制冷原理第3章

1、制冷原理第三章 制冷劑、載冷劑及潤滑油 提綱制冷劑載冷劑冷凍機油制冷劑 制冷劑是在制冷機中循環(huán)流動的流體，通過自身的熱力狀態(tài)循環(huán)變化不斷與外界發(fā)生能量交換，以達到制冷目的。制冷劑又稱為制冷工質(zhì) 按照制冷劑的標準蒸發(fā)溫度，即在標準大氣壓力（101325Pa）下的沸騰溫度ts，可分為三類：高溫制冷劑，中溫制冷劑和低溫制冷劑 制冷劑按的ts分類 類別ts（）環(huán)境溫度在30時的冷凝壓力（kPa）制冷劑舉例應用舉例高溫制冷劑（或稱低壓制冷劑）0約300R11,R113,R114,R21離心式制冷機的空調(diào)系統(tǒng)中溫制冷劑（或稱中壓制冷劑）600約在30002000R12,R22,R717,R142,R502

2、普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷壓縮機，60以上的制冷裝置低溫制冷劑（或稱高壓制冷劑）2000R13,R14,R503,烷，烯復疊式制冷裝置的低溫級制冷劑表示方法 用字母R加上其后一組數(shù)字和字母來表示 無機化合物類符號為R7 ，后面的兩位數(shù)為該無機化合的相對分子質(zhì)量的整數(shù)部分 氟里昂和烷烴類 簡寫符號為R(m-1)(n+1)(x)B(z)。B表示其中含有Br原子，z表示Br原子數(shù)。若(m-1)=0，則0略去不寫 制冷劑命名新方法 ：在編號前用字母表示組成元素。第一個字母“C”表示碳，“F”表示氟，第二字母“C”表示氯，含有氫的制冷劑，字母“H”放在最前面 混合物制冷劑 ：非共沸混合物制冷劑依

3、據(jù)應用前后順序由數(shù)字“4”開頭的三位數(shù)表示 ；共沸混合物制冷劑以500序號開始，依據(jù)應用前后順序規(guī)定識別編號 制冷劑的性質(zhì) 環(huán)保性 用ODP值和GWP值 安全屬性 高可燃性低可燃性不燃A3丙烷丁烷B3A2R-142b, 152aB2氨A1R-11, 12, 22, 114, 500, 134aB1R-123, SO2低毒性高毒性毒性降低制冷劑的壓焓圖 壓焓圖的構成 一個點 （臨界狀態(tài)點 ）兩條狀態(tài)分界線 三個狀態(tài)區(qū) 六組等參數(shù)值線組 等壓線 等焓線 等溫線 等熵線 等比容線 等干度線 制冷劑的壓焓圖 壓焓圖的構成 一個點 （臨界狀態(tài)點 ）兩條狀態(tài)分界線 三個狀態(tài)區(qū) 六組等參數(shù)值線組 等壓線 等

4、焓線 等溫線 等熵線 等比容線 等干度線 熱力學方面性質(zhì) 臨界溫度應遠高于環(huán)境溫度 制冷劑的標準沸點要合適工作溫度(蒸發(fā)溫度與冷凝溫度) 下氣化潛熱要大 凝固溫度要低 導熱系數(shù)高 粘度小 熱穩(wěn)定好 最好不可燃其他性質(zhì) 與金屬的相容性 氨制冷機就不宜用銅材 與非金屬材料有機材料的相容性 氟利昂制冷系統(tǒng)不能采用天然橡膠樹脂 與油的相溶性 R717與油基本不溶 ，R22與油部分相溶，R12與油互溶 與水的相溶性 氨與水互溶，而氟里昂等難溶于水 絕緣性能 制冷劑要求有良好的電氣絕緣性能 二、常用載冷劑及性質(zhì) 載冷劑的種類較多，可以是氣體、液體或固體。常用載冷劑有空氣、水和鹽水溶液。 .空氣和水 空氣或

5、水是最廉價、最易獲得的載冷劑。都具有密度小、安全無害、對設備幾乎無腐蝕性等優(yōu)點。但空氣的比熱小，所以只有利用空氣直接冷卻時才采用空氣作載冷劑。水雖有比熱大的優(yōu)點，但水的冰點高，所以水僅能用作制出以上的載冷劑。以下應采用鹽水作載冷劑。 .鹽水溶液 鹽水是最常用的載冷劑，由鹽溶于水制成。常用的鹽水主要有氯化鈉水溶液和氯化鈣水溶液。 鹽水的性質(zhì)于溶液中含鹽量的多少有關。特別需要指出，鹽水的凝固點取決于鹽水的濃度。圖2-1中的曲線表示鹽水溶液的凝固點與濃度的關系。載冷劑 圖中曲線（實線）為氯化鈉鹽 水的凝固曲線，曲線（虛線）為氯 化鈣鹽水的凝固曲線。由這兩條曲線可知 ,無論哪一種鹽水，當鹽水的濃度小于

6、某一定值時，其凝固溫度隨濃度的增加而降低，當濃度大于這一定值以后，凝固溫度隨濃度的增加反而升高。此轉(zhuǎn)折點稱為冰鹽共晶點，對應的濃度稱共晶濃度。該點相當于全 部鹽水溶液凍結成一塊冰鹽結晶體，它是最低的凝固點。0 10 20 30 40 50鹽水的凝固點與濃度的關系0-10-20-30-40-50-60液體冰+液體鹽+液體固體氯化鈉鹽水：共晶點-21.2、共晶濃度22.4氯化鈣鹽水：共晶點-55、共晶濃度29.9載冷劑在共晶點的左側(cè)，如果鹽水的濃度不變，而溫度降低，當?shù)陀谠摑舛人鶎哪厅c時，則有冰從鹽水中析出，所以共晶點左面的曲線稱為析冰線。當鹽水的濃度超過共晶濃度時（即在共晶點的右面），如果

7、鹽水的濃度不變，而當溫度降低到該濃度所對應的凝固點以下時，從溶液中析出的不再是冰而是結晶鹽，因此共晶點右面的曲線稱為析鹽線。 不同的鹽水溶液其共晶點是不同的，如氯化鈉鹽水的共晶溫度為21.2，共晶濃度為22.4；而氯化鈣鹽水的共晶溫度為55，共晶濃度為 29.9。 氯化鈉鹽水實線氯化鈣鹽水虛線0-10-20-30-40-50-60液體冰+液體鹽+液體固體析冰線析鹽線載冷劑在共晶點的左側(cè)，如果鹽水的濃度不變，而溫度降低，當?shù)陀谠摑舛人鶎哪厅c時，則有冰從鹽水中析出，所以共晶點左面的曲線稱為析冰線。當鹽水的濃度超過共晶濃度時，即在共晶點的右面，如果鹽水的濃度不變，而當溫度降低到該濃度所對應的凝

8、固點以下時，從溶液中析出的不再是冰而是結晶鹽，因此共晶點右面的曲線稱為析鹽線。 不同的鹽水溶液其共晶點是不同的。氯化鈉鹽水的共晶溫度為21.2，共晶濃度為22.4；氯化鈣鹽水的共晶溫度為55，共晶濃度為 29.9。 0-10-20-30-40-50-60液體冰+液體鹽+液體固體析冰線析鹽線氯化鈉鹽水實線氯化鈣鹽水虛線載冷劑一、潤滑油的作用 潤滑油在制冷工程上通常稱為冷凍機油，它在制冷壓縮機的運行中起著重要作用。主要有如下幾方面： 1.起潤滑作用 減小機器運動部件的摩擦和磨損，延長使用壽命。 2.降低溫度 冷凍機油在制冷壓縮機內(nèi)不斷循環(huán)，能夠帶走制冷壓縮機工作過程中產(chǎn)生的許多熱量，使機器保持較低

9、的溫度，從而提高制冷壓縮機的效率和使用可靠性。 3.起密封作用 冷凍機油在軸封及汽缸與活塞間起密封作用，防止制冷劑泄漏。 4.提供卸載機構的動力 帶有卸載裝置的制冷壓縮機中，利用冷凍機油的油壓作為卸載機構的動力。冷凍機油二、潤滑油的性能指標及選用 (一) 潤滑油的性能指標1.粘度 粘度是潤滑油的一個主要性能指標，不同制冷劑對粘度有不同要求，如R12與潤滑油能相互溶解，會使?jié)櫥驼扯冉档停蕬x用粘度較高的潤滑油。壓縮機中潤滑油的粘度過大和過小都不好。粘度過大會使壓縮機摩擦功率和摩擦發(fā)熱量增加，啟動力矩增大，機器效率降低;粘度過小，則因不能建立起所需油膜而加速軸承等處的磨損。因此粘度必須適中。潤

10、滑油的粘度隨溫度變化而有很大變化(例如溫度由50升高到100時，礦物油的粘度值降低到原來值的1/31/6)。故應選用溫度對粘度影響小的潤滑油。2.濁點 潤滑油的濁點是表示當溫度降低到某一數(shù)值時，潤滑油中開始析出石蠟(即潤滑油變得混濁)時的溫度。制冷壓縮機中所使用的潤滑油，其濁點應低于制冷劑的蒸發(fā)溫度。特別在氟系統(tǒng)中，一部分潤滑油溶解于制冷劑中而隨制冷劑流到制冷系統(tǒng)各處，若油中有石蠟析出，它會積存在節(jié)流閥處引起堵塞，或積存在蒸發(fā)器的傳熱表面，減弱傳熱效果。 冷凍機油3.凝固點 潤滑油在試驗條件下，冷卻到停止流動的溫度，稱為凝固點。用于制冷壓縮機的潤滑油，凝固點應越低越好。一般凝固點應低于-40。

11、當潤滑油與制冷劑互相溶解時，凝固點將會降低。4.閃點 潤滑油(在開口盛油器內(nèi))加熱到它的蒸汽與火焰接觸時，發(fā)生閃火的最低溫度稱為閃點。制冷壓縮機所用的潤滑油其閃點應比排汽溫度高2535，以免引起潤滑油的燃燒與結焦。通常對氨、R12和R22用的潤滑油，其閃點應在160170以上。5.學穩(wěn)定性及抗氧化性 潤滑油應具有良好的化學穩(wěn)定性和抗氧化，否則在高溫或金屬的催化作用下，與制冷劑等接觸反應，會生成焦炭、酸性物等有害物質(zhì)。 冷凍機油6.含水量與機械雜質(zhì) 潤滑油中不應含有水分，因為水分不但會使蒸發(fā)壓力下降，蒸發(fā)溫度升高，而且會加劇油的化學變化及腐蝕金屬的作用。水分在氟利昂壓縮機中還會引起“鍍鋼現(xiàn)象”，

12、使銅零件與氟利昂發(fā)生作用而分解出銅，并積聚在軸承、閥門等零件的鋼質(zhì)表面上。結果使這些表的厚度增加，破壞了軸承的間隙，使機器運轉(zhuǎn)不良。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在封閉式和半封閉式壓縮機中較多。一般新油中不含有水分和機械雜質(zhì)，因為用于制冷機的潤滑油，在生產(chǎn)過程中都經(jīng)過了嚴格的脫水處理。但脫水潤滑油具有很強的吸濕性，所以在儲運、加油時，應盡量避免和空氣接觸。用汽油或苯將潤滑油溶解稀釋，并用濾紙過濾后所殘存的物質(zhì)稱為潤滑油的機械雜質(zhì)。潤滑油中的機械雜質(zhì)會加速零件的磨損和油的絕緣性能的降低、堵塞潤滑油通道，所以雜質(zhì)也是越少越好，一般規(guī)定不超過0.01。7.擊穿電壓 擊穿電壓是一個表示潤滑油絕緣性能的指標，純潤滑油絕緣

13、性能很好，但當其含有水分、纖維、灰塵等雜質(zhì)時，絕緣性能就會降低。半封閉式和全封閉式壓縮機,一般要求潤滑油的擊穿電壓在25kV以上。因為潤滑油直接和電機繞組接觸。冷凍機油（二）國產(chǎn)冷凍機油的規(guī)格及選用我國目前冷凍機油規(guī)格是按照石油化工總公司頒布的ZBE3400386的標準生產(chǎn)的，本標準的產(chǎn)品，按40時運動粘度中心值分為N15、N22、N32、N46和N68五個粘度等級，都可用于以氨為制冷劑的冷凍機。其主要性能指標如表21所示。但是以前頒布的冷凍機油規(guī)格是按50時的運動粘度值而分為13、18、25和30四個牌號。選用時可參考冷凍機油新舊粘度等級對照表。 實踐中，一般R12壓縮機選用N32(18號)，R22壓縮機選用N46(25號)，氨壓縮機選用N22（13號)或N46(25號)。 冷凍機油國產(chǎn)冷凍機油的規(guī)格及主要性能指標 項 目質(zhì) 量 指