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1、制冷剂载冷剂第1页，本讲稿共37页一、制冷剂的发展一、制冷剂的发展CO2、NH3、SO2卤代烃（氟里昂卤代烃（氟里昂Freon）是链状饱和碳氢化合物的氟、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：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，全卤代烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称为氯氟烃，简称简称CFCs；如；如R11，R12，R13等；等；氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢原氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢原子，简称子，简称HCFCs，如，如R22；氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原子，简氢氟烃，分子中没有氯
2、原子，而有氢、氟、碳原子，简称称HFCs，如，如R134a。二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于大乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于大气压）气压）第2页，本讲稿共37页蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书联合国环保组织联合国环保组织19871987年在加拿大蒙特利尔市召开会议，年在加拿大蒙特利尔市召开会议，3636个国家和个国家和1010个国际组织共同签署了个国际组织共同签署了关于消耗大气臭氧关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书层物质的蒙特利尔议定书，我国，我国19921992年正式宣布加入年正式宣布加入修订后的修订后的蒙特利尔议
3、定书蒙特利尔议定书对于对于CFCsCFCs：发达国家，从：发达国家，从19961996年年1 1月月1 1日起完全停止生产日起完全停止生产和消费；发展中国家，最后停用日期是和消费；发展中国家，最后停用日期是20102010年；年；对于对于HCFCsHCFCs：发达国家，从：发达国家，从19961996年起冻结生产量，年起冻结生产量，20042004年年开始削减，开始削减，20202020年完全停用；发展中国家，从年完全停用；发展中国家，从20162016年开年开始冻结生产量，始冻结生产量，20402040年完全停用。年完全停用。以上时间表可能还会提前。以上时间表可能还会提前。第3页，本讲稿共3
4、7页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：热力学性质方面：在工作温度范围内有合适的压力和压比；在工作温度范围内有合适的压力和压比；单位制冷量单位制冷量q q0 0和单位容积制冷量和单位容积制冷量q qv v比较大；比较大；比功比功w w和单位容积压缩功和单位容积压缩功w wv v小，循环效率高；小，循环效率高；等熵压缩终了温度等熵压缩终了温度t t2 2不太高；不太高；第4页，本讲稿共37页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：迁移性质方面：粘度、密度尽量小；粘度、密度尽量小；热导率大；热导率大；物理化学性质方面：物理化学性质方面：无毒、不燃烧、不爆炸
5、、使用安全；无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；化学稳定性和热稳定性好；化学稳定性和热稳定性好；对大气环境没有破坏作用；对大气环境没有破坏作用；其它方面：其它方面：原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；第5页，本讲稿共37页二、制冷剂命名二、制冷剂命名无机物无机物卤代烃卤代烃碳氢化合物碳氢化合物环烷烃、链烯烃的卤代物环烷烃、链烯烃的卤代物第6页，本讲稿共37页二、制冷剂命名二、制冷剂命名 国际上统一规定用字母国际上统一规定用字母“R”和它后面和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。无机化合物：简写符号规定为无机化合物：简
6、写符号规定为R7（），括号（），括号代表一组数字，是该无机物分子量的整数部代表一组数字，是该无机物分子量的整数部分；分；卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分子通式为通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为；卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），则简写符），则简写符号规定为号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)，每个括号是一，每个括号是一个数字，该数字为零时省去不写。个数字，该数字为零时省去不写。第7页，本讲稿共37页二、制冷剂命名二、制冷剂命名非共沸混合制冷剂：简写符号为非共沸混合制冷剂：简写符号为R4（）；（）；共
7、沸混合制冷剂：简写符号为共沸混合制冷剂：简写符号为R5（）；（）；环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母“RC”开开头；头；链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母“R1”开开头；头；有机氧化物、脂肪族胺：用有机氧化物、脂肪族胺：用R6开头，其后的开头，其后的数字式任选的。数字式任选的。第8页，本讲稿共37页第9页，本讲稿共37页三、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安全性1.毒性毒性美国工业与环境卫生专家大会用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；）指标作
8、为毒性指标；美国杜邦公司用美国杜邦公司用AEL（Allowable Exposure Limit）作为）作为毒性指标。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上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数值不小于不小于1000，则认为这种制冷剂是无毒的。，则认为这种制冷剂是无毒的。注意：注意：虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是他们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在高温或是火焰作用下会分解出极毒极毒的光气，使用的光气，使用时要特别注意！时要特别注意！第10页，本讲稿共37页三、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第11页，本
9、讲稿共37页三、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。要使用，要有防火防爆安全措施。第12页，本讲稿共37页三、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.安全分类安全分类国际标准国际标准ISO514993和美国标准和美国标准ANSIASH
10、RAE34-92对制冷剂的安全分类作了较大的调整，将毒性和可燃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。性合在一起，规定了六个安全等级。第13页，本讲稿共37页三、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第14页，本讲稿共37页三、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热稳定性 通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分通常情况下，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。但在温运转条件下制冷剂不会发生裂解。但在温度较高，又有油、钢
11、铁、铜存在长时间使度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使用时会发生变质甚至热解。用时会发生变质甚至热解。第15页，本讲稿共37页三、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对材料的作用碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用；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；卤素化合物制冷剂与金属的作用；“镀铜镀铜”现象；现象；m氨制冷机中对铜的特殊要求；氨制冷机中对铜的特殊要求；橡胶、塑料的溶解和膨润作用。橡胶、塑料的溶解和膨润作用。第16页，本讲稿共37页三、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对水的溶解性冰堵；冰堵；
12、形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；第17页，本讲稿共37页三、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。泄漏。氨：氨：依靠嗅觉；依靠嗅觉；不能用肥皂水检漏；不能用肥皂水检漏；可以用酚酞可以用酚酞试剂或试纸检漏。试剂或试纸检漏。氟里昂：氟里昂：用肥皂水检漏；用肥皂水检漏；卤素喷灯；卤素喷灯；电子检漏仪。电子检漏仪。第18页，本讲稿共3
13、7页三、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制冷剂与大气环境ODP（Ozone Depletion Potential）大气臭氧层消耗的大气臭氧层消耗的潜能值；以潜能值；以R11为基准值，人为地规定其值为为基准值，人为地规定其值为1.0；GWP（Global Warming Potential）全球变暖潜能；全球变暖潜能；以以R11为基准值，人为地规定其值为为基准值，人为地规定其值为1.0；第19页，本讲稿共37页三、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第20页，本讲稿共37页三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性
14、质及其应用第21页，本讲稿共37页四、常用制冷剂四、常用制冷剂无机物无机物氟里昂氟里昂碳氢化合物碳氢化合物混合制冷剂混合制冷剂第22页，本讲稿共37页1.1.无机物（氨）无机物（氨）应用较广的中温制冷剂，沸点应用较广的中温制冷剂，沸点33.3，凝固点，凝固点77.9；有较好的热力学性质和热物理性质；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类有毒，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；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；对材料有限制，不允
15、许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在用于蒸发温度在65以上的大型或中型活塞及螺杆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。机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。第23页，本讲稿共37页1.1.氟里昂（氟里昂（R12R12）应用较广的中温制冷剂，沸点应用较广的中温制冷剂，沸点33.3，凝固点，凝固点77.9；有较好的热力学性质和热物理性质；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类有毒，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；密度比矿物油小，在矿物油中溶
16、解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在用于蒸发温度在65以上的大型或中型活塞及螺杆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。机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。第24页，本讲稿共37页第25页，本讲稿共37页温度滑移（温度滑移（Temperature glideTemperature glide）近共沸制冷剂（近共沸制冷剂（Near azeotropic mixture Near azeotropic mixture refrigerantrefrigerant）非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂第26页，本讲稿
17、共37页第27页，本讲稿共37页五、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。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂或第二制冷剂。剂或第二制冷剂。优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，易于保持恒温；易于保持恒温；缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与缺点：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。制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。第28页，本讲稿共37页五、载冷剂五、载
18、冷剂在工作温度下处于液态在工作温度下处于液态;比热容要大比热容要大;密度小密度小;粘度小粘度小;化学稳定性好化学稳定性好;不腐蚀管道和设备不腐蚀管道和设备;不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；价格低廉，便于获得。价格低廉，便于获得。第29页，本讲稿共37页五、载冷剂五、载冷剂水水盐水盐水有机化合物及其水溶液有机化合物及其水溶液第30页，本讲稿共37页氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在使氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的pH值至值至7.08.5，缓蚀剂一般采用重铬酸钠，缓蚀剂一般采用重铬酸钠（Na2
19、Cr2O7.2H2O）盐水盐水第31页，本讲稿共37页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液等，其中乙二醇的水溶液使用的最为广泛。为广泛。不冻液：由乙二醇（质量分数不冻液：由乙二醇（质量分数40），），乙醇（乙醇（20），水（），水（40）组成的三）组成的三元溶液。元溶液。冰点：冰点：64，密度：，密度：1000kgm3，比，比热容：热容：3.14kJ（kg.K），沸点：），沸点：98 第32页，本讲稿共37页六、润滑油六、润滑油润滑油的功效润滑油的功效对润滑油的要求对润滑油的要求分类与特性分类与特性第33页，
20、本讲稿共37页功效功效保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件起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；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；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；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；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；形成油膜，防止生锈；带走杂质和油污，清洁润滑面。带走杂质和油污，清洁润滑面。第34页，本讲稿共37页要求要求在运行状态下，润滑油要有适当的粘度；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；凝固点要低
21、，低温时要有良好的流动性；不含水分、不凝性气体和石蜡；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；性和化学稳定性；绝缘、耐电压要求；绝缘、耐电压要求；价格低廉，容易获得。价格低廉，容易获得。第35页，本讲稿共37页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；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。的制冷剂。第36页，本讲稿共37页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。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从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好的润滑油。油。吸水性吸水性粘度粘度第37页，本讲稿共37页