替代制冷剂R134a／R290与润滑油的互溶性实验研究

上海海事大学硕士学位论文小型热泵式空调制冷剂R290及其润滑油混合物特性研究姓名：熊爱凌申请学位级别：硕士专业：制冷及低温工程指导教师：韩厚德;曹红奋20040601上海海事大学硕士学位论文摘要氟利昂（ＣＦＣｓ、ＢＣＦＣｓ）制冷剂被广泛运用于制冷设备和空调中，但因其对臭氧层有破坏作用，且是温室气体，有一定的温室效应，发达国家已从１９９６起全面禁止生产和使用ＣＦＣｓ，对ＨＣＦＣｓ的最后禁用时间也在蒙特利尔修正案中由２０３０年提前到２０２０年。

本文在分析制冷剂替代（特别是ＨＣＦＣｓ替代）的历史、现状和国内外形势基础上，论证了在小型热泵空调上以Ｒ２９０替代Ｒ２２的可行性，其中包括物化性质、理论制冷循环、经济性和安全性等多方面的内容。

Ｒ２９０的基本热物理性质与Ｒ２２相近，化学性质也较稳定，价格低廉容易获得，与材料相容性好，其热物理性质在许多方面甚至优于Ｒ２２。

而且其ＯＤＰ、ＧＷＰ值均为零，不存在破坏环境的问题。

因此以Ｒ２９０替代Ｒ２２在小型制冷装置中有着广阔的前景。

丙烷是一种碳氢化合物，作为制冷剂其易燃性是一个需认真考虑的问题。

为了制冷机安全运行，在保证ＣＯＰ的前提下，应尽量减少丙烷的充灌量。

制冷剂在润滑油中的溶解性会对制冷剂的充注量和制冷性能产生重大影响。

为了探究丙烷与润滑油的混合物的性质，设计了实验装置，并对实验方法和测试手段进行了优化。

通过丙烷与所选三种润滑油的互溶性对比实验，分析相应条件下制冷循环的性能，寻求丙烷制冷空调系统可采用的最佳冷冻油及其匹配比例。

实验结果表明，对于Ｒ２９０与不溶性油的混合物，冷冻油对制玲循环性能没有什么影响，但会带来压缩机回油困难。

对于Ｒ２９０与溶性油的混合物，为了保证系统的ＣＯＰ，须控制润滑油的充注量，以不超过５％为好，最大也不要超过２０％。

而且，在丙烷制冷系统中，采用ＰＡＧ润滑油是更好的选择，因为它兼顾了安全性、系统制冷性能和压缩机回油等多方面的要求。

在总结理论分析和实验研究的基础上，对今后Ｒ２９０的推广运用提出了尚需进一步完善、改进和深入研究的意见。

制冷剂 R134a 与 R 润滑油互溶特性的探讨艾爱长江勘测规划设计研究有限责任公司工程咨询公司摘 要： 本文以目前制冷装置中惯例采用的R134a 制冷剂与某美国品牌的R 润滑油为例， 进行了二者的互溶特 性研究， 从而得到了该品牌润滑油与R134a 在不同混合比下的互溶特性、 蒸汽压值、 温度的变化规律， 因此得到了 该品牌润滑油在民用建筑空调系统商用压缩机领域的经济适用混合比例。

关键词： 润滑油 互溶性 混合比 制冷工质 R134aStudy on the Intersolubility of Refrigerant R134a and R Lubricating OilAI AiEngineering Consulting Company of Yangtze River Survey Planning and Design Research Co.,Ltd.Abstract: Taking R134a refrigerant commonly used in refrigeration unit and R lubricant of an American brand as an example,the mutual solubility of refrigerant and lubricant is studied,and the results are obtained.The reciprocal solubility,vapor pressure and temperature of the brand lube oil and R134a at different mixing ratios were studied. Therefore,the economic and applicable mixing ratio of the brand lube oil in the field of commercial compressors of air conditioning systems in civil buildings was obtained.Keywords:lubricating oil,miscibility,mixing ratio,refrigerant,R134a收稿日期： 2019­6­19 作者简介： 艾爱 （1984~）， 女， 硕士， 工程师； 武汉市江岸区永清路 19号10层 1001室 （430014）； E­mail:****************0 引言制冷剂是制冷系统中完成制冷循环所必需的工 作介质，而用于制冷压缩机内各运动部件润滑的油， 称为冷冻油， 又称润滑油。

R290替代R134a在冷柜系统的研究和应用
徐延辉;孙士杰;尹小兵;何四发
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2017(0)9
【摘要】本文从理论上分析了用R290替代R134a的可行性.经过热力循环计算的对比,认为R290与R134a的各种热力学性质比较接近.在使用R290替代R134a 时,R290体现出比R134a更为优越的性能和效率,可以实现低温制冷和快速制冷,对系统整体性能有提升.并通过匹配实例验证了R290替代R134a系统不仅减少了工序,降低了操作难度,还很好地降低了产品成本.
【总页数】4页(P56-59)
【作者】徐延辉;孙士杰;尹小兵;何四发
【作者单位】华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001
【正文语种】中文
【相关文献】
1.替代制冷剂R134a/R290与润滑油的互溶性实验研究 [J], 钱伟;王维;钱文波;冯永斌;晏刚;张英志;王琴
2.R134A充注量对内藏式冷柜系统影响的试验研究 [J], 杨萍;王铁;纪志坚;张竟浩;尚城名;甄仌;宋宝玉
3.浅谈R290在大冷柜替代R600a的综合优势 [J], 杨海线;陶成;高为民;周翔;徐建
中;蔡冬华
4.R290应用于家用冷柜制冷系统的试验研究 [J], 张赛;李扬;庆增武;张华伟
5.R290替代R134a在商用制冰机匹配研究 [J], 何四发;徐延辉;孙士杰;姚平灵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

R134a制冷剂及润滑油等材料对压缩机质量的影响曾强1 R134a 制冷剂和压缩机1.1 R134a 制冷剂R134a制冷剂是近年来兴起的中长期替代制冷剂。

它采用R134a(1，1，1，2-四氟代乙烷)做制冷剂,取代了传统的CFC类制冷剂。

其结构式如下:它对大气层中的臭氧破坏力(ODP)低,温室效应(GWP)也较低。

而且有低毒、不易燃等特点。

对于欧美、日本等对安全性要求较高的国家比较适用。

表1列出一些制冷剂的性能比较。

表11.2 R134a 压缩机采用R134a制冷剂的压缩机由于其制冷剂的特性,要求R134a的纯度高,以免性能发生变化。

同时,由于R134a的分子呈现一定的化学极性,与许多化学物质不相容,因此需要对压缩机内部的各种化学物质进行控制。

而R134a压缩机所能采用的压缩机油为酯类油,此种油极易吸水,不但会使压缩机油分解加速,而且会使大量水分进入压缩机,发生"冰塞"现象,压缩机不能制冷。

因此,要严格限制压缩机内部的含水量。

R134a的分子直径约为4.2埃,比水分子(3埃)大而比R12(4.4埃)小。

所以,R134a制冷剂比R12制冷剂有更强的渗透趋势和亲水性。

有鉴于此,在密封(焊接)过程中,必须加以注意,以免造成泄漏。

2 R134a 压缩机的要求众所周知,密封式压缩机在运行过程中,压缩机油是与制冷剂直接接触的,这就意味着在制冷过程中不可避免地有少量压缩机油与制冷剂一起参与制冷循环。

这一部分油要随制冷剂一起经历排气阀的高温和蒸发器的低温两种极端的条件。

如果有任何不相容物质溶解在压缩机油里参与循环,就会在毛细管与蒸发器的接口的低温条件下析出,不再与R134a和压缩机油相容,从而堵塞毛细管。

目前已知的不相容物质大致有如下几种:①矿物油;②石蜡及长链脂烷烃;③聚硅氧烷;④酰胺类化合物;⑤磷酸酯类化合物。

还须控制的其它物质有:①氯化物;②强酸、强碱;③水分。

3 控制重点3.1 压缩机油制冷压缩机的冷冻机油对轴承、压缩机主体和控制系统进行润滑后回到压缩机。

R134a制冷剂及润滑油等材料对压缩机质量的影响曾强1 R134a 制冷剂和压缩机1.1 R134a 制冷剂R134a制冷剂是近年来兴起的中长期替代制冷剂。

它采用R134a(1，1，1，2-四氟代乙烷)做制冷剂,取代了传统的CFC类制冷剂。

其结构式如下:它对大气层中的臭氧破坏力(ODP)低,温室效应(GWP)也较低。

而且有低毒、不易燃等特点。

对于欧美、日本等对安全性要求较高的国家比较适用。

表1列出一些制冷剂的性能比较。

表1产品在大气层中的寿命ODP GWPCFC-1160 1.0 1.0CFC-12120 1.0 3.0CFC-113900.9 1.3CFC-1142000.8 3.8CFC-1154000.47.5CFC-12320.020.02CFC-12470.020.1HCFC-141B120.110.15HCFC-142B190.060.36HCFC-22150.050.341.2 R134a 压缩机采用R134a制冷剂的压缩机由于其制冷剂的特性,要求R134a的纯度高,以免性能发生变化。

同时,由于R134a的分子呈现一定的化学极性,与许多化学物质不相容,因此需要对压缩机内部的各种化学物质进行控制。

而R134a压缩机所能采用的压缩机油为酯类油,此种油极易吸水,不但会使压缩机油分解加速,而且会使大量水分进入压缩机,发生"冰塞"现象,压缩机不能制冷。

因此,要严格限制压缩机内部的含水量。

R134a的分子直径约为4.2埃,比水分子(3埃)大而比R12(4.4埃)小。

所以,R134a制冷剂比R12制冷剂有更强的渗透趋势和亲水性。

有鉴于此,在密封(焊接)过程中,必须加以注意,以免造成泄漏。

2 R134a 压缩机的要求众所周知,密封式压缩机在运行过程中,压缩机油是与制冷剂直接接触的,这就意味着在制冷过程中不可避免地有少量压缩机油与制冷剂一起参与制冷循环。

这一部分油要随制冷剂一起经历排气阀的高温和蒸发器的低温两种极端的条件。

2020年第23期广东化工第47卷总第433期 · 73 · 新型制冷剂及其适用润滑油的研究进展万武波1,2，魏伟杰1，杨威2，孔令寅3，杨咏琪1，晏雪萍1，史亚琴1*(1．海南省海洋食品工程技术研究中心，海南热带海洋学院，海南三亚572000；2．大连高路宝润滑油有限公司，辽宁大连116600；3．汶上化工园区管理委员会，山东汶上272501) [摘要]传统制冷剂是诱发臭氧空洞的重要原因之一，其对全球气候的影响日益加重，世界各国普遍开始采用新型制冷剂取代传统氟利昂制冷剂，以降低温室效应。

而随着传统制冷剂持续更换，应对各种新型制冷剂在压缩机中工作时所需的对应润滑油也不断被开发出来，因此研发新型制冷剂及其对应的润滑油成为制冷业探究的热点。

文章综述了新型制冷剂及其润滑油的研究现状，介绍了几种新型制冷剂的发展及其对应润滑油的研究和应用现状，阐述了各种新型制冷剂润滑油的制备方法，并对新型制冷剂及其适用的润滑油今后的发展趋势及其面临的挑战进行了展望。

[关键词]新型制冷剂；润滑油；研究进展[中图分类号]TQ9 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)23-0073-03Research on New Refrigerants and the Corresponding Lubricant Oils Wan Wubo1,2, Wei Weijie1, Yang Wei2, Kong Lingyin3, Yang Yongqi1, Yan Xueping1, Shi Yaqing1*(1. Marine Food Engineering Technology Research Center of Hainan Province, Hainan Tropical Ocean University, Sanya 572000；2. Dalian Gaolubao Lubricating Oil Co., Ltd., Dalian 116600；3. Wenshang Chemical Industrial Park Management Committee, Wenshang 272501, China) Abstract: Traditional refrigerants are one of the major causes of ozone hole. They affect global climate with each passing day. All around the word, nations are employing new types of refrigerants to reduce the effect of climate change. Along with the changing of traditional refrigerants, their corresponding lubricant oils were also replaced. The researches of new type of refrigerants and the corresponding lubricant oils are hot topics of this filed. This review summaries the research development of new refrigerants and their corresponding lubricant oils. The development of several new refrigerants and their corresponding applications has been summarized. The preparation methods of various new refrigerant lubricants are also discussed in this article. Finally, the future development trend and challenges of new refrigerants and applicable lubricants has been discussed.Keywords: refrigerant；lubricant oil；research development随着臭氧层空洞和温室效应导致各类环境问题不断发生，传统氟利昂制冷剂对臭氧层的危害及其导致的温室效应影响逐渐暴露出来。

混合制冷剂R12,R134a和实验设计所用的混合工质R290／R600的性能预测统计模型开发摘要:在本文中，作为R12和R134a替代品的油气混合制冷剂R290／R600（79 / 21重量%），对其性能进行了分析。

R12，R134a，制冷剂混合物R290／R600在不同的冷凝和蒸发温度以及在不同压缩机转速环境下进行了实验。

此外，统计模型采用了实验技术的设计，用来对制冷系统的参数的预测，如预测制冷量和性能系数，功率消耗。

开发的模型利用F-测试对上述这些参数是否足够进行检查。

蒸汽压缩制冷系统的各种制冷剂R12，R134a和R290/R600的性能进行了比较。

结果显示，制冷剂混合物R290／R600的性能系数高于R12和R134a 19.3-27.9 %，并且发现，由79%的丙烷于21%丁烷进行混合的烃类混合物可作为R12和R134a 的替代品。

关键词：设计；建模；碳氢化合物；能量消耗；HFC；制冷剂。

1.引言由于热泵和空调系统对臭氧层的消耗和全球变暖等环境问题, 氯氟烃（CFC）和氢氟烃（HFC）和它们的混合制冷剂，因其高臭氧消耗潜能值（ODP）和全球变暖潜能值（GWP）含氯氟烃已经在大多数国家于1996年被禁止。

R134a 已经发展成为一个替代R12的制冷剂。

制冷剂R134a的使用导致气候变化，因为其较高的全球变暖潜能，蒙特利尔议定书和京都议定书已订阅要求完全取消对氟氯化碳和氢氟碳化合物的使用。

Granryd在2001年关于在制冷系统和热泵设备中使用碳氢化合物作为工作流体所产生的问题做过研究。

发现碳氢化合物（HC）是环保的天然制冷剂，它们具有零ODP和GWP。

大量研究和出版物表示碳氢化合物可作为替代R12的制冷剂，碳氢化合物（HC）的制冷剂有一些积极的特点，比如ODP值为零的特点，GWP很小，无毒性，与矿物油，通常在制冷系统采用的材料都具有良好的相容性等优势。

使用碳氢化合物作为制冷剂主要缺点是极易引燃，如果采取安全措施以防止这种易燃制冷剂泄漏，那么碳氢化合物仍可以像其他安全的制冷剂进行使用。

文章编号：1005－0329（2014）05－0067－04收稿日期：2013－07－31修稿日期：2014－02－27基金项目：香港政府基金GCF （522709）Ｒ290替代Ｒ134a 热泵热水器的性能分析与试验研究胡敏东，王昶，胡懿梵，龙凤元（康特能源科技（苏州）有限公司，江苏苏州215200）摘要：分别对Ｒ290和Ｒ134a 进行了热力学分析，采用Ｒ290对Ｒ134a 成熟机组进行灌注量试验，节流元件匹配试验，不同环境温度下，Ｒ290试验机组对比变工况试验。

理论及试验结果表明：Ｒ290在系统中的单位制热量约为Ｒ134a 的1．37倍，Ｒ290的单位理论COP 值约为Ｒ134a 的94．2%；Ｒ290的制冷剂充注量为Ｒ134a 的30．3%；Ｒ290专用试验机组制热性能平均为Ｒ134a 成熟机组的1．27倍，COP 整体略高于Ｒ134a 成熟机组，尤其在低温方面（－5ħ，0ħ），平均为Ｒ134a 成熟机组的1．05倍。

关键词：Ｒ290；Ｒ134a ；热泵热水器；热力学分析；试验研究中图分类号：TH12；TB65文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1005－0329．2014．05．016Performance Analysis and Experimental Study on Ｒ290Substituting forＲ134a Heat Pump Water heaterHU Min-dong ，WANG Chang ，HU Yi-fan ，LONG Feng-yuan（Quantum Energy ＆Technology （Suzhou ）Co．Ltd．，Suzhou 215200，China ）Abstract ：One thermodynamic analysis between the propane and Ｒ134a is done．Also the refrigerant charge test ，throttling ele-ment matching test and variable condition tests are all running in this paper．The performance analysis results show that ，the unit heating capacity and COP in propane system are 1．37times and 94．2percent than Ｒ134a system ，respectively．And from experi-mental tests ，the refrigerant charging amounts of propane system is only 30．3percent than Ｒ134a system．The heat performance of this propane test unit is 1．27times than Ｒ134a mature unit．Also the whole COP of the propane test unit is a little higher ，es-pecially in the low －temperature point （－5ħ，0ħ），it ’s 1．05times average than the Ｒ134a mature unit．Key words ：Ｒ290；Ｒ134a ；heat pump water heater ；thermodynamic analysis ；experimental research1前言Ｒ290制冷剂ODP 为0，GWP 接近于20（100年），热力性质与Ｒ22相当［1］，较Ｒ134a 性能出色，与酯类油、金属材料、软管材料互溶，无需在原Ｒ134a 系统上进行较大变动，且广泛存在于石油、天然气中，提炼方便，一般作为副产品出现，成本较低。

文章编号：1005－0329（2014）05－0067－04收稿日期：2013－07－31修稿日期：2014－02－27基金项目：香港政府基金GCF （522709）Ｒ290替代Ｒ134a 热泵热水器的性能分析与试验研究胡敏东，王昶，胡懿梵，龙凤元（康特能源科技（苏州）有限公司，江苏苏州215200）摘要：分别对Ｒ290和Ｒ134a 进行了热力学分析，采用Ｒ290对Ｒ134a 成熟机组进行灌注量试验，节流元件匹配试验，不同环境温度下，Ｒ290试验机组对比变工况试验。

理论及试验结果表明：Ｒ290在系统中的单位制热量约为Ｒ134a 的1．37倍，Ｒ290的单位理论COP 值约为Ｒ134a 的94．2%；Ｒ290的制冷剂充注量为Ｒ134a 的30．3%；Ｒ290专用试验机组制热性能平均为Ｒ134a 成熟机组的1．27倍，COP 整体略高于Ｒ134a 成熟机组，尤其在低温方面（－5ħ，0ħ），平均为Ｒ134a 成熟机组的1．05倍。

关键词：Ｒ290；Ｒ134a ；热泵热水器；热力学分析；试验研究中图分类号：TH12；TB65文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1005－0329．2014．05．016Performance Analysis and Experimental Study on Ｒ290Substituting forＲ134a Heat Pump Water heaterHU Min-dong ，WANG Chang ，HU Yi-fan ，LONG Feng-yuan（Quantum Energy ＆Technology （Suzhou ）Co．Ltd．，Suzhou 215200，China ）Abstract ：One thermodynamic analysis between the propane and Ｒ134a is done．Also the refrigerant charge test ，throttling ele-ment matching test and variable condition tests are all running in this paper．The performance analysis results show that ，the unit heating capacity and COP in propane system are 1．37times and 94．2percent than Ｒ134a system ，respectively．And from experi-mental tests ，the refrigerant charging amounts of propane system is only 30．3percent than Ｒ134a system．The heat performance of this propane test unit is 1．27times than Ｒ134a mature unit．Also the whole COP of the propane test unit is a little higher ，es-pecially in the low －temperature point （－5ħ，0ħ），it ’s 1．05times average than the Ｒ134a mature unit．Key words ：Ｒ290；Ｒ134a ；heat pump water heater ；thermodynamic analysis ；experimental research1前言Ｒ290制冷剂ODP 为0，GWP 接近于20（100年），热力性质与Ｒ22相当［1］，较Ｒ134a 性能出色，与酯类油、金属材料、软管材料互溶，无需在原Ｒ134a 系统上进行较大变动，且广泛存在于石油、天然气中，提炼方便，一般作为副产品出现，成本较低。

环保冷媒 R290对应冷冻机油的设计研究龙春仙;杨忠学;孙蓉【摘要】由于氟利昂类冷媒(CFCs)对臭氧层具有破坏作用，而氢氟烃类冷媒(HFCs)冷媒具有较高的全球变暖潜势(Global Warming Potential，GWP)，目前不少国家已研讨在家用空调中使用低GWP的冷媒替代方案，其中一种方案就是以R290替代R22。

使用R290作为制冷剂在开发过程中需要解决的一个最重要问题就是冷冻机油的选择和设计。

文章通过对家用空调用旋转式压缩机内部润滑状态进行分析，并对不同冷冻机油在 R290冷媒下的特性进行研究，提出了R290冷媒下油品设计方法。

%Because CFCs deplete the ozone layer and HFCs have high global warming potentials, many countries have been reinvestigating low GWP refrigerants as alternatives in household air conditioners, one of which is R290 as the alternative for R22. But the most important problem is how to choose the suitable lubricant for refrigerant R290. In this paper, the design method of lubricant was proposed through analyzing the lubrication in rotate compressor of household air conditioners and studying on properties of several oils in R290 refrigerant.【期刊名称】《集成技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】8页(P10-17)【关键词】旋转式压缩机;冷冻机油;R290【作者】龙春仙;杨忠学;孙蓉【作者单位】中国科学院深圳先进技术研究院深圳 518055; 广东美芝制冷设备有限公司研发中心顺德 528333;中国科学院深圳先进技术研究院深圳 518055;中国科学院深圳先进技术研究院深圳 518055【正文语种】中文【中图分类】TH117.2;TB611 引言根据《蒙特利尔议定书》的规定，对臭氧层具有破坏作用的氟利昂类冷媒(CFCs)将被逐步淘汰。

R290替代R134a在商用制冰机匹配研究何四发;徐延辉;孙士杰;姚平灵【摘要】通过分析制冷工质特性,说明R290制冷剂己成为轻型商用制冷最佳选择.以及通过R290与R134a制冰机测试对比,得出R290替代R134a在商用制冰机应用的可行性.同时通过试验验证了使用R290制冷剂压缩机可靠性.本文对制冰机厂家及压缩机制造厂商均有一定指导意义.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】3页(P24-25,33)【关键词】制冰机;制冷工质;压缩机;可靠性;匹配【作者】何四发;徐延辉;孙士杰;姚平灵【作者单位】华意压缩机股份有限公司江西景德镇 333001;华意压缩机股份有限公司江西景德镇 333001;华意压缩机股份有限公司江西景德镇 333001;华意压缩机股份有限公司江西景德镇 333001【正文语种】中文1 引言制冰机是一种将水通过蒸发器由制冷系统制冷剂冷却后生成冰的制冷机械设备。

随着社会的发展和人民生活水平不断提高，用冰的行业越来越广，对冰的质量要求越来越高，对制冰机的“高性能”、“低故障率”、“卫生性”等要求越来越迫切。

2015年1月1日，欧盟正式实施关于氟化气体（Fgas）的新法规Regulation （EU）No517/2014，商用制冷设备使用的制冷剂GWP＞2500，将在2020年禁止使用，因此寻找一种新的替代制冷剂是当务之急[1]。

由于R290制冷剂ODP=0，GWP=3，且获得美国EPA SNAP（环保署重大新替代品政策）的批准，列为全球制冷剂的理想替代品，因此R290为商用制冰机理想替代制冷剂。

本文主要探讨R290替代R134a在商用制冰机研究。

2 制冷工质特性理论参数研究从表1轻型商用制冷剂特性重要性表述、表2轻型商用制冷剂特性综合评价来看，目前来说R290制冷剂已成为轻型商用制冷替代R134a、R404A的最佳选择。

R290工质（丙烷）为碳氢化合物，由于是天然存在的物质，属于自然制冷剂，该工质的臭氧耗减潜能值ODP为0，全球暖化潜值GWP值很低，不会对环境造成危害，是一种完全环保的制冷制，完全满足欧盟关于氟化气体（Fgas）的新法规。