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制冷剂_热力学_物理化学_简介 [2006-12-21]来源:www.chinazedo.com

制冷剂又称制冷工质,是制冷循环的工作介质,利用制冷剂的相变来传递热量,既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热,在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种,最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。 

1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议,并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》,于1989年1月1日起生效,对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。

1990年6月在伦敦召开了该议定书缔约国的第二次会议,增加了对全部CFC、四氯化碳(CCL4)和甲基氯仿(C2H3CL3)生产的限制,要求缔约国中的发达国家在2000年完全停止生产以上物质,发展中国家可推迟到2010年。另外对过渡性物质HCFC提出了2020年后的控制日程表。 HCFC中的R123和R134a是R12和R22的替代品。 

热力学的要求 

1.在大气压力下,制冷剂的蒸发温度(沸点)ts要低。这是一个很重要的性能指标。ts愈低,则不仅可以制取较低的温度,而且还可以在一定的蒸发温度to下,使其蒸发压力Po高于大气压力。以避免空气进入制冷系统,发生泄漏时较容易发现。 

2.要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc应尽量低些,以免处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且,冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功的增大。 

3.对于大型活塞式压缩机来说,制冷剂的单位容积制冷量qv要求尽可能大,这样可以缩小压缩机尺寸和减少制冷工质的循环量;而对于小型或微型压缩机,单位容积制冷量可小一些;对于小型离心式压缩机亦要求制冷剂qv要小,以扩大离心式压缩机的使用范围,并避免小尺寸叶轮制造之困难。 

4.制冷剂的临界温度要高些、冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在常温或普通低温范围内能否液化。 

5.凝固温度是制冷剂使用范围的下限,冷凝温度越低制冷剂的适用范围愈大。 

制冷剂        分子式      分子量u   正常蒸发温度ts(℃)  凝固点(℃) 临界温度    临界压力PKP   绝热指数K  
水              H2O         18.02      +100                    ±0           +374.1        225.6           1.33  
氨              NH3         17.03      -33.4                    -77.7        +132.4        115.2           1.31   
R11           CFCL3      137.39    +23.7                  -111          +198           44.6             1.17  
R12           CF2CL2    120.92    -29.8                   -155          +111.5        40.86           1.15  
R13           CF3CL      104.47    -81.5                   -180          +28.8           39.4               -  
R22           CHF2CL    88.48      -40.8                  -180           +96              50.3            1.19  
R115         C2F5CL    154.48     -38                    -106           +80              33 1               -

物理化学的要求 

1.制冷剂的粘度应尽可能小,以减少管道流动阻力、提换热设备的传热强度。 

2.制冷剂的导热系数应当高,以提高换热设备的效率,减少传热面积。 

3.制冷剂与油的互溶性质:制冷剂溶解于润滑油的性质应从两个方面来分析。如果制冷剂与润滑油能任意互溶,其优点是润滑油能与制冷剂一起渗到压缩机的各个部件,为机体润滑创造良好条件;且在蒸发器和冷凝器的热换热面上不易形成油膜阻碍传热。

其缺点是从压缩机带出的油量过多,并且能使蒸发器中的蒸发温度升高。部分或微溶于油的制冷剂,其优点是从压缩机带出的油量少,故蒸发器中蒸发温度较稳定。其缺点是在蒸发器和冷凝器换热面上形成很难清除的油膜,影响了传热。 

类别  溶解性                   制冷剂                                                             产生的影响  

1.     难溶      NH3、CO2、R13、R14、R15、SO2                                    无  

2.     微溶      R22、R114、R152、R502                                      溶解时降低润滑油的沾度  

3.    完全溶解   R11、R12、R21、R113、烃类、CH3CI、R500   降低润滑油的沾度和凝固点,并使油中石蜡下沉,蒸发温度升高 
  
4. 应具有一定的吸水性,这样就不致在制冷系统中形成“冰塞”,影响正常运行。 

5. 应具有化学稳定性:不燃烧、不爆炸,使用中不分解,不变质。同时制冷剂本身或与油、水等相混时,对金属不应有显著的腐蚀作用,对密封材料的溶胀作用应小。 

安全性的要求 

由于制冷剂在运行中可能泄漏,故要求工质对人身健康无损害、无毒性、无刺激作用。

 

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