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文檔簡介

第3章制冷劑3.1概述3.2制冷劑的性質3.3混合制冷劑3.4各種實用的制冷劑3.5第二制冷劑3.1概述3.1.1制冷劑的種類和符號表示3.1.2選擇制冷劑的原那么制冷劑的種類和符號表示按照制冷劑的組成分:蒸汽壓縮式制冷中的制冷劑有多種。無機物、氟利昂和碳氫化合物。單一制冷劑和混合制冷劑按照化學類別分:一、種類二、符號表示無機物:R7()()NH3H2OCO2SO2N2O氟里昂和烷烴類:烷烴類分子通式:CmHnFxClyBrz符號表示:R(m-1)(n+1)(x)B(z)R717R744aR718R744R764CmH2m+2氟里昂分子通式:氟里昂的分類:CFC:含氯、氟、碳的完全鹵代烴如:R11、R12、R113、R114、R115HCFC:含氫、氯、氟、碳的不完全鹵代烴如:R22、R21HFC:含氫、氟、碳的不完全鹵代烴如:R134a、R152a、R23共沸混合物:R5()()非共沸混合物:其它:如環(huán)烷烴及其鹵代物以及鏈烯烴等R22/R152、R407C、R410A等如:R501、R502、R503等3.1.2制冷劑的選用準那么1、制冷性能好冷凝壓力不太高,蒸發(fā)壓力不太低,壓力比較適中。排氣溫度不太高,單位容積制冷量大,性能系數高。流動和傳熱性好。3、環(huán)境可接受性2、實用性無毒,無害。來源廣,價格廉價。制冷劑的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好,在制冷循環(huán)過程中不分解,不變質。臭氧破壞指數必須為0溫室效益指數盡可能小。3.2制冷劑的性質3.2.1環(huán)境影響指標3.2.2熱力性質及其對循環(huán)的影響3.2.3粘性和導熱性3.2.4制冷劑與潤滑油的溶解性3.2.5其它物理、化學性質

臭氧衰減指數ODP溫室效應指數GWPCFC高、HCHC低、HFC為0

3.2.1環(huán)境影響指標CFC高、HCHC和HFC低

3.2.2熱力性質及其對循環(huán)的影響1.飽和蒸氣壓曲線飽和蒸氣壓曲線形狀大體相似,根據標準沸點定中溫、高溫、低溫工質標準沸點tb是標準大氣壓下的沸騰溫度定義:2.臨界溫度Tc:

臨界溫度是物質在臨界點狀態(tài)時的溫度。高于此溫度,就無法液化。

對于絕大多數物質:定義:臨界溫度和標準沸點有何關系?3.

特魯頓(Trouton)定律

制冷劑的公斤摩爾分子量;標準蒸發(fā)溫度下的汽化潛熱;特魯頓數。說明:相似時,大,則小;1atm時,大體相等,即大體相等。圖3-2分子量不同的制冷劑的T-s圖比較4.壓縮終溫t2

t2太高:t1相同時,等熵壓縮的終溫t2

與絕熱指數k和壓力比有關。造成機器潤滑條件惡化,潤滑油結出現拉缸故障。制冷劑在高溫下分解、變質;

制冷劑壓縮終溫的特點重分子的t2低;輕分子的t2高。乙烷的衍生物t2比甲烷的衍生物低。許多乙烷的衍生物飽和蒸汽等熵壓縮過程線進入兩相區(qū)〔t2與tk相同〕3.2.3粘性和導熱性

遷移性質對制冷機輔機〔特別是熱交換設備〕的設計有重要影響。動力粘性系數和運動粘性系數之間的關系是:。氣體的粘性和導熱系數不僅與與溫度有關,還與壓力有關。

液體的粘性和導熱系數僅僅與溫度有關。

飽和液體的粘性和導熱系數可查表,過冷液體可用同溫度下的飽和液體的數據代替。

3.2.4制冷劑與潤滑油的溶解性

制冷劑的溶油性臨界曲線

制冷劑與油的溶解性分兩種情況

氨和R134a等HFCs與礦物油根本不溶。有限相溶:制冷劑與油的液體混合物出現明顯分層,一層為貧油層,一層為富油層。完全相溶:制冷劑與油的液體混合物成均勻溶液R11、R12等CFCs與礦物油完全相溶。R134a等HFCs與酯類油相溶。R22等HCFCs與礦物油有限相溶。相溶性差的危害氨和油不相溶R134a等HFCs與礦物油不相溶氨比油輕,油在下部,可以從換熱器下部將油引出。油比氟里昂輕,油在上部,造成回油困難,使壓縮機潤滑困難。停機時,曲軸箱內有此種下部為貧油層,再開機時油泵吸入貧油液體,壓縮機供油不充分,影響潤滑。上層的油層影響蒸發(fā)器下部制冷劑的蒸發(fā)。圖2-32臥式滿液式蒸發(fā)器結構3.2.5其它物理、化學性質

(1)電絕緣性(2)燃燒性和爆炸性封閉式壓縮機中,電動機繞組與制冷劑和潤滑油直接接觸,要求制冷劑和潤滑油的絕緣性好。燃燒性用燃點表示,爆炸性用爆炸極限表示〔表3-5〕(3)毒性(4)制冷劑的溶水性毒性分6級〔表3-6〕

氟里昂和烴類難溶于水,系統(tǒng)中要防止冰堵。氨易溶于水。(5)熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性壓縮終溫不允許超過制冷劑的分解溫度。熱穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性1.烴類制冷劑對金屬無腐蝕;2.氨對鋼鐵無腐蝕,但腐蝕鋁、銅和銅合金;3.氟里昂只腐蝕鎂和含鎂的鋁合金,但壓縮機易出現鍍銅現象。對金屬1.氟里昂易溶解天然橡膠和樹脂材料;對非金屬2.氟里昂對高分子材料產生膨潤作用;3.密封件要用熱耐氟材料。3.3混合制冷劑3.3.1共沸混合制冷劑3.3.2非共沸混合制冷劑

調制出純制冷劑所不具有的性質。目的如穩(wěn)定性好的組分改善混合物的穩(wěn)定性不可燃組分抑制混合物的可燃性重分子組分降低排氣溫度等等溶油性好的組分改善溶油性

混合制冷劑是由兩種或兩種以上純制冷劑組成的混合物。定義分類〔按定壓下相變時的熱力學特征分〕可用T-x相圖反映非共沸混合物與共沸混合物混合物的T-x圖〔a〕非共沸混合物;〔b〕共沸混合物;1---露點線;2---泡點線已發(fā)現具有共沸特征的混合物不到50種。3.3.1共沸混合制冷劑其中滿足作為制冷劑性質要求的僅十種。在所列共沸制冷劑中,已有顯著商業(yè)應用的只有三種:R500,R502和R503。

共沸制冷劑具有純制冷劑的所有特征。共沸制冷劑的標準沸點一般比其組分物質的標準沸點低。非共沸混合制冷劑的制冷循環(huán)圖

3.3.2非共沸混合制冷劑Tspkp0TkmaxTkminT0minT0max優(yōu)點缺點采用逆流式換熱器,減小傳熱溫差。選擇范圍更寬廣。系統(tǒng)泄露會引起成分的變化。解決方法采用近共沸制冷劑,兼共沸與非共沸二者之長。3.4各種實用的制冷劑3.4.1水3.4.2氨3.4.3碳氫化合物3.4.4氟里昂

標準沸點100℃,冰點0℃;無毒、無味、不燃;廉價,來源廣;比容大;不適合于壓縮式制冷,適合于吸收式、吸附式和噴射式冷水機組。3.4.1水標準沸點-33.4℃,冰點-77.7℃;熱力性質和熱物理性質好;毒性大,易燃、易爆;有強烈的刺激性氣味;壓縮終溫高;不溶于油;腐蝕銅及銅合金;適于大型冷庫。3.4.2氨3.4.3碳氫化合物

凝固點低,與水不起化學反響;不腐蝕金屬,溶油性好;價格廉價;易燃、易爆;3.4.4氟里昂分子量大,比重大,流動性差;傳熱性能較差;絕熱指數小,壓縮終溫低;不腐蝕金屬,對橡膠有膨潤作用;溶水性極差;價格高;無味,滲透性強;含H多,可燃性強;Cl多,有毒;F多,穩(wěn)定性好;ClFH氟里昂性質規(guī)律的三角形圖1.R22及R22的替代物環(huán)境指標ODP為0.05,GWP為0.35;標準沸點-40.8℃,冰點-160℃;有限溶油;替代物:R407C,R410A,R23/R152a等2.R12及R12的替代物環(huán)境指標ODP為1.0,GWP為2.8~3.4;標準沸點-29.8℃,冰點-155℃;溶油;替代物:R134a,R152a,R290等R134a環(huán)境指標ODP為0,GWP為0.24~0.29;標準沸點-26.2℃,冰點-101.0℃;不溶與礦物油,溶于酯類油;價格比R12貴一個數量級;不燃、不爆;R152a環(huán)境指標ODP為0,GWP為0.023;標準沸點-25℃;不溶與礦物油,溶于酯類油;價格比R12貴一個數量級;可燃、可爆;3.高溫制冷劑R142b,R11和R123R142b:標準沸點-9.25℃;ODP為0.05,GWP為0.34;可燃。R11:標準沸點23.7℃;ODP為1.0,GWP為1.0;分子量大,單位容積制冷量小,適于離心機組。R123:標準沸點27.6℃;ODP為0.02,GWP為0.02;R11的替代物,為商品化。4.共沸混合制冷劑R502,R500和R503R502:R22/R115〔48.8:51.2);排氣溫度低;用于低溫陳列柜。R500:R12/R152a〔73.8:26.2);容量介于R12和R22之間。R503:R13/R23〔59.9:40.1);標準沸點-88℃,用于復迭式制冷的低溫局部。5.低溫制冷劑R13,R14和R23R13:標準沸點-81.5℃;ODP為1.0;用于復迭式制冷的低溫局部。。R14:標準沸點-128℃;ODP為1.0;用于復迭式制冷的低溫局部。R23(CHF3):標準沸點-82.1℃;ODP為0.02,GWP為0.02;R13的替代物。明朗化的趨勢:中溫制冷劑R134a和R152a,高溫制冷劑R123,低溫制冷劑R23。3.5第二制冷劑3.5.1載冷劑3.5.2蓄冷劑3.5.1載冷劑無毒、無可燃性、無刺激性氣味在使用溫度范圍內呈液態(tài)比重小、粘度小、傳熱性好、比熱容大對載冷劑性質的要求常用載冷劑1.水無機鹽水溶液如:氯化納溶液,氯化鈣溶液有機載冷劑如:甲醇,乙二醇、三氯乙烯載冷溫度0℃以上,用于集中式中央空調系統(tǒng)。載冷溫度0℃以下,須加緩蝕劑。載冷溫度更低。Tξ析鹽線溶液冰+溶液E固體(冰+晶體鹽)鹽+溶液析冰線鹽水溶液的相圖3.5.2蓄冷劑(共晶冰〕共晶板(冷板)制冷劑共晶冰適合于運送凍結食品的冷藏車用,

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