第3章制冷剂与载冷剂

制冷剂1、制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质，其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发，在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水，而被冷却为液体，往复循环，借助于状态的变化来达到制冷的作用。

2、常用制冷剂A、氨（NH3 R717）氨最大的优点是单位容积制冷能力大，蒸发压力和冷凝压力适中，另外价格便宜，极易购得，特别是冷藏、冷库等大型制冷设备常采用。

但是氨最大的缺点就是有强烈的刺激作用，对人体有危害，目前规定氨在空气中的浓度不应大于20mg/m3。

氨是可燃物，氨在空气中的体积百分比达16~25%时，遇火焰就有爆炸的危险。

B、氟利昂大多数的氟利昂本身无毒、无臭、不燃，适用于工程建筑或者实验室的空调制冷装置。

尤其是氟利昂R22，在我国空调制冷装置中已经广泛采用。

其热力学性能与氨不相上下，而且安全可靠，是一种良好的制冷剂，但是目前价格较高，影响大规模的推广使用。

致命缺点：温室效应气体，其温室效应值比二氧化碳大1700倍，更危险的是会破坏大气层中的臭氧层。

根据国际上《蒙特利尔议定书》规定：R22于2020年将全面禁止，发展中国家可适当延期至2040年全面禁止生产。

目前国际上一致看好的R22的替代物是R407C、R410A。

另外汽车制冷中常用的R12，采用R134A替代。

目前国内的一些大中型项目，业主都明确要求采用环保冷媒如R407C等。

载冷剂载冷剂是一种中间物质，如常用的空调冷冻水，其在蒸发器内被冷却降温，然后远距离输送，来冷却需要被冷却的物体。

目前常用的载冷剂有水，它只能用于高于0 ℃的条件，当要求低于0 ℃时。

一般采用盐水，如：氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。

制冷剂与载冷剂流向载冷剂是在间接冷却的制冷装置中，将被冷却系统的热量传递给正在蒸发的制冷剂的物质。

也称为二次制冷剂。

载冷剂与制冷剂统称为冷媒，都属于传输冷量的介质。

载冷剂通常为液体，在传递热量过程中一般不发生相变。

制冷剂通过相变制冷，将冷量传递给载冷剂，然后再通过泵在常压下将载冷剂的冷量传递给冷库间实现制冷。

载冷剂代用品主要有氯化钙盐水、氯化钠盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷等。

专业载冷剂如冰河冷媒等。

制冷剂，又称、致冷剂、雪种，是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。

这些物质通常以可逆的相变（如气-液相变）来增大功率。

如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷机中的雪种等等。

一般的蒸汽机在工作时，将蒸汽的热能释放出来，转化为机械能以产生原动力；而制冷机的雪种则用来将低温处的热量传动到高温处。

传统工业及生活中较常见的工作介质是部分卤代烃（尤其是氯氟烃），但由于它们会造成臭氧层空洞而逐渐被淘汰。

其他应用较广的工作介质有氨气、二氧化硫和非卤代烃（例如甲烷）。

常见的制冷剂：NH制冷剂3凝固温度 1859年氨作为制冷剂的理论确立，1875年开始用于工业制冷。

NH3-77.7℃，标准沸点-33.3℃，临界温度132.4℃，临界压力11.52Mpa。

常温下冷凝压力一般在 1.1Mpa～1.3Mpa，夏季最高不超过 1.5Mpa，单位容积制冷量约2177KJ/m³。

ODP=0，GWP=0。

优点：NH制冷剂对环境友好性，破坏臭氧层潜能值（ODP）为0、全球气候变暖3潜能值(GWP)为0。

具有优良的热力学性质，其单位容积制冷量较传统的氟利昂制冷剂大。

比重和粘度小。

价格便宜、易获得；氨机造价低，由于单个氨机制冷量可达到250 kW甚至更大，而氟机（低温工况）最大为100kW，若要用于大冷量工况，就必须多机并联，因此，在大功率（100kW以上）的情况下，氨机明显较氟并联机组价格低；氨系统若发生泄漏易被发现。

缺点：氨几乎不溶于矿物油，管道和换热器的传热面会积油，形成油膜，影响传热；氨制冷系统需配用复杂的油分离系统，造成产品体积庞大。

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℃。

第三章 冻干机的结构与配置第一节 冻干机在冻干药品生产过程中的关系冻干机在冻干药品生产过程中的关系如下：主要灭菌。

将药品主药和辅料溶解在适当的溶剂中（注射用水）。

用不同孔径的滤器对药液分级过滤，最后用0.22μm 的过滤器除菌过滤。

将已除去的药液灌注到容器中，并在容器端口半上胶塞。

在无菌环境中把半上胶塞的药液或开口托盘（冻干原粉）移至冻干机的干燥箱内搁板上，有的工艺的这一步也可能采用另一腔室先进行预冻结。

通过冻干机的运行，对搁板冻结、抽真空和对搁板加热供能，使药品在固态下，通过升华除去大部分的水分。

然后加热蒸发解吸附去除残余水分。

通过安装在干燥腔室内的液压或螺杆式升降装置全压塞（小瓶冻干）。

对托盘中块状粉进行粉碎、过筛、装桶、加内塞（托盘冻干）。

由此可见，冻干机是冻干生产过程中的主要工艺装备，制品中的水分由它来去除。

制品在冻干腔室内的无菌状态下完成干燥、解吸附除去水分和全压塞等操作。

后 处 理药液配置第二节冻干设备的系统组成产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。

冻干机主要由制冷系统、真空系统、循环系统、液压系统、控制系统、CIP/SIP 系统及箱体等组成。

一、制冷系统制冷系统在冻干设备中最为重要，被称为“冻干机的心脏”。

制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀所构成，主要是为干燥箱内制品前期预冻供给冷量；以及为后期冷阱盘管捕集升华水汽供给冷量。

冷冻干燥过程中常常要求温度达到-50℃以下，因此在中、大型冷冻干燥机中常采用两级压缩进行制冷。

主机选用活塞式单机双级图3-1制冷系统压缩机，每套压缩机都有独立的制冷循环系统，通过板式交换器或冷凝盘管，分别服务于板层和冷凝器。

根据控制系统的运行逻辑，压缩机可以独立制冷板层或制冷冷凝器。

制冷机组应有足够大的制冷量储备，能应付绝大多数制冷异常的情况，即使满负荷工作时，也不至于达到系统极限。

在制冷系统中，除装有显示的高、中、低压、油压力表外，还装有各种压力控制器。

制冷剂与载冷剂区别
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。

载冷剂又称二次制冷剂，是在间接供冷系统中用以传递冷量的中间介质。

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，以达到传递冷量的目的。

载冷剂和制冷剂统称为冷媒，他们都是传输冷量的介质。

长期以来，工业制冷系统中使用的载冷剂主要是工业盐、乙醇、乙二醇水溶液二氯甲烷等。

这些载冷剂主要优点是价格较为低廉。

其缺点是载冷能力小、消耗大，粘度大、能耗高，腐蚀金属、存在安全隐患。

由于传统载冷剂的上述缺陷，使得制冷系统日常运行和维护费用很高，使用寿命却很短。

新型载冷剂冰河冷媒系列产品攻克了传统载冷剂存在的几大问题，本品具有用量省、载冷能力强、适用温度范围宽、防锈性能优异等特点，无论新旧冷却系统，不需要任何改动，都可以直接添加使用。

彻底解决了其它冷却介质严重锈蚀设备的难题；解除了冷却系统发生内外泄漏的危险；节能环保，大大减少了系统的日常维护费用。

只要连续使用，就可以使载冷系统的使用寿命延长二倍以上。

保障了系统的正常运行，对节能减排、节约资源、保护生态环境、做出了巨大的贡献。

该系列产品适用于-145℃～330℃温度范围，有20多种不同型号可供选择，是工业盐、酒精、乙二醇、二氯甲烷等载冷剂的换代产品。

常见得制冷剂与载冷剂常用得制冷剂有:一、无机化合物:如①氨(R717):氨有良好得热力性能,其标准蒸发温度—33、3℃氨具有强烈刺激作用,并且具有比较大得毒性,对人体有一定得危害,氨可以燃烧与爆炸,但就是氨得单位容积制冷量较大,蒸发压力与冷凝压力适中,氨还对钢铁不腐蚀,但含水时会对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作用,因此,一般使用中含水量＜0、2%,采用无逢钢管,氨还价廉易得;②水(R718):水作为制冷剂最大得优点就是无毒、无臭、不燃不爆、汽化潜热大而且极易获得,但水得蒸汽比容很大,因此它得单位容积制冷量很小,水作为制冷剂只能制取0℃以上得冷冻水;二、甲烷与乙烷得卤素衍生物,这些物质无毒、难燃,绝热系数小,故排气温度低,分子量大,但其价格昂贵,泄漏不易被发现,比重大,工质循环量大,故流动阻力损失大,耗功增加,对天然橡胶有腐蚀作用。

氟里昂遇到明火或高温会分解出有毒有害气体,因此在氟里昂车间禁止明火与高温。

如①氟里昂12(R12):R12就是早期中小型空调与冰箱中使用较普遍得制冷剂,R12在大气压下得沸点为—29、8℃,凝固点为—158℃。

R12易溶于润滑油,为确保压缩机得润滑油应使用粘度较高得冷冻机油。

R12中水得溶解度很小,且无色、无臭、对人体危害极小,其分子中不含氢原子,因而也不燃不爆,但其在大气中得寿命长,对臭氧层有破坏作用。

属于中温制冷剂。

②氟里昂22(R22):R22得热力学性能与氨很相近,其沸点就是—40、8℃,凝固点就是—160℃,但就是R22不燃不爆,在大气中得寿命约20年。

R22对绝缘材料得腐蚀性较R12为大,毒性也比R12稍大。

R22得化学性能不如R12稳定,分子极性也比R12大,故对有机物得膨润作用强。

③氟里昂11(R11) R11在大气压力下蒸发温度为23、7℃,凝固点—111℃。

由于分子量大,冷凝压力很低,所以主要用于空调用离心式制冷压缩机中。

因为它含有三个氯原子,毒性较R12大。