《城市軌道交通車輛空調(diào)》 課件 2.3 制冷劑2

第2章城軌車輛空調(diào)基礎知識城軌車輛空調(diào)濕空氣2.1城軌車輛客室內(nèi)空氣參數(shù)的確定2.2制冷劑2.3CONTENTS目錄潤滑油2.4制冷劑2.3

2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)2.氟利昂R32是一種熱力學性能優(yōu)異的氟利昂替代物，具有較低的沸點，蒸汽壓和壓力比較低，制冷系數(shù)較大，臭氧耗損值為零，溫室效應系數(shù)較小等特點，是HCFC-22(CHCIF2)比較理想的替代品。R32是二氟甲烷的簡稱，是一種鹵代經(jīng)（化學式:CHF)，R32也是鹵代甲烷的一種。它是甲烷的四個氫原子中的兩個被氟原子代替形成的化合物。(2)R322.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R32在常溫下為無色、無臭氣體，在自身壓力下為無色透明液體，或加壓壓縮成液體，并呈無色透明狀態(tài)，無毒、可燃。分子量:52.024，沸點:(101.13Kpa)-51.7℃，熔點:-136℃，蒸氣壓:1518.92kPa，21.1℃，密度:2.72kg/m3，15℃、2.163kg/m3，21.1℃2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)臨界溫度:78.25℃，臨界壓力:5.808Mpa，臨界密度:0.43g/ml，沸點時的蒸發(fā)潛勢:390.5KJ/KG℃，水中溶解度:(25℃)0.44%，液體熱:2.3525℃，[KJ/(kg·℃)]，其破壞臭氧層值（ODP）為0，溫室效應值(GWP）為0.11R32在自身壓力下為無色透明液體，易溶于油，難溶于水，主要是替代HCFC-22，作復配中低溫混合致冷劑。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)“R134a屬于HFC類物質(zhì)，是一種新型制冷劑，R134a

作為R12的替代制冷劑而提出，它的許多特性與R12很接近，R134a也被用于離心式制冷機中，作為R11的替代制冷劑。目前，上海地鐵2號線、廣州地鐵1號線車輛空調(diào)機組制冷劑采用R134a。(3)

R134aR134a2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R134a的臨界壓力比R12略低，溫度及液體密度均比R12略小，標準沸點略高于R12液體，氣體的比熱容均比R12大。兩者的飽和蒸氣壓在低溫時R134a略低，大約在17°C

時相等，高溫時R134略高。因此，一般情況下，R134a

的壓比要略高于R12，但它的排氣溫度比R12低，對壓縮機工作更有利。兩者的黏性相差不大。R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別與R12一樣，

為Al，是很安全的制冷劑。與R12相比，R134a具有優(yōu)良的遷移性質(zhì)，其液體及氣體的熱導率顯著高于R12；研究表明，在蒸發(fā)器和冷凝器中，R134a

的傳熱系數(shù)比R12分別要高35%

~

40%和25%~35%。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R134a與礦物潤滑油不相溶，但在溫度較高時，能完全溶解于多元烷基醇類（PAG）和多元醇酯類（POE）合成潤滑油在溫度較低時，只能溶解于POE合成潤滑油。R134a的化學穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R12要強得多，這對制冷系統(tǒng)很不利。即使少量水分存在，在潤滑油等的一起作用下，將會產(chǎn)生酸、CO或CO2，將對金屬物

產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”現(xiàn)象。而且，不能用與R12相同的干燥劑，必須用與R134a相容的干燥劑，如XH-7或XH-9型分子篩。因此，R134a

對系統(tǒng)的干燥和清潔性要求更高。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)與其他HFC類制冷劑一樣，

R134a

分子中不存在氯原子，應該用專門適合于Rl34a檢漏儀檢漏。R134對鋼、鐵、銅、鋁等金屬均未發(fā)現(xiàn)有相互化學反應的現(xiàn)象，僅對鋅有輕微的作用。R134a對塑料無顯著影響，除了對聚苯乙烯稍有影響外，其他的大多可用。和塑料相比，合成橡膠受R134a的影響略大，特別是氟橡膠。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)(4)R407C常溫常壓下，R407C是一種不含氨的氟代烷

非共沸混合制冷劑，它是作為R22的替代物而提出的，為無色氣體，有輕微的氣味；化學穩(wěn)定性好，與活潑金屬，堿金屬、堿土金屬（如鋁、鋅、鋇等）不相容。R407C是環(huán)保型制冷劑，用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)廣州地鐵2號線車輛和深圳地鐵車輛空調(diào)機組均采用新型環(huán)保制冷劑R407c。在壓力為

1標準大氣壓時，其泡點溫度為-43.4°C，露點溫度為-36.1°C，與R22的沸點較接近。與其他HFC制冷劑一樣，R407c也不能與礦物潤滑油互溶，但能溶解于聚酯類合成潤滑油。在空調(diào)工況（蒸發(fā)溫度約7°C）下，R407c容積制冷量及制冷系數(shù)比R22略低（約5%）。研究表明因此，將R22的空調(diào)系統(tǒng)換成R407C，只要將潤滑油和制冷劑改換就可以了，而不需要更換制冷壓縮機，這是R407C作為R22替代物的最大優(yōu)點。但在低溫工況（蒸發(fā)溫度<-30°C）下，雖然其制冷系數(shù)比R22低得不多，但它的容積制冷量比R22要低得多（約20%），這一點在使用時要特別注意。此外，由于R407c的泡點、露點溫差較大，在使用時最好將熱交換器做成逆流形式，以充分發(fā)揮非共沸混合制冷劑的優(yōu)勢.2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)制冷劑R290，即丙烷，是一種可以從液化氣中直接獲得的天然碳氫制冷劑。3.R290與氟利昂這種人工合成制冷劑相比，天然工質(zhì)R290的分子中不含有氯原子，因而ODP值為零，對臭氧層不具有破壞作用。此外，與同樣對臭氧層無破壞作用的HFC物質(zhì)相比，R290的GWP值接近0，對溫室效應沒有影響。目前在德國R290已經(jīng)用于家用熱水器和空調(diào)系統(tǒng)中。目前，我國空調(diào)行業(yè)使用較多的制冷劑是HCFC物質(zhì)R22。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)R290與R22的標準沸點、凝固點、臨界點等基本物理性質(zhì)非常接近，具備替代R22的基本條件。在飽和液態(tài)時，R290

的密度比R22小，因此相同容積下R290的灌注量更小，試驗證明相同系統(tǒng)體積下R290

的灌注量是R22的43%左右。另外，由于R290的汽化潛熱大約是R22的2倍左右，因此采用R290的制冷系統(tǒng)制冷劑循環(huán)量更小。R290具有良好的材料相容性，與銅、鋼、鑄鐵、潤滑油等均能良好相容。雖然R290具有上述優(yōu)勢，但其“易燃易爆”的缺點是目前限制其大規(guī)模推廣的最大阻碼。R290與空氣混合能形成爆炸性混合物遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。提高R290安金性的手段包括減小蒲裝量、隔絕省火源、防止制冷利泄漏及提高遭漏后的安全防控能力等。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)氟里昂制冷劑的使用推動了制冷技術(shù)的迅速發(fā)展。由于氟里昂具有許多的優(yōu)點，所以它發(fā)展很快，目前廣泛使用的有R11、R12、R13、R22、R113、R114等。氟里昂是用氟、氯、溴等部分或全部取代飽和碳氫化合物中的氫而生成的新化合物的總稱。其中不含氫的氟里昂稱作氯氟化碳，寫成CFCs，是公害物質(zhì)，屬于限制和禁用的物質(zhì)；含氫的，氟里昂稱作氫氯化碳，寫成HCFC，是低公害物質(zhì)，屬于過渡性物質(zhì)；而不含氯的氟里昂稱作氫氟化碳，寫成HCF，是無公害物質(zhì)，正是人們要研究和開發(fā)的替代物。3．新型制冷劑代替劑2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)現(xiàn)在的制冷系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)，日常生活中不可缺少的一部分。隨著科學的進步，人們對環(huán)境問題越來越重視。隨著《京都議定書》和《蒙特利爾議定書》的簽訂，現(xiàn)有含氟制冷劑的淘汰成為必然。HCFCs類制冷劑由于其消耗臭氧潛能值（ODP）和全球變暖潛能（GWP）較高，即將面臨淘汰。中國作為發(fā)展中國家，將按哥本哈根修正案的要求，履行淘汰HCFC等消耗臭氧層物質(zhì)的義務，將在2030年徹底停止HCFCs類制冷劑的使用。目前我國是世界上最大的HCFC22（R22）生產(chǎn)國和使用國，尋找合適的HCFCs替代物的任務迫在眉睫。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)目前，新一代制冷劑替代的研究，以環(huán)境安全為前提，主要存在兩個方向一個是尋找新的零臭氧消耗潛能值(ODP)和低全球變暖潛力(GWP)的制冷劑，如美國聯(lián)合信號公司的共沸混合物Ｒ410A，杜邦公司的Ｒ1234yf和Ｒ1234ze另一個是退回到自然工質(zhì)。自然工質(zhì)的代表就是CO2，CO2作為制冷劑被人類使用具有很長的歷史，它具有很多優(yōu)點，例如無毒、環(huán)保、安全、價格低廉，并且具有極佳的熱力性質(zhì)等。但由于其運行壓力高，系統(tǒng)效率偏低等缺點，在一定程度上限制了它的進一步發(fā)展，如何降低運行壓力，提高系統(tǒng)效率成為CO2制冷劑的研究重點;

另一方面，“零ODP”、“低GWP”的人工制冷劑如Ｒ1234yf、Ｒ152a、Ｒ161等盡管也有其自身優(yōu)勢，但是低可燃性、加工復雜以及價格昂貴等缺點也必須要得以解決。2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)經(jīng)過國際社會討論通過，對GWP值＞150的HFCs進行限制。目前主要研究的單一新型制冷劑主要包括HFOs、HCs、天然制冷劑，其性能如表3所示：2.3.4常用制冷劑的性質(zhì)表3所列出的制冷劑其環(huán)保性滿足規(guī)范要求，然而上述三類制冷劑往往存在一些顯而易見的缺點，制約這這些環(huán)保制冷劑目前的廣泛應用。對于HFOs類制冷劑對于HCs類