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文檔簡介
1、制冷劑的發(fā)展歷史和應(yīng)用摘要社會生產(chǎn)力的隨著快速發(fā)展和人民生活水平的顯著提高,制冷技術(shù)在工程和生活中的應(yīng)用越發(fā)的深入和廣泛。 而在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中,制冷劑被形象的 稱之為“血液”。本文對制冷劑的發(fā)展歷史進行了簡單的介紹,并列舉出了一些 制冷劑在各個應(yīng)用領(lǐng)域的最新研究和進展。制冷劑隨著制冷技術(shù)的發(fā)展而不斷變 遷,大致可分為4個階段。從最初能用即可的原則,因為工業(yè)發(fā)展的需要,進入 到以安全及耐久性為主的第二階段。隨著環(huán)境問題的加劇,制冷劑步入圍繞臭氧 層保護的第三階段。而今,對制冷劑的探索沒有停止,防止全球變暖,低ODP,低GWPW壽命,高效是我們對制冷劑的目標(biāo)。制冷劑在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,家 用
2、空調(diào),中大型冰庫,車載空調(diào)等,都可以看到制冷劑活躍的身影,而針對各個 領(lǐng)域的制冷劑的技術(shù)革新研究也將會被提及。關(guān)鍵詞制冷劑發(fā)展階段應(yīng)用環(huán)境問題發(fā)展方向引言當(dāng)前世界的環(huán)境問題主要是臭氧層遭受破壞和全球范圍的變暖。然而,CFC與HCFC1制冷劑在制冷空調(diào)熱泵等行業(yè)廣泛的采用,它對臭氧層有一定的破壞 作用還是溫室效應(yīng)的一個重要因素。它對環(huán)境的負(fù)面影響使得這一行業(yè)在全世界 都面臨重大的壓力。但是,到現(xiàn)在為止,一些在國外使用的HFC類和碳?xì)漕愄娲?制冷劑還不太理想,多多少少都存在一些瑕疵。比如說大部分的HFCfe制冷劑及 其混合制冷劑的GWP5是相當(dāng)?shù)母撸瑢厥倚?yīng)影響顯著,對排放量還需要嚴(yán)格 的控制;
3、而碳?xì)漕愔评鋭┑陌踩珕栴}也普遍存在,它的強可燃性令人擔(dān)憂,當(dāng)在 大中型制冷空調(diào)熱泵設(shè)備使用時,安全措施很技術(shù)的要求很高。所以,從制冷劑 的發(fā)展歷史中探索,吸收經(jīng)驗,尋求科學(xué)、正確地解決滿足環(huán)保要求的制冷劑在 各種生產(chǎn)和生活的應(yīng)用的替代問題, 避免我們走彎路是非常重要的。 為此,本文 回顧了制冷劑的發(fā)展歷史,綜述了制冷劑在各個領(lǐng)域的應(yīng)用及其相關(guān)最新研究, 探討了未來發(fā)展趨勢。根據(jù)J . M . Calm 1-2的描述,目前人們將制冷劑的發(fā)展分為 4個階段,各 階段的特征如表1所示,以下對各發(fā)展時期的情況做一簡述。表1.制冷劑的4個階段第1林翡3代%4ft年代國30-科*1處1一】頌閃1一&quo
4、t;仲和。一防it球菱,戚必化g發(fā)到國久性典護整我 m+NH.so 一甲城用也CTU HCFGNHxH 0UHTG 1- 1IFCV NH”(H(TU L XH . 11 0. HCt'” UCS.H O.lVL.nKs.H O.HCs.CO> 2.空,1 .制冷劑的第一階段3-4說到制冷劑的歷史,最早可以從古代開始談起,人們通過利用儲存天然冰以 及水的蒸發(fā)過程來制冷,這些天然材料就是最早的制冷劑。約在 1830-1930年的 100年間,由于社會生產(chǎn)和生活的需要,人們對人工制冷做了大量的研究。從表 2可以看出,針對選用什么作為制冷劑,人們進行了許多的探索。表2.第一代制冷劑而花
5、胤人明小那l化學(xué)式廠1755W.CllIIcBlJVIft 與 1O k,出4UI MM淖見i閽一式iIMJ4J. PeikLiiA£ K *11白“LC H OCrH 哇股f南 .期;叫肋,隆犀式必抄案維再說,JAkllfLi?1修以事中,穿量利厚(HK氟維卜I翼*1K 金帆 Ut o H SO. *1翼岫.nLi ten CH OH 1KO”。溫方»U Kt |j H U '陽囁乾犬+ I仆1.川遑壟K*沐IW.3C.TM"溫國)4四(CH DCIE 甲解乩睇式制凈質(zhì)峨ThaxkleniL 乩 C. Um eC M >iNMiiir一使用r大量班
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7、t;汽浦tHC,1明受%、. H .Curndf 1 LH i氯乙墀髓HU >的W.H.CtrtwKMT(1II 門愿心式期在1805年埃文斯(O.Evans肆一次提出將揮發(fā)性流體性液體在封閉循環(huán)中 使用的想法,從而降低溫度使凝結(jié)成冰。在他的描述中,系統(tǒng)使乙醴在真空下蒸 發(fā),然后水冷式換熱器接收泵送來的乙醴蒸汽,通過凝結(jié)來再次的使用。1834 年帕金斯(Jacob Perking獲得了一個專利,它改進了蒸汽壓縮制冷循環(huán),還使 用二乙醴(乙基醴)作為他所設(shè)計的系統(tǒng)制冷劑 2。二氧化碳(CO2)和氨(NH3) 分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學(xué)制品包括化學(xué)鼠(石油醴 和石
8、腦油)、二氧化硫(R-764)和甲醴,曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應(yīng)用限 于工業(yè)過程。多數(shù)食物仍用冬天收集或工業(yè)制備的冰塊來保存。在該階段的前50年,各種制冷技術(shù)都處于探索中。后期蒸氣壓縮式制冷機、 空氣循環(huán)式制冷機、吸收式制冷機以及水蒸發(fā)式制冷機等 4種制冷方式幾乎統(tǒng)治 了一個世紀(jì)的制冷工業(yè)。蒸氣壓縮式制冷機最初使用乙醴、甲醴作為制冷劑,氨、 二氧化碳、二氧化硫(我國1966年還使用SO別器一雙千冷凍機)和氯甲烷在后 期得到了應(yīng)用,尤其是氨的應(yīng)用,使該制冷技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,在 1900年 前后,美國、英國和德國壓縮機幾乎都采用氨和CO= 0 20世紀(jì)初期,離心式壓縮機最先使用二氯乙烯制冷
9、劑。空氣壓縮式制冷機早期由預(yù)壓縮空氣膨脹 (開式循環(huán))進行制冰。后期采用逆斯特林(R.Stirling)閉式再生循環(huán),它們在1900 年前廣泛應(yīng)用于船舶冷藏和制冰。吸收式制冷機使用氨一水溶液進行制冰,主要 有間歇運轉(zhuǎn)的小型機和連續(xù)運轉(zhuǎn)的大型機。大型機主要應(yīng)用于制冰和啤酒業(yè)。 水蒸發(fā)式制冷機主要采用硫酸吸收水蒸氣制冰和真空下水蒸發(fā)制冰。但真正應(yīng)用是從1908年采用蒸汽噴射制冷機開始,主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和啤酒業(yè),并配置在 軍艦上以冷卻軍火艙。早期的制冷劑,幾乎多數(shù)是可燃的或有毒的,或兩者兼而有之,而且有些還 有很強的腐蝕和不穩(wěn)定性,或有些壓力過高,經(jīng)常發(fā)生事故。2 .制冷劑的第二階段41931-1
10、990年為第2代制冷劑的發(fā)展時期,由于人們對人工制冷需求的急劇 增長,迫切需要既安全又有耐久性的制冷劑。1926年,托馬斯.米奇尼(Thomas Midgely)創(chuàng)造性的使用R-12. CFC族(氯 氟碳)作為首臺CFC (氯氟碳)機器的制冷劑,它與二氧化硫相比有不可燃、 無毒并且能效高的優(yōu)點。1931年該機器開始批量化生產(chǎn)并很快走進了千家萬戶。 冷劑。從1931年開始,R12, R11和R22等具有優(yōu)良熱力性能的制冷劑以全新的 面貌統(tǒng)治了制冷工業(yè)約60年(見表3)。表3.第二代制冷劑年份*號博:耨始性W1911酊2二1二翼甲生CQEJCFCAl1.01蛭CFCAllI.。出3RI14L2 S
11、M bbil-HlifitCriF tHFJCFCAl1注RI4IJ2汽三鼻匕打(TIFCCIF 'mAllIL*1烘HCFCAlujin國5RI3X且用房底出CFCAl1蛻聊鬼 CFJCFA!II1%1R5O2 K22/II5U8.I/5I.2IHCK/ CFCAl0.25共沸制冷劑與非共沸制冷劑分別在 20世紀(jì)50, 60年代被使用50在空調(diào)從 無到有再到發(fā)展為幾億美元的大產(chǎn)業(yè),所用制冷劑一直上述的幾種。R12廣泛應(yīng)用于家用冰箱、冷凍柜、陳列柜等低溫領(lǐng)域,它替代了原來使用的SO2、甲酸以及氨-水吸收式等冰箱,使冰箱走進了千家萬戶.同時,R12是汽車空調(diào)使用的 唯一介質(zhì)。另外,R22
12、是家用空調(diào)、大型冷水/熱泵機組首選的制冷劑。R11是大 型離心式冷水機組最青睞的介質(zhì)。第1代制冷劑中的氨,由于其優(yōu)良的熱力性能 和低價格,在工業(yè)制冷、食品冷凍冷藏、飲料加工等領(lǐng)域仍然有著廣闊的市場, 但是氨的毒性和刺鼻的氣味使其應(yīng)用受到了限制。歐美等國家和地區(qū)在20世紀(jì)70年代前在船舶冷凍冷藏和城市冷庫等方面幾乎全部采用R22制冷劑,氨的份額不斷縮小。這一時期,澳化鋰水溶液吸收式冷水機組得到了大力發(fā)展,氨一水低溫吸收式在有余熱應(yīng)用時才少量使用,臺數(shù)越來越少。到1963年,由于它們優(yōu)良、無毒、不燃,能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域,而且能顯 著地改善了制冷機的性能,整個有機氟工業(yè)產(chǎn)量的幾乎完全被這些制冷劑占
13、領(lǐng)。3 .制冷劑的第三階段1-2然而到1970年代的中期,臭氧層變薄的問題逐漸走進人們的視野,而CFC族物質(zhì)則可能就是元兇之一。這導(dǎo)致了在1987年蒙特利爾議定書中寫下了將CFC和HCFC族淘汰的條款。而開發(fā)HFC族則是接下來的解決方案,讓它成為 制冷劑市場的主角。HCFC族作為過渡制冷劑慢慢地也被淘汰。在1990年代,全球變暖對地球生命構(gòu)成了新的威脅。雖然全球變暖的因素 很多,但因為空調(diào)和制冷耗能巨大(美國建筑物耗能約占總能耗的1/3),且許多制冷劑本身就是溫室氣體,制冷劑又被列入了討論范圍。雖然 ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34把許多物質(zhì)分類為制冷劑,但只有少部分用于商業(yè)空調(diào)。在1997年簽訂京都議定
14、書以前,CFCs和HCFCs類的制冷劑替代研究 主要以保護臭氧為目的,主要研制HCFs類制冷劑。但京都議定書簽訂以后, 人們轉(zhuǎn)而同時注重臭氧保護和減小溫室效應(yīng),要求制冷劑不但要OPD值較小,GWP值也要較小。從圖1可以看出,無毒、不燃且口 DOP為零的 制冷劑所剩 無幾(甲烷系R23,乙烷系R134a),而且它們難以達到原來 CFCs或HCFCs的熱 力性能。這時,人們采用混合的方法博采所長,故而出現(xiàn)了許多混合制冷劑,如 表4所示(混合制冷劑有數(shù)10種,表中僅列出幾種常用典型介質(zhì))。所有這些都 對制冷劑的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷劑應(yīng)具有如下特性 低的ODP消耗臭氧潛能值;低
15、的GWP全球變暖潛能值;高效率;大氣中的短壽命; 低毒性;低運行壓力、不易燃、性能價格比好。表4.第三代制冷劑類別娉性O(shè)DPGMPIliN 傅灼舟畬闡料R22 H 二幫觸CHCIFJHCFCAl11,0551小12M23X2二氧七1,1三氟乙乙©KKFCHCFCB:771.3ftSRit的2宣中的CK主;HFCA?0(1754.9R23三氧甲嫩CHFTHFCAl04 7611>7HRIU五翼乙如CHECEJHFCAl03 5ihi29RMLhLtfflS乙皖 OLFCF1HFCAl01圳14代(RRR141b 1用土二標(biāo)端 ©:既門HCFC0. 1.207259.31
16、U糊1小三氯乙混©LCE;HFCA2tl4 4711SIRR2MJ 二氧乙院C1ICHF/HFCA2031.4K404AR12S/1431/tWal4V52/4)HFCAl03 wnO R5fl2X4(I7C R32/125/t34i(2W&2HFCAl01 SlHI儲初R410A R32/125W50)HFCAltl211Hl和替做2的 07A RI 25/1431 (人可EIFCAl(14 IKMI可M性增強雙*性用強 (CHi)* *R40 訓(xùn)仆 KRF, NR30R39R32£ (nilljjtCihCli J'CILFJ舟 口。 口, 口®
17、; 0«/R20 R2I IU2 R"f THChHCHClJHCHClFfCHFj)口國 OS « 口曲 口由RIO RII KI2 R13 RUCCIJ (CGF) (CCljFjl tCCIFJ 9GCl+喧服lit正郴點上升 優(yōu)學(xué)檢定性增加,壽俞增長一(a)甲烷族鹵化物圖1; Y”對雄性例力和 4性增強 日KI6DR 固m(川田卜心H#1卜*事>RI50RI5AISliA £,H*CIJ匕4印Jh Of。,4»*< RI 蜘R|4liKI4:b肌4 砧:4.2H,Ch hQHCH ©I"* "I
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19、替代制冷劑主要包括天然型,尤其是氨、二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退?以及空氣等都受到了特別關(guān)注。此外還有人工合成型這一類型類,有單一工質(zhì)和 混合工質(zhì)兩個方面,混合工質(zhì)又可分為共沸混和物、近共沸混和物和非共沸混和 物三種。4 .制冷劑的第四階段1-2第3代制冷劑成功地減少了臭氧層消耗,但是,形成鮮明對比的是全球氣候 變暖的趨勢更加嚴(yán)重:“全球平均空氣與海洋溫度上升,冰雪大范圍融化,全球 平均海平面上升等現(xiàn)象已很明顯。依照聯(lián)合國氣候變化框架公約(UNFCCC)的京都議定書的規(guī)定:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮,HF-Cs, PFC和SF。等h類氣 體均屬于溫室氣體,對發(fā)達國家提出了減少溫室氣體排放的要求。第3
20、代制冷劑 HFCs都有很高的全球溫室效應(yīng)潛能值 ,某些國中已對或者即將對這些制冷劑使 用進行征稅。這就使得發(fā)展第4代制冷劑迫在眉睫。表5為第4代制冷劑候選物質(zhì)的情況,它們的熱力性能和安全性相對 CFCs和HCFCs者B “差強人意”,可以看出,目前在選用第 4代制冷劑方面遇到了前 所未有的挑戰(zhàn)。表5.第四代制冷劑候選物質(zhì)糕搟刪腳力痛性靴田聃性lh»n砥r的腹聞加) HQHEmilMO.lSlI,“|) 硼械微師生肝0-昌帆,) HFlQFIC(ilJtll-CBlFl,H31HTJI)咽y酬g即懶鼬大嚼人齷心腳t搟膿琳躺腦由 牖露喊tw刖祖岐排中獻解觸.聃寓部晏桐5 .未來制冷劑發(fā)展
21、的主要方向制冷劑的替代已經(jīng)不單單是從其熱工性能方面去考慮,而更多的是站在全球 氣候變化,溫室效應(yīng),臭氧層破壞程度的角度來選擇、研制制冷劑。低的 ODP 消耗臭氧潛能值與非常低的 GWP全球變暖潛能值,這兩點已成為新制冷劑必備 的條件。制冷劑的替代應(yīng)該同時滿足保持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的要求,保護生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)一致的核心要求,使用綠色環(huán)保的制冷劑已經(jīng)是大勢所趨, 綠色環(huán)保制冷劑 可以是天然的,也可以是合成的,相信隨著化工技術(shù)的不斷進步, 綠色環(huán)保的制 冷劑必將為人類所獲得。在研制新型環(huán)保制冷劑的同時,我們呼喚減少不必要制 冷劑的泄漏、大氣排放等不必要的環(huán)境破壞。為發(fā)展制冷工業(yè),人類發(fā)明了各種各樣的制冷劑。
22、但是,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或 者潛藏著對環(huán)境的危害作用。這時,第1代制冷劑中的“天然制冷劑”重新燃起 了人們的希望。氨一優(yōu)良的熱力性能、ODP=0和GWP<1,但有毒,在化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè) 中以及中央空調(diào)(歐洲)都重新得到了應(yīng)用。二氧化碳一ODP = 0和GWP = 1,用跨臨界循環(huán)熱泵提供熱水,作為復(fù)疊循 環(huán)低壓級和低溫載冷劑時具有優(yōu)良陛能。碳?xì)浠衔镆籓DP =0和GWPG<1,用于冰箱制冷劑和發(fā)泡劑,也可用于冷 水機組,RAC和PAC等,但易燃易爆,這非常不利。水一ODP=0和GWPG<1,用于冷凝溫度較低的水冷冷水機組以及冰蓄冷機 組。空氣一ODP=0和GWP=1,用于較低溫
23、度的冷庫時有較高的熱力指標(biāo)。R23 (CHCL2CF3)ODP =0.02 和 GWP=77,屬于 HCFC 物質(zhì),但是用于離 心式冷水機組有優(yōu)良性能,能兼顧臭氧層保護和緩和溫室氣體效應(yīng) (見表4和圖 2)o在不同的目標(biāo)下,采用有優(yōu)良性能的“天然制冷劑”可能是大勢所趨6 .制冷劑在各應(yīng)用領(lǐng)域的最新進展為了應(yīng)對日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,制冷劑的各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ评鋭┑倪x用愈發(fā) 的嚴(yán)苛,總的來說有以下幾個標(biāo)準(zhǔn)(1)對人類的生態(tài)環(huán)境沒有破壞作用。即不破壞大氣臭氧層,不產(chǎn)生溫室效 應(yīng)。(2)臨界溫度較高,在常溫或普通低溫下能夠液化。且希望臨界溫度比環(huán)境 溫度高的多,以減少制冷劑節(jié)流時的損失,提高循環(huán)的經(jīng)濟性。
24、(3)在工作溫度范圍內(nèi),具有適宜的飽和蒸氣壓力,即蒸發(fā)壓力不宜低于大 氣壓力,以免外部空氣滲入制冷機系統(tǒng);冷凝壓力不宜過高,否則會引起壓縮機 耗功增加,要求設(shè)備具有較高的承壓能力,使設(shè)備過分笨重,增加金屬材料的消 耗量。(4)單位容積制冷量大。對制取一定的制冷量而言,它可以減少壓縮機的輸 氣量,即可減少壓縮機的結(jié)構(gòu)尺寸。(5)粘度和密度小,以減少制冷劑在系統(tǒng)中的流動阻力損失。(6)熱導(dǎo)率高。它可提高換熱器的傳熱系數(shù),減少換熱設(shè)備的傳熱面積和金 屬材料消耗量。(7)不燃燒、不爆炸、無毒、對金屬材料不腐蝕、對潤滑油不發(fā)生化學(xué)作用, 高溫度下不分解。(8)排氣溫度低,有利于機器的安全運行和壽命的提高
25、。(9)應(yīng)具有良好的電絕緣性能。每個領(lǐng)域都有自己考量的標(biāo)準(zhǔn),對制冷劑的探索也從未停止。6.1 家用空調(diào)制冷劑據(jù)了解,當(dāng)前我國家用空調(diào)使用最多的制冷劑為 R22,即HCFC22。雖然 近年來,一些空調(diào)企業(yè)在出口歐美市場的空調(diào)中,制冷劑由R410A替代R22。同時,去年開始,美的、海爾、奧克斯等企業(yè)在變頻空調(diào)推廣中,也全面采用 R410A制冷劑。不過,相對于 R22制冷齊1J, R410A雖然對臭氧層的破壞為零, 但其產(chǎn)生的溫室氣體效應(yīng)甚至還部分超過了 R22。因此,R410A并不是中國空調(diào) 業(yè)最終的環(huán)保制冷劑解決方案。王雷也認(rèn)為,“ R410A只是過渡替代品?!倍c上述兩種產(chǎn)品相比,溫武瑞則認(rèn)為
26、,碳?xì)渲评鋭┎粨p害臭氧層,無溫室效應(yīng),完全環(huán)保。姜安峰也透露,早在多年前,TCL與德隆合作成立的移動空調(diào)就已經(jīng)采用R2907作為制冷劑。不過,這些產(chǎn)品主要出口歐盟地區(qū)。制冷劑 R290,即丙烷,是一種可以從液化氣中直接獲得的天然碳?xì)渲评鋭?。與氟利昂 這種人工合成制冷劑相比,天然工質(zhì) R290的分子中不含有氯原子,因而 ODP 值為零,對臭氧層不具有破壞作用。止匕外,與同樣對臭氧層無破壞作用的HFC物質(zhì)相比,R290的GWP值接近0,對溫室效應(yīng)沒有影響。目前在德國 R290已 經(jīng)用于家用熱水器和空調(diào)系統(tǒng)中。而在國內(nèi),據(jù)了解,目前已經(jīng)上馬了一些碳?xì)渲评鋭?R290的示范試點項目, 海爾、格力等空調(diào)
27、廠家正在進行 R290空調(diào)產(chǎn)線的改造工作,未來一兩年內(nèi)應(yīng)用 R290的空調(diào)新品將陸續(xù)涌現(xiàn)。雖然R290具有上述優(yōu)勢,但其“易燃易爆”的缺點是目前限制其大規(guī)模推 廣的最大阻礙。R290與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆 炸的危險。提高R290安全性的手段包括減小灌裝量、隔絕著火源、防止制冷劑 泄露及提高泄漏后的安全防控能力等。6.2 大中型冷庫制冷劑目前在我國各個行業(yè)中運行的冷庫,估計冷庫數(shù)量的80%是使用氨作制冷劑 的,其余20%數(shù)量的冷庫(多半是中、小型冷庫)中制冷劑主要采用了無毒而較為 安全的氯氟姓:CFCs (R12)和鹵代氯氟姓:(R22)。如前所述,這兩種制冷劑由于屬
28、 于消耗臭氧層物質(zhì)或部分消耗臭氧層物質(zhì),而國際上已止或限制其使用了。與幾種常用CFCs替代產(chǎn)品相比,氨工質(zhì)的主要優(yōu)點:1)除空氣與水外最廉價 的一種制冷工質(zhì)。2)標(biāo)準(zhǔn)沸騰溫度低,在冷凝器和蒸發(fā)器壓力適中。3)單位容積制冷量大,單位冷量所需的制冷劑循環(huán)量少;熱傳導(dǎo)率高氣化潛熱大。4)節(jié)流損 失少,運行效率高。5)運轉(zhuǎn)壓力低,對機器的要求低,冷凍系統(tǒng)材料成本低。6)有刺激性氣味,泄漏時極容易由氣味及測漏試紙、 試藥測出,空氣中含有SOppm 的氨時,人的嗅覺即可分辨。7)與礦物油不相溶,在低溫下與油容易分離。氨比 重較油輕,冷凍油往往沉于氨液之下,可方便地對冷凍系統(tǒng)進行回油。8)常溫及低溫下熱力學(xué)
29、性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。9) ODP=0,GWP=0。雖然氨工質(zhì)有如上許多的優(yōu)點,但是它的安全性卻令人擔(dān)憂。它易燃易爆的 特點讓它在安全管理上存在很大的隱患。所以需要找到一種更好的制冷劑來替代 它。研究發(fā)現(xiàn)天然工質(zhì)CO2已經(jīng)在冷庫制冷系統(tǒng)中有良好的發(fā)揮,采用CO2/NH3網(wǎng)復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的一些大型冷藏庫己經(jīng)開始實用,并運行良好。其擁有以下特點1 .二種制冷劑均為天然物質(zhì),純 CO2液體比NH3液便宜,ODP和GWP可視 為002 .二種制冷劑各自成為一個獨立制冷系統(tǒng),CO2在低壓級運行,而NH3則在高壓級運行。這樣既避免了 CO:制冷系統(tǒng)的冷凝壓力超臨界壓力,又避免了 NH3制冷系統(tǒng)在低溫下(如蒸
30、發(fā)溫度- 500C)負(fù)壓易滲漏空氣的問題。3 .系統(tǒng)更為緊湊,減少了系統(tǒng)灌氨量。 CO2低壓級吸入壓力約1.3MPao4 .排出壓力3.SMPa,大大降低了系統(tǒng)承受的壓力。5 . CO:的運動粘度較低,在0c時飽和液體運動粘度為氨的5.2%和飽和蒸汽的 運動粘度只是NH,的31%,這樣可以提高CO:流速而壓降不會太大。節(jié)流后 各回路間制冷劑的分配比較均勻,使COz系統(tǒng)有更少的回路,更高的系統(tǒng)負(fù) 荷,更緊湊的蒸發(fā)器。6 . COZ單位容積制冷量相當(dāng)高(kJ/m')在。C為NH3的5.18倍,這意味著相同 的制冷負(fù)荷下,COQ制冷壓縮機的部件尺寸、閥門、管道的截面積比 NH3 制冷系統(tǒng)小,
31、CO:的系統(tǒng)灌注量也少,相應(yīng)減少單位冷量的軸功率,故 COZ/NH3制冷系統(tǒng)在滿負(fù)荷和50%負(fù)荷時,它的單位冷量耗功均低于雙級 NH,系統(tǒng),這些優(yōu)點體現(xiàn)在節(jié)省系統(tǒng)的基建投資和日常的運行費用。7 .庫房內(nèi)的蒸發(fā)器中運行的是COz,克服了氨的安全問題。8 .3汽車空調(diào)制冷劑在蒙特利爾協(xié)議書簽訂以前,汽車空調(diào)系統(tǒng)多數(shù)使用CFC12作為制冷劑。CFC12是非常理想的制冷劑,它的沸點和摩爾質(zhì)量分是 :-29.79C 120.93kg/kmol, 但它的ODP值較高,根據(jù)蒙特利爾協(xié)議書,CFC12是一級被禁制冷劑。為了尋找新的冷媒來代替CFC類物質(zhì),空調(diào)行業(yè)已經(jīng)作了廣泛的研究,做 了大量的努力去尋找ODP值為零的新工質(zhì)。在這些研究中,由杜邦公司開發(fā)的 制冷劑HFC134$9被成功的應(yīng)用到制冷行業(yè)里。制冷劑HFC134a勺主要特點是: 不含氯原子;具有良好的安全性能;物理性能與CFC12比較接近,所以制冷系統(tǒng)的 改型比較各易;傳熱性能比CFC12好,制冷劑的用量可大大減少。HFC134a和 CFC12有相近的蒸發(fā)壓力并且 ODP值為
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