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1、单元元 制冷制冷剂载冷冷剂和和润滑油滑油第1页，共58页，编辑于2022年，星期五目录目录制冷剂的基本要求和种类制冷剂的基本要求和种类1载冷剂载冷剂2润滑油润滑油3 3第2页，共58页，编辑于2022年，星期五13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类1.环保要求环保要求目前评价制冷剂的环保指标主要有两个，即目前评价制冷剂的环保指标主要有两个，即ODP值和值和GWP值。值。制冷剂对大气臭氧层损耗潜能值，用制冷剂对大气臭氧层损耗潜能值，用ODP值表示。所谓值表示。所谓制冷剂的制冷剂的ODP值，就是规定值，就是规定R11对臭氧层损耗潜能值为对臭氧层损耗潜能值为1.0，其余各种制冷剂相对
2、其余各种制冷剂相对R11对臭氧层消耗能力的大小。制冷剂对臭氧层消耗能力的大小。制冷剂的温室效应潜能值用的温室效应潜能值用GWP值表示。所谓制冷剂的值表示。所谓制冷剂的GWP值，值，就是规定就是规定R11的温室效应潜能值为的温室效应潜能值为1.0，其余各种制冷剂相对，其余各种制冷剂相对R11的温室效应比值。制冷剂的的温室效应比值。制冷剂的ODP值和值和GWP值越小越好。值越小越好。表表13.1（见（见P178）给出了部分制冷剂的）给出了部分制冷剂的ODP值和值和GWP值。值。13.1.1 制冷剂的基本要求制冷剂的基本要求第3页，共58页，编辑于2022年，星期五2.热力性质方面的要求热力性质方面
3、的要求（1）在大气压力下制冷剂的蒸发温度要低，便于在低在大气压力下制冷剂的蒸发温度要低，便于在低温下蒸发吸热。温下蒸发吸热。（2）制冷剂正常蒸发温度和冷凝温度所对应的蒸发压制冷剂正常蒸发温度和冷凝温度所对应的蒸发压力要适中，最好接近大气压力，以免向系统内渗入空气或力要适中，最好接近大气压力，以免向系统内渗入空气或制冷剂向外泄漏，这样都会影响制冷系统的制冷能力及系制冷剂向外泄漏，这样都会影响制冷系统的制冷能力及系统运行的安全性和密封性。统运行的安全性和密封性。（3）在给定的循环条件下，压缩比要小，以提高制冷在给定的循环条件下，压缩比要小，以提高制冷压缩机的容积效率。压缩机的容积效率。（4）单位容
4、积制冷量要大，以缩小压缩机尺寸。单位容积制冷量要大，以缩小压缩机尺寸。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第4页，共58页，编辑于2022年，星期五（5）制冷剂的临界温度要高，便于用一般的冷却介质制冷剂的临界温度要高，便于用一般的冷却介质进行冷凝；同时凝固温度要低，便于获得较低的蒸发温度。进行冷凝；同时凝固温度要低，便于获得较低的蒸发温度。（6）绝热指数要低。绝热指数越小，压缩机排气温度绝热指数要低。绝热指数越小，压缩机排气温度越低，不但有利于提高压缩机的容积效率，改善卫生条件，越低，不但有利于提高压缩机的容积效率，改善卫生条件，而且对压缩机的润滑和安全也是有好处的。表而且对
5、压缩机的润滑和安全也是有好处的。表13.2（见（见P179）列举了常用制冷剂的绝热指数及）列举了常用制冷剂的绝热指数及t0=-20、tk=30时的绝热压缩温度。从表时的绝热压缩温度。从表13.2（见（见P179）可以看出，氨的）可以看出，氨的绝热指数比氟利昂大，在相同运行条件下，氨的排气温度绝热指数比氟利昂大，在相同运行条件下，氨的排气温度要比氟利昂高得多，所以氨压缩机在气缸顶部应设冷却水要比氟利昂高得多，所以氨压缩机在气缸顶部应设冷却水套，以防气缸过热。套，以防气缸过热。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第5页，共58页，编辑于2022年，星期五3.化学性质的要求化学性质
6、的要求（1）对金属材料、非金属材料不产生腐蚀性。对金属材料、非金属材料不产生腐蚀性。（2）具有化学稳定性。在制冷系统工作温度内不受热具有化学稳定性。在制冷系统工作温度内不受热分解、不燃烧、不爆炸。分解、不燃烧、不爆炸。（3）无毒、无刺激性气味，无窒息性，不危害人体健无毒、无刺激性气味，无窒息性，不危害人体健康，这也是制冷剂选用的重要条件。制冷剂的毒性级别分康，这也是制冷剂选用的重要条件。制冷剂的毒性级别分为六级，毒性分级标准见表为六级，毒性分级标准见表13.3（见（见P179）。）。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第6页，共58页，编辑于2022年，星期五4.物理性质的要
7、求物理性质的要求（1）溶水性）溶水性不同的制冷剂溶水性不同。若系统中的含水量超过制不同的制冷剂溶水性不同。若系统中的含水量超过制冷剂中水的溶解度，则系统中存在游离态的水，当蒸发温冷剂中水的溶解度，则系统中存在游离态的水，当蒸发温度低于度低于0时，会在节流阀等通道截面较小处形成时，会在节流阀等通道截面较小处形成“冰塞冰塞”，影响制冷系统正常工作。氨极易溶于水，因此氨制冷系，影响制冷系统正常工作。氨极易溶于水，因此氨制冷系统不会出现统不会出现“冰塞冰塞”而堵塞制冷剂管路，但会腐蚀金属材而堵塞制冷剂管路，但会腐蚀金属材料。氟利昂很难溶于水，在蒸发温度低于料。氟利昂很难溶于水，在蒸发温度低于0时，游离
8、的水时，游离的水会结冰堵塞节流机构后的管路，也对金属材料产生腐蚀。会结冰堵塞节流机构后的管路，也对金属材料产生腐蚀。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第7页，共58页，编辑于2022年，星期五（2）对油的溶解性）对油的溶解性不同的制冷剂对润滑油的溶解性不同，相同的制冷剂不同的制冷剂对润滑油的溶解性不同，相同的制冷剂对不同的润滑油溶解性也不一样。根据溶解性的不同，制对不同的润滑油溶解性也不一样。根据溶解性的不同，制冷剂可分为有限溶解制冷剂和无限溶解制冷剂。冷剂可分为有限溶解制冷剂和无限溶解制冷剂。有限溶于润滑油的制冷剂，其优点是在制冷设备中制有限溶于润滑油的制冷剂，其优点是在
9、制冷设备中制冷剂与润滑油易于分离，蒸发温度比较稳定，在制冷设备冷剂与润滑油易于分离，蒸发温度比较稳定，在制冷设备中制冷剂与润滑油分层存在，制冷剂与润滑油易于分离；中制冷剂与润滑油分层存在，制冷剂与润滑油易于分离；缺点是换热器的传热面上会形成油膜，增加传热热阻。无缺点是换热器的传热面上会形成油膜，增加传热热阻。无限溶于润滑油的制冷剂，其优点是在换热器的传热面上不限溶于润滑油的制冷剂，其优点是在换热器的传热面上不会形成油膜，润滑油可随制冷剂一起渗透到压缩机的各个会形成油膜，润滑油可随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件，形成了良好的润滑条件；缺点是制冷剂中润滑油溶部件，形成了良好的润滑条件；缺点是制冷
10、剂中润滑油溶13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第8页，共58页，编辑于2022年，星期五得较多时，会引起蒸发温度升高，润滑油黏度降低，使油得较多时，会引起蒸发温度升高，润滑油黏度降低，使油膜变薄且强度降低，产生事故，如果在换热器表面形成油膜变薄且强度降低，产生事故，如果在换热器表面形成油垢很难清除，制冷剂沸腾时泡沫多，蒸发器的液面不稳定。垢很难清除，制冷剂沸腾时泡沫多，蒸发器的液面不稳定。（3）电绝缘性）电绝缘性作为制冷剂，应有良好的电绝缘性，特别是在半封闭作为制冷剂，应有良好的电绝缘性，特别是在半封闭和封闭式的压缩机中，制冷剂与电动机的线圈直接接触的和封闭式的压缩机中，制
11、冷剂与电动机的线圈直接接触的情况下。电绝缘性用制冷剂的电击穿强度表示。表情况下。电绝缘性用制冷剂的电击穿强度表示。表13.4（见（见P180）给出了部分制冷剂的电击穿强度。）给出了部分制冷剂的电击穿强度。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第9页，共58页，编辑于2022年，星期五（4）热导率和放热系数要高，这样便于提高换热器的热导率和放热系数要高，这样便于提高换热器的传热效率，减少传热面积。传热效率，减少传热面积。（5）制冷剂的黏度和密度尽可能小，这样可以减少制制冷剂的黏度和密度尽可能小，这样可以减少制冷剂在管道中的流动阻力，可以降低压缩机的耗功率和缩冷剂在管道中的流动阻力
12、，可以降低压缩机的耗功率和缩小管道直径。小管道直径。5.其他方面要求其他方面要求（1）对食品无有害作用。对食品无有害作用。（2）价格便宜，容易购买。价格便宜，容易购买。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第10页，共58页，编辑于2022年，星期五1.制冷剂的分类制冷剂的分类常用制冷剂按其化学组成可分为四类即无机化合物、常用制冷剂按其化学组成可分为四类即无机化合物、氟利昂（卤代烃）、碳氢化合物（烃类）、混合制冷剂。氟利昂（卤代烃）、碳氢化合物（烃类）、混合制冷剂。（1）无机化合物）无机化合物属于无机化合物的制冷剂有氨属于无机化合物的制冷剂有氨(NH3)、水（、水（H2O）、二
13、）、二氧化碳（氧化碳（CO2）等，其中氨是常用的一种制冷剂。制冷剂）等，其中氨是常用的一种制冷剂。制冷剂的代号，国际上都采用的代号，国际上都采用“R”字母来表示，即字母来表示，即R表示制表示制冷剂的代号。对于无机化合物，制冷剂的代号为冷剂的代号。对于无机化合物，制冷剂的代号为R(700+分分子量子量)表示，如氨的代号为表示，如氨的代号为R717，水的代号为，水的代号为R718，二氧，二氧化碳的代号为化碳的代号为R744。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类13.1.2 常用的制冷剂常用的制冷剂第11页，共58页，编辑于2022年，星期五（2）氟利昂（卤代烃）氟利昂（卤代烃）氟
14、利昂是饱和烃类的卤族衍生物的总称。氟利昂的化氟利昂是饱和烃类的卤族衍生物的总称。氟利昂的化学式为学式为CmHn FxClyBz。氟利昂的代号用。氟利昂的代号用“R（m-1）(n+1)xBz”表示。表示。R后面第一位数字为后面第一位数字为m-1，该值为零时则省略不，该值为零时则省略不写；写；R后面第二位数字为后面第二位数字为n+1；R后面第三位数字为后面第三位数字为x，R后后面第四位数字为面第四位数字为z。如果无溴原子。如果无溴原子z为零，与字母为零，与字母B一起省略。一起省略。代号中氯原子数代号中氯原子数y通过计算可知。例如，四氟乙烷化学分子通过计算可知。例如，四氟乙烷化学分子式为式为C2F4
15、H2,因为碳原子数因为碳原子数m2，m-11，氢原子数，氢原子数n2，n+13，氟原子数，氟原子数x4，故代号为，故代号为R134,R134a为四氟乙为四氟乙烷中的一种同分异构体。烷中的一种同分异构体。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第12页，共58页，编辑于2022年，星期五（3）碳氢化合物（烃类）碳氢化合物（烃类）碳氢化合物称烃。烃类制冷剂有烷烃类制冷剂和烯烃碳氢化合物称烃。烃类制冷剂有烷烃类制冷剂和烯烃类制冷剂等。从经济观点看碳氢化合物是比较好的制冷剂，类制冷剂等。从经济观点看碳氢化合物是比较好的制冷剂，即价格低，凝固温度低等，但安全性差，在空调制冷中并即价格低，凝
16、固温度低等，但安全性差，在空调制冷中并不采用。烷烃类制冷剂的代号表示方法与氟利昂相同。如不采用。烷烃类制冷剂的代号表示方法与氟利昂相同。如甲烷甲烷CH4，m1，x0，z0，则，则m-10，n+15，x0，z0，代号为，代号为R50。但丁烷不按上述规则写，而写成。但丁烷不按上述规则写，而写成R600。烯烃类制冷剂的表示方法，是在。烯烃类制冷剂的表示方法，是在R后面先写一个后面先写一个“1”，其余数字按氟利昂的编号规则书写。如乙烯，其余数字按氟利昂的编号规则书写。如乙烯C2H4，m2，n4，x0，z0，则，则m-11，n+15，x0,z0，代号为，代号为R1150。13.1 制冷剂的基本要求及种类
17、制冷剂的基本要求及种类第13页，共58页，编辑于2022年，星期五（4）混合制冷剂）混合制冷剂混合制冷剂又称多元混合溶液。它是由两种或两种以混合制冷剂又称多元混合溶液。它是由两种或两种以上制冷剂按一定组分混溶而成的混合物，可分为共沸混合上制冷剂按一定组分混溶而成的混合物，可分为共沸混合物和非共沸混合物。物和非共沸混合物。共沸混合物是指在一定压力下达到平衡时，具有恒定共沸混合物是指在一定压力下达到平衡时，具有恒定的沸点，且气相与液相组分相同的混合物。共沸混合物制的沸点，且气相与液相组分相同的混合物。共沸混合物制冷剂代号冷剂代号R后的第一个数字均为后的第一个数字均为5，5后面的数字按使用的后面的数
18、字按使用的先后顺序编号，例如先后顺序编号，例如R500R12/R152a(73.8/26.2)等。等。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第14页，共58页，编辑于2022年，星期五非共沸混合物是指在一定压力下蒸发或冷凝时，沸点非共沸混合物是指在一定压力下蒸发或冷凝时，沸点不定，气相与液相组分不同的混合物。非共沸混合物制冷不定，气相与液相组分不同的混合物。非共沸混合物制冷剂代号剂代号R后的第一个数字为后的第一个数字为4，4后面的数字按使用的先后后面的数字按使用的先后顺序编号。如果构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，顺序编号。如果构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分不同，
19、则分别在代号末尾加上大写英文字母以示区但成分不同，则分别在代号末尾加上大写英文字母以示区别，例如别，例如R401、R405A、R411A、R411B、R406A、R407C等。等。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第15页，共58页，编辑于2022年，星期五2.常用制冷剂的性质常用制冷剂的性质目前常用的制冷剂有水、氨和氟利昂，其性质见表目前常用的制冷剂有水、氨和氟利昂，其性质见表13.5（见（见P182）。）。（1）水（）水（R718）水是理想的制冷剂。水作为制冷剂其优点是无毒、无水是理想的制冷剂。水作为制冷剂其优点是无毒、无味味,不会燃烧和爆炸，价格低廉。但水蒸气的比容大
20、，单位不会燃烧和爆炸，价格低廉。但水蒸气的比容大，单位容积制冷量小，且凝固点高，不能取得较低的温度，只适容积制冷量小，且凝固点高，不能取得较低的温度，只适用于蒸发温度用于蒸发温度0以上的情况，因此使用受限。所以，水作以上的情况，因此使用受限。所以，水作为制冷剂常用于蒸汽喷射制冷机和溴化锂吸收式制冷机中。为制冷剂常用于蒸汽喷射制冷机和溴化锂吸收式制冷机中。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第16页，共58页，编辑于2022年，星期五（2）氨（）氨（R717）氨是目前在工业和大型冷库制冷方面广泛应用的一种氨是目前在工业和大型冷库制冷方面广泛应用的一种制冷剂，也是一种优越的制冷剂
21、，具有良好的热力学性质。制冷剂，也是一种优越的制冷剂，具有良好的热力学性质。氨的单位容积制冷量大，蒸发压力和冷凝压力适中，蒸发氨的单位容积制冷量大，蒸发压力和冷凝压力适中，蒸发器内不会形成真空；氨黏度小，流动阻力小，传热性能好，器内不会形成真空；氨黏度小，流动阻力小，传热性能好，对钢铁不产生腐蚀作用（在没有水存在的条件下）；氨易对钢铁不产生腐蚀作用（在没有水存在的条件下）；氨易溶于水，系统不易发生溶于水，系统不易发生“冰塞冰塞”现象；氨价格便宜。它主现象；氨价格便宜。它主要用于制冰和冷藏等大型的工业和商用制冷中。要用于制冰和冷藏等大型的工业和商用制冷中。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的
22、基本要求及种类第17页，共58页，编辑于2022年，星期五氨的缺点主要有：危害人体健康，当氨蒸气在空气中体氨的缺点主要有：危害人体健康，当氨蒸气在空气中体积分数达到积分数达到0.5%0.6%时，人在其中停留半小时即可中毒；时，人在其中停留半小时即可中毒；易燃易爆，当空气中氨的体积分数达到易燃易爆，当空气中氨的体积分数达到16%25%时可引起时可引起爆炸，达到爆炸，达到1114时即可点燃（燃烧时呈黄色火焰）；时即可点燃（燃烧时呈黄色火焰）；氨虽可溶于水不会发生氨虽可溶于水不会发生“冰塞冰塞”现象，但是有水的存在会使现象，但是有水的存在会使蒸发温度升高，并对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用，蒸发
23、温度升高，并对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用，所以在使用中氨的质量分数不得超过所以在使用中氨的质量分数不得超过2；氨与润滑油几乎互；氨与润滑油几乎互不相溶，如果润滑油进入换热设备，会在传热面上形成油膜，不相溶，如果润滑油进入换热设备，会在传热面上形成油膜，影响传热，因此氨制冷系统中必须设置油分离器。此外，在影响传热，因此氨制冷系统中必须设置油分离器。此外，在运行中润滑油会沉积在冷凝器、贮液器和蒸发器等设备的下运行中润滑油会沉积在冷凝器、贮液器和蒸发器等设备的下部，必须有集油器定期排油。部，必须有集油器定期排油。主要用于蒸发温度在主要用于蒸发温度在65以上的大型或中型单、双级以上的大型或中型
24、单、双级活塞式制冷机。活塞式制冷机。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第18页，共58页，编辑于2022年，星期五（3）氟利昂）氟利昂22（R22）R22是一种良好的制冷剂，无毒、无味，不燃烧、不是一种良好的制冷剂，无毒、无味，不燃烧、不爆炸，对大气臭氧层的破坏作用较小，安全可靠；爆炸，对大气臭氧层的破坏作用较小，安全可靠；R22与与润滑油能有限溶解，通常在冷凝器或高压贮液器内，能与润滑油能有限溶解，通常在冷凝器或高压贮液器内，能与润滑油互相溶解形成溶液，所以在窗式空调器、冷水机组润滑油互相溶解形成溶液，所以在窗式空调器、冷水机组等民用空调中被普遍采用。等民用空调中被普遍采
25、用。R22也可作为复叠式制冷装置也可作为复叠式制冷装置中高温部分的制冷剂。中高温部分的制冷剂。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第19页，共58页，编辑于2022年，星期五R22缺点是：在低压贮液器或蒸发器内，由于温度较缺点是：在低压贮液器或蒸发器内，由于温度较低，低，R22与润滑油部分溶解而出现分层现象，上层主要为与润滑油部分溶解而出现分层现象，上层主要为润滑油，下层主要为制冷剂；为了使润滑油顺利返回压缩润滑油，下层主要为制冷剂；为了使润滑油顺利返回压缩机，在系统的低压部分应设置油分离装置；机，在系统的低压部分应设置油分离装置；R22属于微溶属于微溶于水的制冷剂，所以制冷
26、剂中水的质量分数须控制在于水的制冷剂，所以制冷剂中水的质量分数须控制在0.0025%以下，并在系统中装设干燥器。以下，并在系统中装设干燥器。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第20页，共58页，编辑于2022年，星期五（4）氟利昂）氟利昂123（R123）R123是一种新型的制冷剂，它标准蒸发温度是是一种新型的制冷剂，它标准蒸发温度是27.9，凝固温度为，凝固温度为107，属高温制冷剂。，属高温制冷剂。R123具有优良环具有优良环保特性（保特性（ODP0.022，GWP0.02），是目前替代），是目前替代R11用用于离心式制冷机比较理想的制冷剂，它比于离心式制冷机比较理想的
27、制冷剂，它比R11相对分子质相对分子质量大，用于离心式制冷机；它与矿物油互溶，不会出现分量大，用于离心式制冷机；它与矿物油互溶，不会出现分层现象。层现象。其替代其替代R11后缺点是：压缩比增大，制冷量下降，效后缺点是：压缩比增大，制冷量下降，效能比降低，单位质量耗功增加，毒性大于能比降低，单位质量耗功增加，毒性大于R11；比；比R11腐蚀腐蚀性强，故密封材料必须更换成与之匹配的材料；传热系数性强，故密封材料必须更换成与之匹配的材料；传热系数较小。较小。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第21页，共58页，编辑于2022年，星期五（5）氟利昂）氟利昂134a（R134a）R1
28、34a是一种新型制冷剂，它的标准蒸发温度为是一种新型制冷剂，它的标准蒸发温度为26.25，凝固点为，凝固点为101.0。R134a的主要热力性质与的主要热力性质与R12非常接近，其毒性也与非常接近，其毒性也与R12相同，因此相同，因此R134a为为R12的的替代物。替代物。R134a化学稳定性比较好，对金属的腐蚀程度比化学稳定性比较好，对金属的腐蚀程度比R12小。小。R134a的特点是对大气臭氧层没有破坏作用，安全的特点是对大气臭氧层没有破坏作用，安全无害。以无害。以R12为制冷剂的制冷机改用为制冷剂的制冷机改用R134a后，基本上不需后，基本上不需要更换什么部件，制冷量和能效比都不会有太大的
29、变化，要更换什么部件，制冷量和能效比都不会有太大的变化，因此它一开始就被作为因此它一开始就被作为R12的重要替代制冷剂进行研究。的重要替代制冷剂进行研究。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第22页，共58页，编辑于2022年，星期五其缺点是：制冷剂改用其缺点是：制冷剂改用R134a后，需更换润滑油（酯后，需更换润滑油（酯基类润滑油比较适用于基类润滑油比较适用于R134a）；替换）；替换R12后，排气温度低后，排气温度低于于R12，但压缩比升高；，但压缩比升高；R134a仍具有一定的温室效应，仍具有一定的温室效应，GWP值为值为0.240.29；R134a具有一定的毒性及腐蚀
30、性。具有一定的毒性及腐蚀性。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第23页，共58页，编辑于2022年，星期五（6）R502R502制冷剂是由质量百分比为制冷剂是由质量百分比为48.8%的的R22和和51.2%的的R115组成。组成。R502具有较好的热力、化学和物理特性，在大具有较好的热力、化学和物理特性，在大气压力下气压力下R502的蒸发温度为的蒸发温度为45.6，R22为为40.8，故，故蒸发温度在蒸发温度在45以上时，系统内不会出现真空。毒性小、以上时，系统内不会出现真空。毒性小、无燃烧和爆炸危险；对金属材料无腐蚀作用，对橡胶和塑无燃烧和爆炸危险；对金属材料无腐蚀作用，
31、对橡胶和塑料的腐蚀性较小，是一种较理想的制冷剂。它适合于蒸发料的腐蚀性较小，是一种较理想的制冷剂。它适合于蒸发温度在温度在4540的单级、风冷式冷凝器的全封闭和半的单级、风冷式冷凝器的全封闭和半封闭制冷压缩机中使用。封闭制冷压缩机中使用。它的主要缺点是：价格较贵；它的主要缺点是：价格较贵；R502中因含有中因含有R115（对（对大气臭氧层有严重破坏作用），所以其使用受到限制。大气臭氧层有严重破坏作用），所以其使用受到限制。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第24页，共58页，编辑于2022年，星期五3.制冷剂的应用制冷剂的应用制冷剂种类很多，由于性质各异，故适用于不同的制制
32、冷剂种类很多，由于性质各异，故适用于不同的制冷系统。表冷系统。表13.6（见（见P183）列出部分常用制冷剂的应用范）列出部分常用制冷剂的应用范围。围。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第25页，共58页，编辑于2022年，星期五1.CFC（氯氟烃）的概念（氯氟烃）的概念氯氟烃（氯氟烃（CFC）是氯氟碳化合物，即烷烃中的氢元素）是氯氟碳化合物，即烷烃中的氢元素全部被氯元素和氟元素置换，它是属于氟利昂物质中的一全部被氯元素和氟元素置换，它是属于氟利昂物质中的一种，如种，如R11、R12等。为了能从符号上显示制冷剂元素的组等。为了能从符号上显示制冷剂元素的组成，美国杜邦公司建议
33、采用新的制冷剂代号：把不含氢的成，美国杜邦公司建议采用新的制冷剂代号：把不含氢的氟利昂写成氟利昂写成CFC，读作氯氟烃，如，读作氯氟烃，如R12写成写成CFC12；把含；把含氢的氟利昂写成氢的氟利昂写成HCFC，读作氢氯氟烃，如，读作氢氯氟烃，如R22改写成改写成HCFC22；把不含氯的氟利昂写成；把不含氯的氟利昂写成HFC，读作氢氟烃，如，读作氢氟烃，如R134a改写成改写成HFC134a。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类13.1.3 CFC的限用与替代制冷剂的选择的限用与替代制冷剂的选择第26页，共58页，编辑于2022年，星期五2.CFC（氯氟烃）的危害（氯氟烃）的
34、危害1979年美国科学家发现，年美国科学家发现，CFC（氯氟烃）的大量使用（氯氟烃）的大量使用及排放对大气臭氧层产生了破坏作用，其存在时间为几十及排放对大气臭氧层产生了破坏作用，其存在时间为几十年至上百年。据资料估计常用氯氟烃（年至上百年。据资料估计常用氯氟烃（CFC）在大气中的）在大气中的寿命分别为：寿命分别为：R11为为65年；年；R12为为122年；年；R13为为400年。年。当当CFC到达臭氧层后，在紫外线作用下释放氯原子并与臭到达臭氧层后，在紫外线作用下释放氯原子并与臭氧反应生成氧反应生成C10，C10与一个臭氧原子结合，再次释放氯原与一个臭氧原子结合，再次释放氯原子，对臭氧层产生严
35、重的破坏作用。如此，一个氯原子将子，对臭氧层产生严重的破坏作用。如此，一个氯原子将破坏大约破坏大约10万个臭氧分子。万个臭氧分子。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第27页，共58页，编辑于2022年，星期五臭氧层遭到破坏，太阳紫外线对地球的辐射增强，臭氧层遭到破坏，太阳紫外线对地球的辐射增强，将产将产生以下危害：生以下危害：（1）会使皮肤癌和白内障患者增多。紫外线是皮肤癌会使皮肤癌和白内障患者增多。紫外线是皮肤癌的主要诱因，眼球受更强的紫外线辐射，可引起白内障。的主要诱因，眼球受更强的紫外线辐射，可引起白内障。（2）损害人的抵抗力，抑制人体免疫系统的功能，使损害人的抵抗力
36、，抑制人体免疫系统的功能，使许多疾病更容易发生。许多疾病更容易发生。（3）强烈的紫外线辐射，使许多农作物、微生物和海强烈的紫外线辐射，使许多农作物、微生物和海洋生物也受到损害，从而影响到人类的食物供应。据估算，洋生物也受到损害，从而影响到人类的食物供应。据估算，如臭氧减少如臭氧减少25，大豆生产量将减产，大豆生产量将减产20。紫外线对海水。紫外线对海水20 m以内的浮游生物、鱼苗、虾和藻类等也会造成危害。以内的浮游生物、鱼苗、虾和藻类等也会造成危害。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第28页，共58页，编辑于2022年，星期五（4）紫外线也将引起建筑物、绘画、包装的聚合物质
37、紫外线也将引起建筑物、绘画、包装的聚合物质老化，寿命缩短。老化，寿命缩短。（5）大气平流层臭氧浓度的降低，反而使接近地面的大气平流层臭氧浓度的降低，反而使接近地面的大气中臭氧浓度增加，尤其是在人口最密集的城市中心，大气中臭氧浓度增加，尤其是在人口最密集的城市中心，这些地区臭氧的增加，将会引起光化学烟雾污染，影响人这些地区臭氧的增加，将会引起光化学烟雾污染，影响人类身体健康，破坏农作物与各种材料。类身体健康，破坏农作物与各种材料。（6）CFC、HCFC、HFC等类物质，会产生温室效应，等类物质，会产生温室效应，导致全球气候变暖。导致全球气候变暖。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及
38、种类第29页，共58页，编辑于2022年，星期五3.保护臭氧层的对策保护臭氧层的对策保护臭氧层，已引起了全世界各国的关注。为此，联保护臭氧层，已引起了全世界各国的关注。为此，联合国环境规划署召开了一系列的国际会议。合国环境规划署召开了一系列的国际会议。1985年制定了年制定了保护臭氧层维也纳公约保护臭氧层维也纳公约，1987年年9月通过了月通过了关于消耗关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书臭氧层物质的蒙特利尔协议书，提出限制使用，提出限制使用R11、R12等氟利昂，并在等氟利昂，并在1990年进行了修订；年进行了修订；1992年在哥本哈根召年在哥本哈根召开开86个国家（包括我国）参加的个国家（包
39、括我国）参加的“蒙特利尔议定书缔约国蒙特利尔议定书缔约国第四次会议第四次会议”上，又进一步修正与调整了淘汰受控物质的上，又进一步修正与调整了淘汰受控物质的时间表。对于发达国家，规定时间表。对于发达国家，规定1990年年1月月1日起完全停止生日起完全停止生产和禁止使用产和禁止使用CFC，到，到2020年完全停止使用年完全停止使用HCFC。对于。对于发展中国家（包括我国），议定书规定：发展中国家（包括我国），议定书规定：CFC物质物质2010年年全部停止使用；全部停止使用；HCFC物质物质2016年开始受限，年开始受限，2040年全部年全部停止停止13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及
40、种类第30页，共58页，编辑于2022年，星期五使用。我国政府于使用。我国政府于1993年年1月月12日批准的日批准的中国消耗臭氧层中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案物质逐步淘汰国家方案规定：规定：19921996年禁止新建使年禁止新建使用消耗臭氧层物质的电冰箱、制冷空调设备、泡沫材料等用消耗臭氧层物质的电冰箱、制冷空调设备、泡沫材料等的生产企业；的生产企业；19972000年禁止新建生产消耗臭氧层物质年禁止新建生产消耗臭氧层物质的装置；的装置；20012010年禁止进口消耗臭氧层及用消耗臭氧年禁止进口消耗臭氧层及用消耗臭氧层物质生产（或含有消耗臭氧层物质）的商品，禁止在维层物质生产（或含有消
41、耗臭氧层物质）的商品，禁止在维修时任意排放含有消耗臭氧层物质。修时任意排放含有消耗臭氧层物质。1992年对年对国家方案国家方案进行了修订，进行了修订，R11完全淘汰的时间为完全淘汰的时间为2002年，年，R12完全淘完全淘汰的时间为汰的时间为2006年。年。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第31页，共58页，编辑于2022年，星期五4.CFC替代物的选择替代物的选择（1）选择的基本要求）选择的基本要求在选用空调用的制冷剂时，还要从以下方面进行综合在选用空调用的制冷剂时，还要从以下方面进行综合考虑：对环境影响要小；具有良好的热力性能；性能系数考虑：对环境影响要小；具有良好的
42、热力性能；性能系数要大；安全性、经济性要好；并具备可行性。要大；安全性、经济性要好；并具备可行性。（2）CFC替代物的选择替代物的选择对于空调用制冷，对于空调用制冷，R22是目前主要的替代制冷剂，目是目前主要的替代制冷剂，目前国外已生产和使用前国外已生产和使用R22封闭式和开启式离心式冷水机组。封闭式和开启式离心式冷水机组。表表13.7（见（见P185）为）为21世纪绿色环保制冷剂的趋势。世纪绿色环保制冷剂的趋势。13.1 制冷剂的基本要求及种类制冷剂的基本要求及种类第32页，共58页，编辑于2022年，星期五13.2 载冷剂载冷剂1.载冷剂的作用载冷剂的作用制冷系统供冷有直接供冷和间接供冷两
43、种方式。载冷制冷系统供冷有直接供冷和间接供冷两种方式。载冷剂是间接供冷系统中把制冷装置产生的冷量传递给被冷却剂是间接供冷系统中把制冷装置产生的冷量传递给被冷却物体或空间的中间介质，或称冷媒。物体或空间的中间介质，或称冷媒。13.2.1 载冷剂的作用、种类及要求载冷剂的作用、种类及要求第33页，共58页，编辑于2022年，星期五2.载冷剂的种类载冷剂的种类常用的载冷剂有空气、水、盐水、甲醇水溶液、乙二常用的载冷剂有空气、水、盐水、甲醇水溶液、乙二醇水溶液、丙三醇水溶液等。在舒适性空调系统中，常采醇水溶液、丙三醇水溶液等。在舒适性空调系统中，常采用水作载冷剂，称空调冷冻水，将冷冻水送入喷水室或水用
44、水作载冷剂，称空调冷冻水，将冷冻水送入喷水室或水冷式表面冷却器用来处理送入房间的空气。在低温空调系冷式表面冷却器用来处理送入房间的空气。在低温空调系统中，常采用盐水或乙二醇水溶液等作为载冷剂。统中，常采用盐水或乙二醇水溶液等作为载冷剂。13.2 载冷剂载冷剂第34页，共58页，编辑于2022年，星期五3.对载冷剂的物理化学性质要求对载冷剂的物理化学性质要求（1）在使用温度范围内呈液态，不凝固、不汽化，利在使用温度范围内呈液态，不凝固、不汽化，利于输送。于输送。（2）比热容要大，以减少载冷剂流量、管道的直径和比热容要大，以减少载冷剂流量、管道的直径和泵的尺寸及消耗功率。泵的尺寸及消耗功率。（3）
45、无毒、无臭、不燃烧、不爆炸、化学稳定性好、无毒、无臭、不燃烧、不爆炸、化学稳定性好、不污染环境，对金属不腐蚀，以延长系统的使用寿命。不污染环境，对金属不腐蚀，以延长系统的使用寿命。（4）密度小、黏度小，以减少流动阻力，减小循环泵密度小、黏度小，以减少流动阻力，减小循环泵消耗功率。消耗功率。（5）热导率大，可减少换热设备的传热面积。热导率大，可减少换热设备的传热面积。（6）来源广泛、价格低廉。来源广泛、价格低廉。13.2 载冷剂载冷剂第35页，共58页，编辑于2022年，星期五1.水水水在一个大气压下沸点为水在一个大气压下沸点为100,凝固点为凝固点为0，是一种，是一种理想的载冷剂。水具有比热容
46、大、黏度小、密度小、无毒、理想的载冷剂。水具有比热容大、黏度小、密度小、无毒、不燃烧、不爆炸、化学稳定性好、对管路及设备腐蚀性小、不燃烧、不爆炸、化学稳定性好、对管路及设备腐蚀性小、容易获得等优点。因此，水是空调系统最常用的载冷剂。容易获得等优点。因此，水是空调系统最常用的载冷剂。制冷装置将水冷却到一定温度后，送入空气处理设备对空制冷装置将水冷却到一定温度后，送入空气处理设备对空气进行热、湿交换，达到要求后，送入房间。水的凝固点气进行热、湿交换，达到要求后，送入房间。水的凝固点高，因而只能用作制取高，因而只能用作制取0以上温度的载冷剂。以上温度的载冷剂。13.2 载冷剂载冷剂13.2.2 常用
47、的载冷剂常用的载冷剂第36页，共58页，编辑于2022年，星期五2.盐水盐水盐水溶液的凝固温度较低，可用作工作温度低于盐水溶液的凝固温度较低，可用作工作温度低于0的的载冷剂。常用的盐水溶液有氯化钠（载冷剂。常用的盐水溶液有氯化钠（NaCl）、氯化钙）、氯化钙（CaCl2）水溶液。这类载冷剂适用于中、低温空调系统。）水溶液。这类载冷剂适用于中、低温空调系统。盐水溶液的性质取决于溶液中含盐的浓度。图盐水溶液的性质取决于溶液中含盐的浓度。图13.1为为氯化钠水溶液的凝固曲线。图中左边曲线是析冰线，右边氯化钠水溶液的凝固曲线。图中左边曲线是析冰线，右边曲线是析盐线，两曲线的交点称为冰盐共晶点。从氯化钠
48、曲线是析盐线，两曲线的交点称为冰盐共晶点。从氯化钠盐水凝固曲线可以看出，溶液的凝固点随盐的浓度而变。盐水凝固曲线可以看出，溶液的凝固点随盐的浓度而变。图中析冰线表明随着盐水浓度增加，盐水的凝固温度（凝图中析冰线表明随着盐水浓度增加，盐水的凝固温度（凝固点）也相应地降低，一直到冰盐合晶点为止，此点是冰固点）也相应地降低，一直到冰盐合晶点为止，此点是冰13.2 载冷剂载冷剂第37页，共58页，编辑于2022年，星期五盐同时结晶的温度与浓度。图中析盐线表明，如果盐的浓盐同时结晶的温度与浓度。图中析盐线表明，如果盐的浓度增加，凝固温度不会降低，反而升高，并析出盐。图中度增加，凝固温度不会降低，反而升高
49、，并析出盐。图中水平虚线以下盐水凝固。在图中，曲线和水平虚线将图分水平虚线以下盐水凝固。在图中，曲线和水平虚线将图分为四区，即溶液区、冰为四区，即溶液区、冰盐水溶液区、盐盐水溶液区、盐盐水溶液盐水溶液区、固态区。不同的盐水其冰盐共晶点的温度、浓度不同，区、固态区。不同的盐水其冰盐共晶点的温度、浓度不同，氯化钠水溶液的冰盐共晶点为氯化钠水溶液的冰盐共晶点为-21.2，浓度为，浓度为23.1%(100kg盐水中含有盐水中含有23.1kgNaCl)。13.2 载冷剂载冷剂第38页，共58页，编辑于2022年，星期五选用盐水作载冷剂应注意以下几个问题：选用盐水作载冷剂应注意以下几个问题：（1）要合理选
50、择盐水的浓度）要合理选择盐水的浓度盐水溶液的浓度越大，其密度也越大，流动阻力也增盐水溶液的浓度越大，其密度也越大，流动阻力也增大，同时，浓度增大，其比热容减小，输送一定冷量所需大，同时，浓度增大，其比热容减小，输送一定冷量所需盐水溶液的流量增加，加大泵的功率消耗。因此，在保证盐水溶液的流量增加，加大泵的功率消耗。因此，在保证蒸发器中盐水溶液不会冻结的情况下，尽量减小盐水溶液蒸发器中盐水溶液不会冻结的情况下，尽量减小盐水溶液的浓度。的浓度。13.2 载冷剂载冷剂第39页，共58页，编辑于2022年，星期五（2）盐水对管路和设备的腐蚀性）盐水对管路和设备的腐蚀性盐水对金属有腐蚀作用，腐蚀的强弱与盐