_第二章 制冷剂
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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。
第二章 制冷剂与载冷剂第一节 制冷剂制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质,又称为“工质”。
一、对制冷剂的基本要求(一)热力学性质(二)物理化学性质 (三)环境友好性能反映一种制冷剂环境友好性能的参数有消耗臭氧层潜值(Ozone Depletion Potential, ODP )、全球变暖潜值(Global Warming Potential, GWP )、大气寿命(排放到大气层的制冷剂被分解一半时所需要的时间,Atmospheric Life )等。
变暖影响总当量TEWI (Total Equivalent Warming Impact )综合考虑了制冷剂对全球变暖的直接效应DE 和制冷机消耗能源而排放的CO 2对全球变暖的间接效应IE [3]。
IE DE TEWI +=(2-1) 其中,)(α⋅+⋅⋅=M N L GWP DEb E N IE ⋅⋅=综合考虑制冷剂的ODP 、GWP 和大气寿命,当其排放到大气层后对环境的影响符合国际认可条件时,则认为是环境友好制冷剂。
评价制冷机使用制冷剂的环境友好性能时,国际认可的条件如下[8][9]:[3] 日本冷凍空調学会 編. 上級標準テキスト·冷凍空調技術(冷凍編)[M],社団法人日本冷凍空調学会,2000年7月. [8] GB/T 7778-2008, 制冷剂编号方法和安全性分类[S].[9] LEED. LEED for New Construction Version 2.2, EA Credit 4: Enhanced Refrigerant Management [M]. October, 2005.(美国绿色建筑协会. LEED-NC 标准2.2版,第四评分项《加强制冷剂管理》,2005年10月)沸点(℃)单位容积制冷能力(k J /m 3)图2-1 制冷剂的单位容积制冷能力与沸点的关系LCGWP+LCODP×105≤100 (2-2)其中,LCGWP=[GWP r·(L r×N +α) ·R c]/ NLCODP=[ODP r·(L r×N +α) ·R c]/ N(四)其它制冷剂应无毒,不燃烧,不爆炸,而且,易购价廉。
思考题1.制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质,又称工质。
对其性质要求:热力学性质:制冷效率高,压力适中,单位容积制冷量大,临界温度高。
物理化学性质:与润滑剂的互溶性,导热系数,放热系数高,密度、粘度小,相容性好。
环境友好性能:消耗臭氧层潜值ODP 全球变暖潜值GWP 大气寿命etc其他:无毒,不燃烧,不爆炸,易购廉价选择时应考虑:临界温度高,冷凝压力适中,单位制冷量大,凝固点低,粘度和密度要低,导热系数要高,等熵系数要小,液体比容要小,不燃不爆,无毒等。
2.包括毒性和可燃性:毒性:急性允许暴露量:ABC三类慢性允许暴露量:ABC三类详见课本34页,C类毒性最强。
可燃性按燃烧最小浓度值和燃烧产生的热量分为123类:1类不可燃2类有燃烧性3类有爆炸性。
3.不对。
无氟说法不对,应为无氯,此外,无氯也不一定环保,比如co2.评价一种制冷剂的环境友好性能,需综合考虑制冷剂的ODP、GWP以及大气寿命,当符合国际认可条件时,即可认为其是环境友好的制冷剂。
4.见ppt。
5.高温制冷剂沸点大于0度,中温制冷剂0到-60度,低温低于-60度。
6.空气源热泵采用的制冷剂无限溶于润滑剂,压缩机启动时,曲轴箱内压力突然降低,温度来不及降低,制冷剂将蒸发,导致润滑剂起泡。
当压缩机处于低温环境时,油将可能出现分层。
油泵从底部将油抽出。
导致润滑不良,可能烧坏压缩机。
所以要用油加热器。
在压缩机启动前。
用油加热器加热润滑油,以减少油中制冷剂的溶解量,保护压缩机。
练习题1.相同温度下的压力2.根据标准蒸发温度(一个绝对压力条件下的沸点)或常温下的制冷剂饱和压力高低进行分类低温制冷剂=高压制冷剂(沸点<-60℃)R13、R744:冷藏装置、复叠式制冷循环等中温制冷剂=中压制冷剂(-60℃<=沸点<=0℃)R134a(R12, R502):小型风冷式机,家用冰箱,汽车空调R22:qv大,家用空调器,商用冷藏、空调高温制冷剂=低压制冷剂(沸点>0℃)R11、R123:qv小,小型离心制冷机3.当蒸发压力时。