第2章制冷剂与载冷剂
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第2讲:制冷剂、载冷剂、冷冻机油§2-1 制冷剂制冷剂又称制冷工质,用英文单词(Refrigcrant)的首位字母“R”作为代号。
它是一种在制冷循环过程中利用液体气化吸收热量,又在外功的作用下,把气体液化放出的热量传给周围介质的物质。
它易于气化,又易于液化。
在制冷装置中,没有制冷剂就无法实现制冷。
高压制冷剂。
按可燃性和毒性分类,分为不可燃、可燃、易燃、低毒、高毒等组别。
●制冷剂的选用原则制冷剂应具备一些基本要求,可以从热力学、物理化学、安全和经济等方面来考虑。
(1)热力学的要求①在大气压下,制冷工质的蒸发温度(沸点)t0要低。
这样不仅可以获取比较低的温度,而且还可以在一定的蒸发温度t0下,使其蒸发压力P0高于大气压力,以避免空气进入制冷系统影响换热设备的换热效果和设备的使用寿命。
同时,在一定的蒸发温度下,蒸发压力高于大气压力,系统一旦发生泄漏时容易发现。
②要求制冷剂在常温条件下,要有比较低的冷凝压力P k,以免对处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排出管道等设备的强度要求过高。
通常按正常蒸发温度t0和常温下的冷凝压力P k将制冷工质分为以下三种:a.高温制冷工质(或称低压制冷工质):t0>0℃,P k<2~3kg/cm2。
如R11、R113、R114等,这些制冷剂适用高温环境下空调系统用的离心式压缩机。
b.中温制冷工质(或称中压制冷工质):0℃>t0>-70℃,P k<15~20 kg/cm2。
如氨(R717)、氟利昂12(R12)、氟利昂22(R22)、氟利昂500(R500)、氟利昂502(R502)等,这类制冷剂使用范围比较广,适用于活塞式制冷压缩机制电冰箱、食堂小冷库、空调用制冷系统、大型冷藏库等制冷装置中。
c.低温制冷工质(或称高压制冷工质):t0<-70℃,P k>20kg/cm2.如氟利昂13(R13)、氟利昂14(R14)、氟利昂23(R23)、氟利昂503(R503)等,这类制冷剂只适用于复叠式制冷装置中的低温部分或在-70℃以下的低温制冷设备。
第2章制冷剂和载冷剂制冷剂又称制冷工质,它是在制冷系统中完成制冷循环的工作介质。
制冷剂在蒸发器内气化吸收被冷却介质的热量而制冷,又在高温下把热量放给周围介质,重新成为液态制冷剂,不断进行制冷循环。
蒸气压缩式制冷装置是利用制冷剂的集态变化来达到制冷的目的,因此,制冷剂的性能直接影响制冷循环的技术经济指标。
2 . 1 制冷剂制冷剂的种类有几十种,但在工业上常用的不过10余种。
2 . 1 . 1 对制冷剂的要求1.对制冷剂的要求(1)用常温的水或空气做冷却介质时,制冷剂相应的冷凝压力不太高,以减少制冷装置的承受能力。
在工作温度范围内其相应的蒸发压力不低于大气压力,避免制冷系统的低压部分出现负压,防止空气渗入系统。
同时,冷凝压力和蒸发压力之比不要过大,以免压缩终了的温度过高、压缩机的容积效率过低。
(2)通常要求制冷剂的单位容积制冷量要大,这样可以缩小压缩机的尺寸。
(3)由于在临界温度以上,无论加多大的压力都不能使制冷剂液化,因此,制冷剂的临界温度要高,便于用常温的冷却介质进行冷凝。
凝固温度要低,以获得较低的蒸发温度。
便于用一般的冷却水或空气进行冷凝。
压缩终了温度不要太高,以免压缩机的润滑条件恶化。
(4)制冷剂的粘度和密度应尽可能小,以减少制冷剂在系统中的阻力。
(5)导热系数要大,可以提高热交换设备的传热系数,减少传热面积,使热交换器耗用的金属材料减少。
(6)对制冷装置所用的材料无腐蚀性,与润滑油不起化学作用;高温下不分解,热稳定性好。
(7)对人体无害,无燃烧和爆炸危险,使用安全。
(8)易于取得,价格便宜。
(9)对大气臭氧层没有破坏作用。
(10)对全球气候变暖影响程度小完全满足上述所有要求的制冷剂是很难寻觅的,各种制冷剂总是在某些方面有其长处,而在另一些方面又有其不足。
并且使用要求、运行条件和机器种类及容量不同,对于制冷剂性质要求的考虑侧重面也就不同,所以应该按照主要条件来选择相应的制冷剂。
目前所采用的制冷剂都存在一些缺点,因此在选用制冷剂时,应根据实际情况,主要条件符合即可选用。
制冷剂与载冷剂制冷剂是制冷机中的工作介质,故又称制冷工质。
制冷剂在制冷机中循环流动,在蒸发器内吸取被冷却物体或空间的热量而蒸发,在冷凝器内将热量传递给周围介质而被冷凝成液体,制冷系统借助于制冷剂状态的变化,从而实现制冷的目的。
载冷剂又称冷媒,是在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。
载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后,送到冷却设备中,吸收被冷却物体或空间的热量,再返回蒸发器重新被冷却,如此循环不止,以达到传递制冷量的目的。
本章主要介绍制冷剂必备的特性以及常用制冷剂和载冷剂的主要性质。
2.1 制冷剂蒸气压缩式制冷系统中的制冷剂是一种在系统中循环工作的,汽化和凝结交替变化进行传递热量的工作流体。
系统中的制冷剂在低压低温下汽化吸热(实现制冷),而在高压高温下凝结放热(蒸汽还原为液体)。
有适宜的压力和温度,并满足一定条件的可作为制冷剂的物质大约有几十种,常用的不过十几种。
在空调、冷藏中广泛使用的制冷剂不过几种。
2.1.1制冷剂的种类与编号2.1.1.1制冷剂的种类与分类可作为制冷剂的物质较多,其种类如下:1)无机化合物,如水、氨、二氧化碳等。
2)饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物,俗称氟利昂,主要是甲烷和乙烷的衍生物,如R12、R22、R134a等。
3)饱和碳氢化合物,如丙烷、异丁烷等。
4)不饱和碳氢化合物,如乙烯、丙烯等。
5)共沸混合制冷剂,如R502等。
6)非共沸混合制冷剂,如R407C等。
通常按照制冷剂的标准蒸发温度,将其分为三类,即高温、中温和低温制冷剂。
所谓标准蒸发温度,是指在标准大气压力下的蒸发温度,也就是通常所说的沸点。
1)高温(低压)制冷剂:标准蒸发温度t s>0℃,冷凝压力Pc≤0.2~0.3MPa。
常用的高温制冷剂有R123等。
2)中温(中压)制冷剂:0℃>t s>-60℃, 0.3MPa<Pc<2.0MPa。
常用的中温制冷剂有氨、R12、R22、R134a、丙烷等。
3)低温(高压)制冷剂:t s≤-60℃。
第二章制冷剂载冷剂冷冻机油目的:通过对制冷剂、载冷剂、冷冻机油的了解;正确使用制冷剂、载冷剂、冷冻机油。
第一节制冷剂1,什么是制冷剂以及制冷剂的作用:制冷剂:就是在制冷系统中能够循环变化的物质,也叫工质。
制冷过程就是制冷剂在循环过程中发生相变时(蒸发或冷凝)吸收或释放热量来达到热量从低温部分转移到高温部分。
2,制冷剂的安全、环境特性毒性危害分类:分A、B两类。
A类,无毒性或低毒性;B类,高毒性。
燃烧性危害程度分类:分1、2、3类。
分别为:不可燃、有燃烧性、有爆炸性。
臭氧消耗潜能值ODP:表示制冷剂消耗大气臭氧分子潜能的程度。
选用R11的值作为标准值1.0。
温室效应潜能值(全球变暖潜能值)GWP:是衡量制冷剂对气候变暖的影响值。
选用二氧化碳的温室效应潜能值为标准值1.0。
例:毒性危害和燃烧性危害程度分类 ODP GWPR11 A1 1.0 4600 R12 A1 0.82 10600 R744(CO2) A1 0 1R717(氨) B2 0 1R22 A1 0.034 1900 R134a A1 0 16003,常用制冷剂1)氨(NH3 R717)标准沸点-33.4℃,凝固温度-77.7℃。
有较好的热力性质和热物理性质;压力适中,单位容积制冷量大,粘性小,流动阻力小,比重小,传热性能好;价格便宜、易获得。
毒性大,易燃易爆,有强烈刺激性气味,对食品易产生污染;空气中氨的容积浓度达到0.5~0.6%时,人在其中停留半小时就会引起中毒;容积浓度达到11~14%时,可以燃烧;容积浓度达到16~25%时,遇明火可以引起爆炸;氨在高温(260℃)时会分解出氢气(H2),遇空气及明火会产生强烈的爆炸;氨系统必须安装空气分离器,及时排放系统中的空气及其它不凝性气体。
氨极易溶于水,可以与水以任意比例互溶,因此在氨系统中不会产生冰塞,可以不加干燥过滤器;但有水存在,极易腐蚀金属,并提高蒸发温度;纯氨不腐蚀钢、铁,但含水时会腐蚀锌、铜及铜合金(除磷青铜),因此在氨制冷机及系统中不允许使用铜及铜合金部件(包括压力表,氨压力表必须标有“氨”字样),只有个别起耐磨、密封的部件才可以使用高锡磷青铜,如活塞机的小头衬套和轴封。