制冷劑載冷劑蓄冷劑和潤滑油

1、第二章制冷劑載冷劑蓄冷劑和潤滑油第一頁，共23頁。n第一節(jié) 制冷劑的分類與性質(zhì)n第二節(jié) 載冷劑和蓄冷劑n第三節(jié) 潤滑油第二頁，共23頁。第一節(jié)第一節(jié) 制冷劑的分類與性質(zhì)制冷劑的分類與性質(zhì) 制冷劑是制冷機(jī)中的工作介質(zhì)，它在制冷機(jī)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，通過自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量的交換，實(shí)現(xiàn)制冷。習(xí)慣上又稱制冷劑為制冷工質(zhì)。一、制冷劑的種類與對(duì)制冷劑的要求一、制冷劑的種類與對(duì)制冷劑的要求 （一）制冷劑的種類 1無機(jī)物：氯(NH3)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)等。 2氟利昂：二氟二氯甲烷(R12)、二氟一氯甲烷(R22)、四氟乙烷(R134a)、二氟乙烷(R152)、三氟二氯乙烷(R123)

2、等。 3碳?xì)浠衔铮杭淄?R50)、丙烷(R290)。此外，某些環(huán)烷烴的鹵代物、鏈烯烴的鹵代物也可作制冷劑使用，但使用范圍不廣泛。第三頁，共23頁。 （二）對(duì)制冷劑的要求 1熱力學(xué)性質(zhì)的要求 (1)在標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度下的壓力應(yīng)高于或接近大氣壓力，以免空氣進(jìn)入系統(tǒng)。 (2)在工作溫度范圍內(nèi)的制冷劑冷凝壓力不宜過高，阻免設(shè)備的強(qiáng)度要求提高，而且導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加。 (3)制冷劑的單位容積制冷量要大，可減少制冷劑的循環(huán)量， 可縮小壓縮機(jī)的體積，但小型壓縮機(jī)和離心式制冷壓縮機(jī)例外。 (4)制冷劑臨界溫度要高些，即在常溫下能夠液化。同時(shí)其凝固溫度要低些，以獲得較低蒸發(fā)溫度。第四頁，共23頁。 2物理化學(xué)性質(zhì)

3、的要求 (1)制冷劑粘度和密度要小，以減少系統(tǒng)中的流動(dòng)阻力。 (2)制冷劑應(yīng)有較強(qiáng)的換熱效率，并能提高其換熱效率。 (3)具有一定吸水性，以免系統(tǒng)形成冰塞。 (4)具有化學(xué)穩(wěn)定性，在工作壓力、溫度范圍內(nèi)不燃燒、不爆炸，高溫下不分解，小腐蝕金屬、非金屬，與潤滑油不起化學(xué)反應(yīng)。 (5)對(duì)人的健康無害，無刺激作用。 (6)在半封閉和全封閉壓縮機(jī)中，電動(dòng)機(jī)繞組與制冷劑和潤滑油接觸要求有很好的絕緣性能。 3經(jīng)濟(jì)要求 ， 制冷劑易得到，而且價(jià)格要便宜。第五頁，共23頁。二、常用制冷劑二、常用制冷劑1.氨(NH3)氨的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-33.4，凝固溫度為-77.7。氨有較好的熱力性質(zhì)和物理性質(zhì)。氨對(duì)人體有較

4、大毒性。氨在空氣中達(dá)到一定量時(shí)，可以點(diǎn)燃。氨易溶于水。氨在潤滑油中溶解度很小，不超過1%。氨對(duì)鋼鐵不起腐蝕作用，但當(dāng)含水時(shí)，將對(duì)鋅、銅、青銅及其它銅合金腐蝕。氨的檢漏方法：通過氧的刺激臭味就可判斷系統(tǒng)的漏氨。在接頭和焊縫處涂以肥皂水，如有氣飽就可確定漏氨位置。還可以用化學(xué)法檢漏，如漏氨石蕊試紙由紅變監(jiān)；酚酞試紙則變成玫瑰紅色。第六頁，共23頁。 2氟利昂 氟利昂是飽和碳?xì)浠_(tái)物氟、氯、溴衍生物的總稱。目前作為制冷工質(zhì)的主要是甲烷和乙烷的衍生物。在這些衍生物中由氟、氯原子替代了原化合物中的氫原子，使化合物的性質(zhì)大為不同。 在氟利昂中隨著氫原子被替代，其易燃、易爆性逐漸降低，安全性隨之增加。 氯原

5、子在氟利昂中越多，其毒性越大，化學(xué)性能差，遇明火或接觸高溫時(shí)會(huì)分解出劇毒的光氣(COC12)，安全性差，但它能很好地和傳統(tǒng)潤滑油互溶。第七頁，共23頁。 (1)氟利昂l2(CF2Cl2)R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29.8，凝固溫度為-155。與氨和R22相比，R12壓力較低，壓縮終溫較低，單位容積制冷量小，比氨約小40%。R12無色、無味、毒性小、不燃燒、不爆炸，在空氣中含量達(dá)20%時(shí)才有感覺，容積濃度超過30%時(shí)能使人窒息。R12與明火接觸或其溫度達(dá)400以上時(shí)，分解出對(duì)人體有害的氟化氫和氯化氫“及光氣。 R12在水中溶解度很小，在低溫狀態(tài)下（0Dc以下）很易產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象，同時(shí)水能使氟利昂水解

6、產(chǎn)生酸（鹽酸和氟氫酸）對(duì)金屬起腐蝕作用（如鍍銅作用）。規(guī)定R12的含水量不得超過0.0025%，在系統(tǒng)中必須設(shè)置干燥器。第八頁，共23頁。 純Rl2對(duì)金屑沒有腐蝕作用，但能腐蝕鎂和含鎂超過2%的合金。R12對(duì)天然橡膠和塑料有膨潤作用，密封材料應(yīng)采用耐腐蝕的丁晴橡膠。 R12對(duì)潤滑油有無限溶解度，應(yīng)采用高粘度的潤滑油。在冷凝器中，因?yàn)镽12與油互溶，在換熱面上不會(huì)產(chǎn)生油膜而影響侍熱；在貯液器中R12與油也不能分離，但在蒸發(fā)器中R12不斷蒸發(fā)，油將積存，使蒸發(fā)溫度升高，傳熱系數(shù)降低。由于油比R12輕，不能從底部放出。所以蒸發(fā)器多采用干式蛇管式，從上部供液，下部回汽，使油氣一起返回壓縮機(jī)。當(dāng)有七升回

7、汽主管時(shí)，主管中蒸汽要保證有46ms的帶油速度。在曲軸箱或油槽中，由于壓縮機(jī)啟動(dòng)，壓力突然下降，R12將帶出大量油滴外，并從潤滑袖中蒸發(fā)出來，油位下降，產(chǎn)生大量泡沫，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生種種不利影響。第九頁，共23頁。 (2)氟利昂22 (CHF2Cl) R22標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為40.8，凝固溫度為-160。 R22在常溫下的冷凝壓力和單位容積制冷量與氨差不多，在中等低溫下，R22的飽和壓力比R12高65%，單位容積制冷量比R12大得多，在中等低溫下比R12使用更廣泛。其物理、化學(xué)性質(zhì)與R12接近化學(xué)穩(wěn)定性不如R12，對(duì)有機(jī)物膨潤作用更強(qiáng)，它的滲透力也比R12強(qiáng)，因此要求系統(tǒng)有嚴(yán)格的密封措施。第十頁，共23

8、頁。 (3)氟利昂134a(C2H2F2) R134a的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-26.5。 R134a與R12的比較： R134a “的各項(xiàng)指標(biāo)總體上優(yōu)于R12，從環(huán)保角度看，可以作為R12的長期替代物。 兩者熱力性能相似，但134a的單位容積制冷量比R12大8%左右。更換工質(zhì)時(shí)需要考慮加大壓縮機(jī)容量。由于R134a制冷系數(shù)略低于R12，更換工質(zhì)將引起能耗增加。 R134a易水解，因此應(yīng)保證系統(tǒng)絕對(duì)干燥。 R134a與礦物油不相溶，應(yīng)用酯類潤滑油更換工質(zhì)時(shí)須沖洗系統(tǒng)，以確保礦物油的殘余量低于1%。它和材料有很好的相容性。 R134a的消耗臭氧潛能值為0，全球變暖潛能值GWP為0. 27可替代R12。第

9、十一頁，共23頁。 (4)氟利昂13 (CF3C1) R13是低溫制冷劑、無毒，在潤滑油中是不溶解的，因此在換熱器中會(huì)影響傳熱效果。水在R13液體中的溶解度，以及對(duì)金屬的作用和泄漏性與R12相似。它的優(yōu)點(diǎn)是蒸汽比容小，臨界溫度低，一般用在-70110的低溫復(fù)疊式制冷機(jī)的低溫級(jí)中。第十二頁，共23頁。 (5)氟利昂R502R502是由質(zhì)量成分48.5%的R22和51.2%的R115組成的共沸混合溶液，可以制取-18- 55的低溫。R502不燃，不爆、無毒，對(duì)金屬無作用，對(duì)橡膠或塑料的腐蝕性也小。它的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-45.6。它的吸汽壓力比R22高，回汽特性好，壓縮后的終溫比R22低1025，具有

10、R12和R22的優(yōu)點(diǎn)，有與R12相當(dāng)?shù)膲嚎s終溫，與22相當(dāng)?shù)闹评淞?，?duì)橡膠、塑料腐蝕性小，適用于封閉式壓縮機(jī)。 第十三頁，共23頁。 3氟利昂制冷劑與環(huán)保 1982年觀察到在南極上空臭氧層破了個(gè)大空間，并且在逐步擴(kuò)大。臭氧層每減少1%，有傷害的紫外線將增加2%以上，它不僅影響人類的健康、動(dòng)植物的繁殖和生長，還增加了溫室效應(yīng)等等。聯(lián)合同環(huán)境署召開一系列國際會(huì)議確認(rèn)了各種氟利昂對(duì)臭氧層的破壞作用，提出了用CFCs代表含氯的氟化碳，它對(duì)臭氧層有最大的破壞作用，是禁用的制冷劑。用HCFCs表示含氳、氯的氟化碳，它大幅度地減弱對(duì)臭氧層的破壞作用，是替代CFCs的過渡性制冷劑。第十四頁，共23頁。用HFC

11、s表示含氫、無氯的氟化碳，它對(duì)臭氧層無破壞作用，可以作為替代制冷劑。目前，ODP0.05；GWP0.5的制冷劑被認(rèn)為可以接受的制冷劑。確定了對(duì)發(fā)展中國家CFCs全面停產(chǎn)日期為2010年，對(duì)HCFCs全部停產(chǎn)日期為2040年。 替代工質(zhì)的特點(diǎn)應(yīng)足：ODP值和GWP值為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)所接受；性能是穩(wěn)定的，并與被禁工質(zhì)的性能接受，可以和原工質(zhì)兼容；有可靠的安全性、無毒、不燃燒、在空氣中無爆炸的危險(xiǎn)；能量消耗要茌規(guī)定范圍內(nèi)。 第十五頁，共23頁。 第二節(jié)第二節(jié) 載冷劑和蓄冷劑載冷劑和蓄冷劑一、載冷劑一、載冷劑 載冷劑叉又稱冷媒，它是被用來將制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的冷量傳遞給破冷卻物體的媒介物質(zhì)或中間物質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是可

12、以減少泄漏，有利于對(duì)冷量的控制和分配，并可防止制冷劑對(duì)食品的污染。 （一）選擇載冷劑時(shí)的要求 1 冷劑應(yīng)不燃燒、不爆炸、無毒、對(duì)人體無危害。 2化學(xué)穩(wěn)定性好，在大氣條件下不分解、不氧化、不改變其物理性質(zhì)、不腐蝕設(shè)備和管道。 3 在使用范圍內(nèi)呈液態(tài)，其凝固點(diǎn)要低于制冷劑蒸發(fā)溫度，沸點(diǎn)越高越好。 4 密度小、粘度小、傳熱性要好，以減少循環(huán)流量和阻力，以及泵的功率。第十六頁，共23頁。 （二）常用載冷劑 根據(jù)不同的載冷溫度和載冷劑的凝固點(diǎn)，常用的載冷劑有水、無機(jī)水溶液或有機(jī)物。 1水 水是一個(gè)非常好的載冷劑，但由于其凝固點(diǎn)溫度是0，所以只能作為空調(diào)中67的冷水來使用。 2無機(jī)鹽水溶液無機(jī)鹽水溶液可用

13、作小于0的載冷劑。常用的鹽水是由氯化鈉、氯化鈣和氧化鎂配制成的溶液。 3有機(jī)鹽載冷劑 有機(jī)鹽載冷劑有甲醇（冰點(diǎn)為-97），乙醇(冰點(diǎn)為-117)。甲酵、乙醇易燃燒，在使用地應(yīng)設(shè)置消防器具。第十七頁，共23頁。二、蓄冷劑二、蓄冷劑 蓄冷劑名稱很多如優(yōu)態(tài)鹽、共晶鹽等等。它是以低溫或高溫形式將熱量蓄存，是節(jié)能的更高形式。蓄冷劑的蓄冷方式有顯熱和潛熱蓄冷兩種。在蓄冷技術(shù)中常用潛熱蓄冷。 在空調(diào)中使用的蓄冷劑應(yīng)符合以下要求： 1無毒、不燃燒完全為無機(jī)物，不產(chǎn)生氣體，無腐蝕性。 2潛熱蓄冷量不衰減，潛熱越大越好。 3固、液態(tài)的比熱和傳導(dǎo)蘸力大，要求比容基本不變，以免盛裝容器受損。4不層化，否則將使融解潛熱

14、損失40%左右。 第十八頁，共23頁。 第三節(jié)第三節(jié) 潤滑油潤滑油潤滑油用于制冷壓縮機(jī)時(shí)稱為冷凍機(jī)油。一、潤滑油的功能一、潤滑油的功能1潤滑壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件，改善運(yùn)動(dòng)部件的工作條件。2帶走摩擦熱、冷卻摩擦件和壓縮氣悻。3起密封作用，阻止制冷劑的泄漏。4沖洗、帶走摩擦表面上的摩屑和防銹。5對(duì)機(jī)器起到減震、消音作用。6利用油壓作為控制卸載機(jī)構(gòu)的動(dòng)力。第十九頁，共23頁。二、潤滑油的性質(zhì)二、潤滑油的性質(zhì) 1粘度 粘度是一項(xiàng)主要指標(biāo)。粘度大會(huì)使摩擦功率增大，粘度小不能建立潤滑所需的油膜。在制冷壓縮機(jī)中應(yīng)使用粘度隨溫度變化小的潤滑油。 2閃點(diǎn) 潤滑油被加熱到其蒸汽與明火接觸發(fā)生閃光的晟低溫度，稱為閑點(diǎn)。

15、閃點(diǎn)可引起油變質(zhì)碳化、著火與爆炸。R12、R22、R717壓縮機(jī)潤滑油閃點(diǎn)應(yīng)在160170以上。第二十頁，共23頁。 3凝固點(diǎn) 潤滑油凝固點(diǎn)應(yīng)越低越好，一般應(yīng)低于制冷劑最低溫度510。R12、R717壓縮機(jī)潤滑油凝固點(diǎn)應(yīng)低于-30-40，對(duì)R22壓縮機(jī)則應(yīng)低于-55。 4化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性 當(dāng)潤滑油中含水或制冷劑時(shí)對(duì)鋼、鑄鐵、銅及合金等金屬腐蝕，因此不應(yīng)含水。同時(shí)要求高溫下潤滑油與空氣、水、制冷劑、金屬、密封墊等接觸時(shí)不分解，不氧化反應(yīng)等，以免在金屬面上結(jié)焦或油路、濾油器堵塞。潤滑油還應(yīng)有良好的電絕緣性。第二十一頁，共23頁。三、潤滑油的選擇三、潤滑油的選擇 對(duì)R 717壓縮機(jī)采用13號(hào)油，對(duì)R12和R22壓縮機(jī)則可分別采用18號(hào)和25號(hào)油。離心式壓縮機(jī)可采用30號(hào)、40號(hào)、60號(hào)冷凍機(jī)油。對(duì)R134。的壓縮機(jī)應(yīng)采用脂類