定書的要求淘汰。任何新的制冷劑或制冷產(chǎn)品的開發(fā)都要求對(duì)臭氧層無破壞作用。ODP討論 R-22是一種HCFC，ODP為0.055. R-22在發(fā)達(dá)國(guó)家已被限量生產(chǎn)，在美國(guó)要求在2010年停止在新設(shè)備中的使用。 當(dāng)前，R-22是最常用的制冷劑，仍然沒有清晰的替代物。R-22的低ODP值使得整個(gè)制冷工業(yè)正呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。4.3.6. 全球變暖潛值(GWP) GWP是一種物質(zhì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的一個(gè)指數(shù)。GWP是在100年的時(shí)間框架內(nèi)，制冷劑的溫室效應(yīng)對(duì)應(yīng)于相同效應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量。二氧化碳被作為參照氣體，是因?yàn)槠鋵?duì)全球變

39、暖的影響最大。烴類制冷劑的GWP值一般比二氧化碳高，但排放量小很多。GWP討論 R-134a是一種HFC制冷劑. HFC族是京都議定書中關(guān)于溫室氣體清單中六類化學(xué)制品中的一類。 這意味著試圖滿足京都議定書的國(guó)家必須仔細(xì)考慮如何使用HFC族制冷劑，但就京都議定書的要求而言，并沒有說要淘汰HFC族制冷劑。 現(xiàn)在或?qū)矶疾荒苷fHFC族物質(zhì)不是一個(gè)可行的替代方案。關(guān)于制冷劑溫室效應(yīng)的一個(gè)更科學(xué)的指標(biāo)是TEWI。制冷劑的GWP并不排斥其使用，但在評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)予以考慮。更重要的指標(biāo)是TEWI (總當(dāng)量變暖影響)，這將在隨后討論. 4.3.7. 材料相容性 制冷劑是否和制冷回路中的其他物質(zhì)起反應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)是

40、非常重要的。制冷劑將和銅、鋼、冷凍油、墊片和電機(jī)絕緣層等相接觸。所有這些物質(zhì)都應(yīng)仔細(xì)確認(rèn)和制冷劑的相容性。外來物質(zhì)如濕氣也應(yīng)當(dāng)加以考慮。CFC族制冷劑的一個(gè)重要好處是穩(wěn)定和不易起反應(yīng)。這有利于和其他材料的相容性。不幸的是，CFC族制冷劑的這種固有的穩(wěn)定性和很長(zhǎng)的大氣壽命是導(dǎo)致其被淘汰的一個(gè)原因。當(dāng)使用對(duì)環(huán)境更友好的制冷劑時(shí)，材料相容性的挑戰(zhàn)一般會(huì)增加。材料相容性討論在大部分情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)制冷系統(tǒng)時(shí)，材料的相容性都能夠預(yù)先確定。但在將老系統(tǒng)置換成新制冷劑時(shí)，改造技師有責(zé)任仔細(xì)考慮材料的相容性。當(dāng)將CFC制冷劑換成HCFC-123和 HFC134a時(shí)，考慮的重點(diǎn)應(yīng)是材料相容性，因?yàn)镠CFC-1

41、23與R-11制冷機(jī)中的絕緣層和墊片一點(diǎn)也不相容。已經(jīng)找到了許多同時(shí)與R-11或R-123相容的材料，新R-11制冷機(jī)中都已經(jīng)使用了這些新材料，這避免了將R-11換成R-123時(shí)的大量改造費(fèi)用。 今天，幾乎還有一半的CFC制冷機(jī)仍在使用。許多將在其使用壽命結(jié)束時(shí)替換掉。這些老機(jī)器如果考慮改造的話，應(yīng)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。原用材料和HCFC-123不相容的制冷機(jī)在改造時(shí)會(huì)花費(fèi)巨大的費(fèi)用。. 和電機(jī)繞組的相容性 很多壓縮機(jī)使用的是閉式電機(jī)，與起冷卻作用的制冷劑直接接觸。 制冷劑和絕緣層會(huì)互相影響，制冷劑會(huì)從絕緣層中析取聚合物，或者是絕緣層吸收制冷劑。當(dāng)聚合物被析出時(shí)，絕緣層會(huì)變脆、分層和其他

42、方面退化，這些變化將導(dǎo)致電機(jī)失效。析出的聚合物會(huì)沉積在制冷系統(tǒng)的其他地方，使流動(dòng)變粘或引起阻塞。 如果制冷劑被絕緣層吸收，絕緣層的介電強(qiáng)度和物理性狀會(huì)下降。當(dāng)繞組變熱時(shí)，制冷劑的快速釋放會(huì)使絕緣層起泡而導(dǎo)致繞組過早失效。 磁性線圈的絕緣層一般是一種熱烤琺瑯。與和空氣接觸不一樣，琺瑯和制冷劑接觸時(shí)絕緣性能會(huì)下降。所以在充注制冷劑前后測(cè)量的繞組絕緣電阻值將會(huì)顯著不同。要特別關(guān)注基于所選制冷劑認(rèn)真考慮電機(jī)的絕緣。當(dāng)更換制冷劑時(shí)也要特別注意原設(shè)計(jì)中所用絕緣材料和新制冷劑的相容性。 . 和橡膠及塑料的相容性 墊片、O形圈等可能是用橡膠制成. 制冷劑、冷凍油或兩者的混和物可能會(huì)析取橡膠成分而

43、使橡膠的性質(zhì)發(fā)生不利變化。這將導(dǎo)致橡膠的收縮或膨脹變形而使墊片失效。部分氯丁橡膠在HFC制冷劑中會(huì)收縮，而丁腈橡膠和R-123接觸時(shí)會(huì)膨脹。制冷劑對(duì)塑料的影響一般隨著制冷劑分子中氟原子的減少而減小。 . 制冷劑和金屬的相容性 烴類制冷劑與金屬接觸時(shí)一般非常穩(wěn)定。 在諸如極熱的極端條件下，制冷劑和金屬會(huì)起反應(yīng)。通過提高溫度，ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)97 提供了一種材料相容性加速壽命實(shí)驗(yàn)方法。在Imagination Resources Inc.公司所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，按照標(biāo)準(zhǔn)97的程序， R-12、R-500、R-123 及R-134a與銅、鋼、鋁、太陽牌4GS油進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，只有R-

44、123 顯示出不相容的跡象。鹵代烴制冷劑在含水時(shí)會(huì)水解形成酸性物質(zhì)，對(duì)金屬有腐蝕作用。和油形成的混合物能夠溶解銅，然后沉積在溫度較高的鋼鐵部件上，形成一層銅膜，這就是銅鍍現(xiàn)象.4.3.8. 冷凍油和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，制冷系統(tǒng)的機(jī)械部件必須進(jìn)行潤(rùn)滑。這些部件包括整個(gè)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)和各種閥門 (含熱力膨脹閥)。好冷凍油的目標(biāo)是保護(hù)運(yùn)動(dòng)零件、增加壓縮機(jī)內(nèi)部的密封性（與粘度有關(guān)）、與制冷劑及系統(tǒng)中其他材料化學(xué)相容、在制冷劑中的溶解度低且是安全的。在干式制冷回路中(即直接膨脹式參見16頁(yè) 蒸發(fā)器溫度滑差)，冷凍油經(jīng)常隨制冷劑在回路中流動(dòng)，并沿路對(duì)部件進(jìn)行潤(rùn)滑。在進(jìn)行管路設(shè)計(jì)時(shí)必須注意確保油能回到壓縮機(jī)而不

45、會(huì)積存在回路的某些地方。在滿液式制冷系統(tǒng)中，油很容易積存在蒸發(fā)器中而不能回到壓縮機(jī)，油的積存也會(huì)使蒸發(fā)器的換熱效率下降。滿液式系統(tǒng)中一般有回油系統(tǒng)來將冷凍油從制冷劑中分離出來（如油分離器），并讓油回到壓縮機(jī)。因?yàn)橄Ｍ鋬鲇秃椭评鋭┗烊? 兩者必須相容。冷凍油包括礦物油、烷基苯油、聚酯油(POE)、聚烯醇油、改性聚烯醇油和乙烯醚油。商用空調(diào)中最熟悉的兩種油是礦物油和聚酯油(POE)。礦物油是天然的（從原油提煉）。聚酯油(POE)是用酒精合成制得的。冷凍油討論 將負(fù)壓的R-11制冷機(jī)轉(zhuǎn)換成R-123時(shí)，原來的CFC制冷劑使用的是礦物油。這些油在整個(gè)制冷回路中流動(dòng)，接觸到了回路中的幾乎所有內(nèi)部表面。

46、新的HCFC-123制冷劑要求使用合成油如POE。POE 冷凍油與R-123是相容的，與礦物油卻不相容。轉(zhuǎn)換時(shí)的挑戰(zhàn)是，在充注新POE 冷凍油之前怎樣才能完全清除掉原先的礦物油？通過采用適當(dāng)?shù)母鼡Q程序，以及利用在POE 冷凍油中加入添加劑來增強(qiáng)與殘留礦物油的相容性的方法，可以克服這個(gè)問題。. 制冷劑和冷凍油的相容性制冷劑和冷凍油的相容性對(duì)制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行和壽命都有非常重要的影響。CFC制冷劑一般用礦物油作為冷凍油。制冷劑中的氯原子提供了良好的抗磨性，因而在礦物油中不要或只需很少的添加劑。礦物油和POE油是不相容的。盡管一般條件下不會(huì)存在這兩種油的混和物，但在系統(tǒng)更換制冷劑時(shí)這種

47、情況卻可能出現(xiàn)。HCFC 制冷劑既可用礦物油也可用合成油。有時(shí)加入添加劑來增強(qiáng)冷凍油的性能。HFC 制冷劑大多使用合成冷凍油，如POE油。. POE油和水POE油的吸濕性比礦物油強(qiáng)得多。濕氣在制冷回路中是有害的，因?yàn)闈駳饽芘c碳一起形成碳酸，可能造成冰堵或銅鍍。應(yīng)特別注意不讓POE 冷凍油暴露在大氣中以免吸收濕氣。4.3.9. 臨界點(diǎn) 圖 6 - 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)是壓焓圖(P-H)上不能區(qū)分制冷劑到底是液體還是氣體的點(diǎn)。在此點(diǎn)時(shí)液體和氣體的溫度、密度和成分都相同。臨界點(diǎn)的性質(zhì)用臨界密度、臨界壓力、臨界比容和臨界溫度來表征。當(dāng)在臨界點(diǎn)以上運(yùn)行時(shí)，不可能出現(xiàn)單獨(dú)的液相，制冷劑在制冷循環(huán)中不

48、會(huì)冷凝成液體。研究表明當(dāng)壓縮二氧化碳時(shí)，排氣溫度就可能是在臨界點(diǎn)以上。在低于但靠近臨界點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，會(huì)比較難于壓縮，導(dǎo)致效率很低，制冷量很小。臨界點(diǎn)討論在許多應(yīng)用中都認(rèn)為R-410A是R-22的優(yōu)先替代工質(zhì)。但和R-22的臨界溫度96°C相比，R-410A的臨界溫度只有70°C。當(dāng)空冷產(chǎn)品用于高溫環(huán)境時(shí)，這一點(diǎn)是一個(gè)問題。比如在美國(guó)東南部，環(huán)境設(shè)計(jì)條件經(jīng)常是40°C以上，加上14°C的制冷劑傳熱溫差后，R410A的溫度距臨界點(diǎn)的溫差為16°C，非?？拷€的圓頂，只有很小的冷凝余地，將導(dǎo)致效率的降低。如此，標(biāo)準(zhǔn)工況下一臺(tái)R-410A的5冷噸的冷凝機(jī)

49、組，在上述工況下會(huì)衰減成3.5冷噸一點(diǎn)也不奇怪。這也說明R-410A用于風(fēng)冷熱泵是不合適的。4.3.10. 溫度滑差 溫度滑差是隨著非共沸制冷劑如R-407C 和R-410A 的使用而出現(xiàn)的一個(gè)新名詞。 非共沸制冷劑由幾種制冷劑組份混和而成，其性質(zhì)不象單組份制冷劑。 溫度滑差定義為在蒸發(fā)器或冷凝器中制冷劑相變開始和結(jié)束時(shí)的溫度差值(單位為 °C)，此差值中不包含過冷度或過熱度。例如R-407C由R-32 (標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-52°C)、R-125(標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-49°C)和R-134a(標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-26°C)組成， 當(dāng)R-407C沸騰時(shí)（即蒸發(fā)過程），R-32最先沸騰

50、，剩下液體各組份的比例會(huì)發(fā)生變化，使得平均沸點(diǎn)將會(huì)不同，此過程稱為分餾。分餾過程中平均沸點(diǎn)的變化值就是溫度滑差. 圖 7 - R-134a/32混和物的非共沸特性圖 7表示R-134a/32混和物在R-32的含量從0 到100%變化時(shí)的非共沸特性。在圖上劃一條垂線，垂線分別與液體線和蒸氣線相交所得得溫度差值就是該濃度時(shí)的溫度滑差. . 蒸發(fā)器中的溫度滑差 空調(diào)中蒸發(fā)器由兩種主要型式：干式（也叫直膨式）和滿液式. 干式蒸發(fā)器的制冷劑走管內(nèi)，水（制冷機(jī)）或空氣（直膨盤管）走管外。滿液式蒸發(fā)器用于制冷機(jī)，水走管內(nèi)，制冷劑走殼程。圖 8 -干式蒸發(fā)器干式蒸發(fā)器比滿液式蒸發(fā)器更適應(yīng)制冷劑

51、的溫度滑差，但作為一個(gè)系統(tǒng)其效率比較低。圖8為干式蒸發(fā)器.制冷劑流過熱膨脹裝置（如熱力膨脹閥），霧化成細(xì)小的液滴進(jìn)入蒸發(fā)器管內(nèi)。細(xì)小液滴的表面積很大，從管外的冷凍水或空氣中吸收熱量。有溫度滑差的非共沸制冷劑在管內(nèi)分餾，沸點(diǎn)低的組份先蒸發(fā)，接著是其他組份。干式蒸發(fā)器所具有大過熱度將確保所有制冷劑組份蒸發(fā)變成氣體，使得制冷劑各組份的比例保持不變。圖 9 - 滿液式蒸發(fā)器圖9是滿液式蒸發(fā)器，所有換熱管浸泡殼程的制冷劑液體中。管內(nèi)冷凍水的熱量使制冷劑蒸發(fā), 壓縮機(jī)吸氣口抽出殼體上部排出的制冷劑氣體。其過程很象火爐上水壺中的水被燒開。非共沸制冷劑在滿液式蒸發(fā)器中的問題是：低沸點(diǎn)組份將先蒸發(fā)并被壓縮機(jī)吸走

52、，使得制冷劑各組份的質(zhì)量比例無法維持。溫度滑差討論 R-22有兩種最可能的替代物：R-407C 和 R-410A.這兩種物質(zhì)都是非共沸的，R-407C的溫度滑差是4.4°C，而R-410A的溫度滑差只有0.55°C。R-407C的大溫度滑差實(shí)際上意味著只能用于總體效率較低的干式系統(tǒng)。 R-410A可以用于滿液式系統(tǒng)，盡管需要重新設(shè)計(jì)所有部件包括壓縮機(jī) (R-410A的壓力比R22高得多), 但對(duì)于新系統(tǒng)而言卻是較好的選擇。. 非共沸制冷劑的服務(wù)問題 由于非共沸制冷劑的分餾特性，機(jī)組發(fā)生泄漏時(shí)就會(huì)有一個(gè)問題：到底是哪種組份漏出去了？說各組份按設(shè)計(jì)質(zhì)量比例泄漏顯

53、然是憑想象。機(jī)組發(fā)生泄漏時(shí)，維修時(shí)的一個(gè)辦法是把制冷劑全部放掉再重新充注已知正確質(zhì)量比例的新制冷劑，此方法因費(fèi)用問題并不總是可行。如果泄漏量小，實(shí)驗(yàn)表明直接添加新制冷劑對(duì)系統(tǒng)性能影響不大。 根據(jù)一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究,一個(gè)R-407C制冷系統(tǒng)泄漏掉其充注量12.5%的制冷劑，然后直接添加質(zhì)量比例正確的新制冷劑，同樣的過程重復(fù)四次，最后，原始充注量的一半進(jìn)行了更換。表2是測(cè)得的制冷劑原始濃度和經(jīng)反復(fù)排放添加后的最終濃度。表 3 是經(jīng)反復(fù)排放添加后的系統(tǒng)性能損失結(jié)果. 杜邦公司用理論推算也得到了相似的結(jié)果（性能下降9%）。表 2 不同位置的原始和最終比例位置HFC-32/HFC-125/HFC-134a 質(zhì)

54、量百分比 % 原始比例4次反復(fù)添加后的最終比例貯液器入口23.2/25.5/51.320.1/22.6/57.3貯液器出口22.9/25.3/51.820.0/22.6/57.4蒸發(fā)器入口29.7/30.8/39.526.8/28.4/44.8 蒸發(fā)器出口22.1/24.9/53.019.9/22.5/57.6冷凝器入口25.0/26.6/48.421.6/23.6/54.9冷凝器出口24.2/26.1/49.721.4/23.5/55.0表 3 反復(fù)添加后的性能下降值參數(shù)下降%（用R-407C 濃度計(jì)算）下降% （用真實(shí)濃度計(jì)算）制冷量2.711.0COP1.03.9容積制冷量3.08.0充注非共沸制冷劑應(yīng)更注意保證加入的是液體，要求使用只讓液體加入的特制罐子。罐中剩余的制冷劑不能再用。4.3.11. 音速 音速對(duì)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說是重要的，因?yàn)樗鼪Q定了制冷劑流動(dòng)的速度限制。趨近音速會(huì)產(chǎn)生激波，可能損壞設(shè)備。離心壓縮機(jī)入口制冷劑氣體速度如果接近音速(Mach=1.0)是不合理的。溫度上升音速增加，而壓力升高音速下降。表1示出了常用制冷劑的音速。音速討論 90年代中期， CFC 制冷劑被禁用，原來生產(chǎn)R-12