制冷劑完整分

制冷劑制冷系統中循環(huán)流動的工作介質叫制冷劑(又稱制冷工質)，它在系統的各個部件間循環(huán)流動以實現能量的轉換和傳遞，達到制冷機向高溫熱源放熱；從低溫熱源吸熱，實現制冷的目的。1、制冷劑發(fā)展歷史1834年美國人珀金斯發(fā)明世界上第一臺制冷機，采用的制冷劑為乙醚(CH3OCH3)。1866年二氧化碳(CO2)被用作制冷劑。1872年波義耳發(fā)明以氨(NH3)為制冷劑的壓縮機。1876年使用二氧化硫(SO2)為制冷劑。氯甲烷(CH3Cl)在1878年開始使用。到20世紀30年代，一系列的鹵代烴，美國杜邦公司稱其為鹵代烴(Freon)的制冷劑相繼問世。鹵代烴12(即R12)于1931年，R11于1932年，R114于1933年，R113于1934年，R22于1936年，R13于1945年，R14于1955年陸續(xù)出現。20世紀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。20世紀80年代的CFC問題的出現及其替代技術的發(fā)展。ODP-OzoneDepletionPotential

臭氧消耗潛能以CFC-11的值1.000作基準，來表示制冷劑消耗大氣臭氧分子潛能的程度

GWP-GlobalWarmingPotential

溫室效應指數是衡量制冷工質對氣候變暖影響的指標值。當選用CFC-11的值作為基準值1.0時，稱為HGWP。近年來人們將作用100年的CO2作為基準，并將CO2的溫室效應潛能值訂為1.0，稱為GWP或GWP100

2,制冷劑的環(huán)保指標

常見制冷劑的環(huán)保指標TEWI（TotalEquivalentWarmingImpact)是綜合反映一臺機器對全球變暖所造成影響的指標值。其計算方法如下:TEWI=m

l

GWP

n+E

n

β

其中,GWP是以CO2為基準,m是系統中工質總質量(kg)，l為工質的年泄漏率(%)，n指系統運行年限(年)，E代表系統每年的能耗(kWh)，β

體現每度電CO2的釋放量(kg/kWh)。TEWI包括直接排放效應和間接排放效應。前者指計算年限內泄漏的制冷劑相當于多少公斤CO2的積聚效果，后者體現產生1kWh電由燃料燃燒所釋放的CO2量。需要指出的是，間接溫室效應對各個國家而言是不同的，取決于該國火力發(fā)電和水力發(fā)電的比例以及火力發(fā)電的全廠熱效率。LCCP（LifeCycleClimatePerformance）在TEWI基礎上補充了制冷機和制冷劑生產及報廢過程中的能耗引起的溫室效應。2、制冷劑的種類和編號根據制冷劑的分子結構可將制冷劑分為無機化合物和有機化合物根據制冷劑的組成可分為單一制冷劑和混合制冷劑根據制冷劑的物理性質可將制冷劑分為高溫(低壓)、中溫(中壓)、低溫(高壓)制冷劑。

無機化合物：氨、水、二氧化碳鹵代烴：氟利昂碳氫化合物：甲烷、乙烷、丙烷

混合制冷劑：共沸和非共沸其他烴類：乙烯、丙烯高溫(低壓)、中溫(中壓)、低溫(高壓)制冷劑————按制冷劑標準沸點的不同區(qū)分類別ts（°C）環(huán)境溫度在30°C時的冷凝壓力（bar)制冷劑高溫（低壓）制冷劑1>0約<3R11,R113,R114,R21中溫（中壓）制冷劑2-60-0約在3-20R12,R22,R717,R142,R502低溫（高壓）制冷劑3<-60約>20R13,R14,R503,烷,烯1離心式制冷機的空調系統2普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷系統,-60°C以上3覆疊式裝置的低溫級舉例（1）無機化合物

無機化合物用序號700表示，化合物的分子量（取整數部分）加上700就得出其制冷劑的編號。例如，氨的分子量為17，其編號為R717。二氧化碳和水的編號分別為R744和R718。（2）鹵代烴-氟利昂CmHnFpClqBrr，其原子數m、n、p、q、r之間的關系式為2m+2=n+p+q+r。命名：R（m-1）（n+1）pBr，如：CF2Cl2為R12，C2H2F4為R134，CF3Br為R13B1。

環(huán)狀衍生物的編號的規(guī)則相同，只在字母R后加一個字母C，如C4F8為RC318。同分異構體相同編號，而隨著同分異構變得愈來愈不對稱，附加小寫a、b、c等。如CH2FCH2F，編號為R152；它的同分異構體分子式為CHF2CH3，編號為R152a。

近來，常常根據制冷劑的化學組成表示制冷劑的種類。不含氫的鹵代烴稱為氯氟化碳，寫成CFC；含氫的鹵代烴稱為氫氯氟化碳，寫成HCFC；不含氯的鹵代烴稱為氫氟化碳，寫成HFC；碳氫化合物寫成HC；CFC、HCFC、HFC、HC等后接數字或字母的編制方法同國家標準GB7778-87規(guī)定一致。如，R12屬氯氟化碳化合物，表示成CFC-12；R22、R134a、R170分別表示成HCFC-22、HFC-134a、HC-170。

鹵代烴-氟利昂(2)CFC，氯氟烴性能穩(wěn)定，可進入平流層只有受紫外線照射方分解出Cl離子對臭氧層破壞作用較大HCFC，氫氯氟烴相對不穩(wěn)定，到達平流層前已經分解對臭氧層破壞作用較小鹵代烴-氟利昂(3)(4)甲烷族氟利昂CFC96.1.1全面限制HCFC2030.1.1全面限制HFCODP=0HCC有毒PCC強毒PFCODP=0甲烷乙烷(5).乙烷族

氟利昂CFC96.1.1全面限制HCFC2030.1.1全面限制HFCODP=0HCC有毒PCC強毒PFCODP=0氟利昂的性質氟利昂的性質(2)（3）碳氫化合物

飽和碳氫化合物制冷劑中甲烷、乙烷、丙烷的編號方法與鹵代烴相同。例如乙烷的分子式為C2H6，編號為R170。丁烷編號特殊，正丁烷的編號為R600，異丁烷的編號為R600a。

非飽和碳氫化合物制冷劑主要有乙烯、丙烯等烯烴，它們的編號規(guī)則中，字母R后面的第一位的數字定為1，接著的數字編制與鹵代烴相同。例如乙烯、丙烯的分子式分別為C2H4、C3H6，編號分別為R1150、R1270。非飽和鹵代碳氫化合物的編號方法與此相同。

（4）混合制冷劑

為什么要使用混合工質？

----調節(jié)沸點共沸工質：混合后沸點高于和低于各組分沸點非共沸工質：混合沸點在各組分之間----調節(jié)熱力性能高沸點組分中加入低沸點組分，qv提高反之，COP提高已經商品化的共沸制冷劑，依應用先后在R500序號中順次地規(guī)定其編號：R500

R12/R152a(73.8/26.2mass%)R502

R22/R115(48.8/51.2mass%)已經商品化的非共沸制冷劑，依應用先后在R400序號中順次地規(guī)定其編號?；旌现评鋭┑慕M分相同，比例不同，編號數字后接大寫A、B、C等字母加以區(qū)別。

R404A

R125/143a/134a(44.0/52/4.0)R407C

R32/125/134a(23.0/25.0/52.0)共沸與非共沸混合物

Zeotropic&AzeotropicBlendsT01X12氣相區(qū)液相區(qū)P=定值T01X12氣相區(qū)液相區(qū)P=定值共沸點共沸Zeotropes非共沸AzeotropesABCBlBg非共沸與共沸制冷劑的特點共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)時有一定的蒸發(fā)溫度，且比單組分低在一定的蒸發(fā)溫度下，單位容積制冷量比單一工質容積制冷量大可使壓縮機排氣溫度降低化學穩(wěn)定性比單工質好全封閉壓縮機的電機繞組溫升小一定情況下可增大COP泄漏時組分不變非共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)或冷凝時溫度是變化的，能適應于變溫熱源增大制冷量（或COP）降低循環(huán)壓比，使單級壓縮獲得更低的溫度較少量的高沸點組分與較多量的低沸點組分混合，與低沸點工質相比，可提高COP，但制冷量會減小。反之可增加制冷量，而COP減小泄漏時組分發(fā)生變化非共沸混合制冷劑的制冷循環(huán)圖（5）其它烴類其它各種有機化合物規(guī)定按600序號編號，其編號是任選的。

3、制冷劑的選用原則

(1)熱力性質及其對循環(huán)的影響

要求制冷劑臨界溫度高TS12'3wcTkT0q0kpkp024特魯頓(Trouton)定律

壓縮終溫

粘性和導熱性

（2）制冷劑的化學、安全和環(huán)境性質熱穩(wěn)定性與水的溶解作用

和潤滑油的溶解性

對金屬和非金屬的作用

電絕緣性

毒性和可燃性

環(huán)境性能及指標：ODP/GWP/TEWI/LCCP一些制冷劑使用的最高溫度制冷劑最高使用溫度/℃制冷劑最高使用溫度/℃R11105R113105R12130R114120R13150R502150R22150R717150R123105R600a130R134a130R290130R404A150R407C150“冰堵”當R12液體中水分含量超過20-40mg/g時，由于節(jié)流閥節(jié)流后溫度下降，在R12中的溶解度減小，部分水析出并結冰，堵塞膨脹閥家用冰箱的毛細管只要結0.005克冰就足以冰堵。R2,R134a等含水時均易產生冰堵。與潤滑油的互溶性R134a與不同潤滑油的溶解性曲線不同制冷劑與與酯基油SE55的油溶解性曲線對金屬和非金屬的作用氨對鋼鐵無腐蝕作用，對銅、鋁或銅合金有輕微的腐蝕作用。但如果氨中含水，則對銅及銅合金（除磷青銅外）有強烈的腐蝕作用。鹵代烴類制冷劑對幾乎所有的金屬無腐蝕作用，只對鎂和含鎂超過2%的鋁合金有腐蝕。鹵代烴類制冷劑在含水情況下會水解成酸性物質，對金屬有腐蝕作用。所以，含水的制冷劑和潤滑油的混合物能夠溶解銅，當制冷劑在系統中與銅或銅合金接觸時，銅便會溶解在混合物中，然后沉積在溫度較高的鋼鐵部件上，形成一層銅膜，這就是所謂的鍍銅現象。鍍銅現象在壓縮機的曲軸的軸承表面，吸、排氣閥等光潔表面特別明顯，它會影響壓縮機的運動部件的配合間隙，以及吸排氣閥的密封，嚴重時使壓縮機無法正常工作。.“鍍銅”

–主要產生在閥板、活塞銷、氣缸等部位導致表面缺陷，運動件部隙減小，密封不良。R134a中的壓縮機鍍銅現象對橡膠等非金屬件的膨潤作用不同鹵代烴類制冷劑是一種很好的有機溶劑，很容易溶解天然橡膠和樹脂；使高分子材料變軟、膨脹或起泡。所以，在選擇制冷機的密封材料和電器絕緣材料時，不使用天然橡膠、樹脂化合物，而要用耐鹵代烴腐蝕的氯丁烯、氯丁橡膠、尼龍、塑料等材料。烴類制冷劑對金屬材料無腐蝕制冷劑的電絕緣性

在封閉式壓縮機中，電機的線圈與制冷機直接接觸，要求制冷劑應具有良好的電絕緣性能。電擊穿強度表示制冷劑電絕緣性能的一個指標。一些制冷劑氣體在壓力1

105Pa、溫度0℃是的電擊穿強度見表。值得說明的是雜質、潤滑油的存在會使制冷劑的電絕緣強度下降。毒性和可燃性分級

LFL——燃燒低限

TLV-TWA---低限值的時間加權平均值,即一個標準工作日8h，一周40h的時間加權平均濃度，在此條件下所有工人日復一日地工作無不良影響。

主要制冷劑的應用范圍

制冷劑使用溫度范圍壓縮機類型用途備注R717高、低溫活塞式、離心式冷藏、制冰普通制冷中的高溫為10℃-0℃；中溫0℃—-20℃；低溫-20℃

-60℃R134a高、中、低溫活塞式、回轉式、離心式冷藏、空調R22高、中、低溫活塞式、回轉式空調、冷藏、低溫R404A高、中、低溫活塞式、回轉式空調、冷藏、低溫R600a中溫活塞式、回轉式冷藏（電冰箱）R744高、低溫活塞式空調、低溫R12高、中、低溫活塞式、回轉式、離心式冷藏、空調4、CFC12及其替代物的性質R12-CF2Cl2(-29.8/-158)應用最廣的中溫制冷劑,多級活塞式系統中可達-70°C.ODP=1.0，GWP=7100無色,有芳香味,含量20%以上人感覺,毒性小,不燃,不爆,40°

C以上遇明火分解出極毒的光氣.在水中溶解度很小,一般不能超過0.005g/L(101.3kPa,30C).含有水份易造成“冰堵”現象,與水作用分解成鹽酸與氟酸,產生“鍍銅”現象.系統管路必須經過嚴格干燥,且須設干燥器.能跟礦物潤滑油以任意比互溶,大型壓縮機需對曲軸箱加熱.對金屬一般沒有腐蝕作用,但腐蝕鎂及含鎂超過2%的鋁鎂合金.對天然橡膠有膨潤作用.制冷機中使用含耐腐蝕的丁腈橡膠或氯醇橡膠,全封閉壓縮機中的導線繞組要用耐氟絕緣漆.電機B級或E級絕緣.R134a(CH2FCF3)—R12替代物主要熱力性質與R12相近，標準沸點-26.5°C。安全性好，無色，無味，不燃燒，不爆炸，基本無毒性，化學性質穩(wěn)定。ODP=0，GWP=1300。R134a不溶于礦物油，吸水性比R12大，分子直徑比R12小。替代R12時需更換潤滑油、干燥過濾器，干燥劑需用XH-7或XH-9型分子篩。碳氫制冷劑—R12替代物（2）自然工質，ODP=0，GWP=3常用丙烷(R290）和異丁烷（R600a)的混合工質作為R12在汽車空調中的替代物，質量比為60%/40%。壓比小于R12、排氣溫度低于R12，系統節(jié)能充注量為R12的40%左右。毒性低，但易燃，安全性A3。與礦物油、PAO、PAG、POE等各種潤滑油互溶性都佳與水的溶解性差，須防“冰堵”.R744（CO2）-R12替代物自然工質，ODP=0，GWP