1、第2章制冷劑和載冷劑制冷劑又稱制冷工質，它是在制冷系統中完成制冷循環的工作介質。制冷劑在蒸發器內氣化吸收被冷卻介質的熱量而制冷，又在高溫下把熱量放給周圍介質，重新成為液態制冷劑，不斷進行制冷循環。蒸氣壓縮式制冷裝置是利用制冷劑的集態變化來達到制冷的目的，因此，制冷劑的性能直接影響制冷循環的技術經濟指標。2.1制冷劑制冷劑的種類有幾十種，但在工業上常用的不過10余種。2.1.1對制冷劑的要求1. 對制冷劑的要求（1）用常溫的水或空氣做冷卻介質時，制冷劑相應的冷凝壓力不太高，以減少制冷裝置的承受能力。在工作溫度范圍內其相應的蒸發壓力不低于大氣壓力，避免制冷系統的低壓部分出現負壓，防止空氣滲入系統。

2、同時，冷凝壓力和蒸發壓力之比不要過大，以免壓縮終了的溫度過高、壓縮機的容積效率過低。（2）通常要求制冷劑的單位容積制冷量要大，這樣可以縮小壓縮機的尺寸。（3）由于在臨界溫度以上，無論加多大的壓力都不能使制冷劑液化，因此，制冷劑的臨界溫度要高，便于用常溫的冷卻介質進行冷凝。凝固溫度要低，以獲得較低的蒸發溫度。便于用一般的冷卻水或空氣進行冷凝。壓縮終了溫度不要太高，以免壓縮機的潤滑條件惡化。（4）制冷劑的粘度和密度應盡可能小，以減少制冷劑在系統中的阻力。（5）導熱系數要大，可以提高熱交換設備的傳熱系數，減少傳熱面積，使熱交換器耗用的金屬材料減少。（6）對制冷裝置所用的材料無腐蝕性，與潤滑油不起化學

3、作用；高溫下不分解，熱穩定性好。（7）對人體無害，無燃燒和爆炸危險，使用安全。（8）易于取得，價格便宜。（9）對大氣臭氧層沒有破壞作用。（10）對全球氣候變暖影響程度小完全滿足上述所有要求的制冷劑是很難尋覓的，各種制冷劑總是在某些方面有其長處，而在另一些方面又有其不足。并且使用要求、運行條件和機器種類及容量不同，對于制冷劑性質要求的考慮側重面也就不同，所以應該按照主要條件來選擇相應的制冷劑。目前所采用的制冷劑都存在一些缺點，因此在選用制冷劑時，應根據實際情況，主要條件符合即可選用。2. 制冷劑的安全及環境特性指標1.TLV-TWA低限值的時間加權平均值，即一個標準工作日8h,一周40h的時間加

4、權平均濃度，在此條件下所有工人日復一日地工作，無不良影響。2.LFL-燃燒低限，在指定的實驗條件下，能夠在制冷劑和空氣組成的均勻混合物中傳播火焰的制冷劑最小濃度(),LFL越小，表明其可燃性越高。3 破壞臭氧(03)潛值ODP(OzoneDepletionPotential)的大小表示該制冷劑破壞大氣03分子潛能的程度，即對大氣03層破壞的大小。其數值是以R11的值作為基準值1.0，經計算模化而得。4 全球變暖潛值GWP(GlobalWaringPotential)，GWP是衡量制冷劑對全球氣候變暖影響程度大小的指標值。以往其大小常使用以R1l的值作為基準值1.0時，計算出的數值，為示區別一般

5、寫成為HGWP；近年來都將作用100年的C02作為基準，并將C02的GWP=1.0，從而計算出各種制冷劑的GWP值。5大氣壽命是指制冷劑排放到大氣中，一直到分解前的時間，也就是制冷劑在大氣中存留的時間。制冷劑壽命長，說明其潛在的破壞作用大。常見的一些制冷劑的安全及環境特性指標見表2.1。表2.1制冷機的安全、環境特性制冷劑-6TLV-TWA(x10)LFL(%)毒性大氣壽命(a)ODPGWPR111000無Al50±51.0004600R121000無Al1020.8210600R221000無Al13.30.0551700R1131000無Al850.8005000R1141000

6、無Al3001.0009300R1151000無Al17000.6009300R12350無Bl1.40.02093R1241000無Al5.90.022480R141b1000無9.40.11630R134a1000無Al14.60.0001300R142b5.819.50.0652000R143a10007.1A248.30.0003800R152a10003.1A21.50.000140R245ca7.16.60.000560R2902500無A30.00011R404A1000無Al/A10.0003260R407C1000無Al/A10.0001530R410A1000無Al/A10

7、.0001730R5031000無0.6011350R504無0.314890摘自GBT777820012.1.2制冷劑的種類目前常用的制冷劑種類按其化學組成主要有無機化合物、氟利昂、共沸溶液和碳氫化合物等。為了統一稱謂和書寫方便，國際上統一規定用字母“R”和它后面的一組數字作為制冷劑的簡寫符號。字母“R”表示制冷劑，后面的數字則根據制冷劑的分子組成按一定的規則編寫。1無機化合物這類制冷劑很早就被采用了，氨和水仍然是當前常用的制冷劑，其熱力性質見表2.2.。表2.2.無機化合物制冷劑制冷劑代號制冷劑化學分子式分子量標準大氣壓下沸點(C)臨界溫度(C)臨界壓力P-5(x105Pa絕熱指數KR71

8、7氨NH317.032-33.35132.4115.21.30R718水H2O18.016100.0374.12221.21.33R744二氧化碳CO244.011-78.5231.073.81.30R764二氧化硫SO264.066-10.01157.578.81.26無機化合物類制冷劑的簡寫符號中，“R”后的第一位數字為7,后面的數字是該物質分子量的整數部分。例如，氨的分子式為NH3，分子量的整數部分是17,其簡寫符號為R717。2氟利昂這類制冷劑是本世紀30年代出現并逐漸開始采用的，其種類較多，它們的熱力性質也有較大的區別，可分別適用于不同要求的制冷機組。氟利昂是飽和碳氫化合物的鹵族衍生

9、物的總稱，目前用作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。在這些衍生物中，用氟、氯和溴的原子代替原來化合物中的全部或一部分氫原子，使得化合物的性質起了很大的變化。飽和碳氫化合物的分子通式為CH22，氟利昂的化學分子式為CHFClBr，其原子m2m+2mnxyz數目應符合2m+2=n+x+y+z的關系。氟利昂的簡寫符號規定為R(m1)(n+1)x，若化合物中含有溴原子，則在后面加字母“B”和溴原子數。若(m1)=0時，則“0”略去。例如表2.3所示。表2.3氟利昂制冷劑17制冷劑代號制冷劑化學分子式分子量標準大氣壓下沸點臨界溫度(°C)臨界壓力P-5(x105Pa)絕熱指數R10四氯化碳CC

10、l4153.876.7283.1445.61.18R11一氟三氯甲烷CFCl3137.3923.7198.043.71.13R12二氟二氯甲烷CFiCli120.92-29.8112.0441.21.14R13三氟一氯甲烷CF3CI104.47-81.528.7838.6R14四氟甲烷CF488.01-128.0-45.537.51.22R21一氟二氯甲烷CHFCl2102.928.90178.551.661.16R22二氟一氯甲烷CHF2Cl86.48-40.896.049.861.16R142二氟一氯乙烷CH3-CF2Cl100.48-9.25136.4541.51.135R143三氟乙烷

11、CH3-CF384.04-47.673.137.76R152二氟乙烷CH3-CHF266.05-25.0113.544.9R218八氟丙烷C3F8188.03-36.771.926.79在這類制冷劑中，常用的有R22,R12,R11,R13等。3共沸溶液共沸溶液制冷劑是由兩種或兩種以上不同的制冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物它和單一的化合物一樣，在一定壓力下其蒸發溫度也一定。目前，作為共沸溶液制冷劑的有R500、R502等。其組成見表2.4。表2.4共沸溶液制冷劑制冷劑代號分子量標準大氣壓下沸點(°C)組分組分的總量百分比R50099.3-33.3R12/R15273.8%/26.

12、2%R502111.6-45.6R22/R11548.8%/51.2%R50387.5-88.7R23/R1359.9%/40.1%R50479.2-57.2R32/R11548.2%/51.8%4碳氫化合物碳氫化合物制冷劑有甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和丙烯等，其熱力性質見表2.5。這類制冷劑主要用于石油化工工業，其優點是易于獲得，價格低廉，凝固溫度低等；但其安全性差易燃燒和爆炸。制冷劑代號制冷劑化學分子式分子量標準大氣壓下沸點(C)臨界溫度(C)臨界壓力P(x10-5Pa)R50甲烷ch416.04-161.5-82.546.2R170乙烷C2H630.06-88.632.149.33R290丙

13、烷C3H844.1-42.1796.842.56R1150乙烯C2H428.05-103.79.550.6R1270丙稀C3H642.08-47.791.446.0表2.5碳氫化合物制冷劑絕熱指數K1.251.13部分制冷劑的飽和溫度和壓力的關系見圖2.1。從圖中可以看出，在同一溫度下，標準大氣壓力下飽和溫度低的制冷劑，其飽和蒸氣壓力高。根據這一規律，可以把制冷劑劃分為三類，如表2.6所示。高溫制冷劑主要用于空氣調節用制冷裝置和熱泵中，中溫制冷劑用于一般的單級和雙級圖2.1部分制冷劑的飽和溫度和壓力的關系類別制冷劑高溫制冷劑(低壓制冷劑)中溫制冷劑(中壓制冷劑)低溫制冷劑(高壓制冷劑)Rll,

14、R21,R113,R114等R717,R12,R22,R502等R13,R14,R23,R503等標準大氣壓下沸點(°C)>0-600W-6030(C)時的冷凝壓力(MPa)W0.30.3227壓縮制冷機中，而低溫制冷劑則用于復疊式制冷裝置的低溫級部分。表.2.6制冷劑的分類2.1.3常用制冷劑的性質目前，常用的制冷劑為氨，氟利昂12和氟里昂22等。其飽和液體和蒸氣的熱力性質見表2.7表2.12。1.氨(R717)氨具有良好的熱力性能，單位容積制冷量大，壓力適中，常溫下冷凝壓力不超過1.5(MPa)，只要蒸發溫度不低于-33.4(C)，蒸發壓力總大于1個大氣壓力。氨與水可以任何

15、比例互相溶解，組成氨水溶液，在制冷系統中不會引起結冰而堵塞管道通路。但氨中有水分時會使蒸發溫度升高，并對銅及銅合金(磷青銅除外)有腐蝕作用，一般規定，液氨中含水量不超過0.2%。氨是典型的難溶于潤滑油的制冷劑，因此，氨制冷系統中的管道換熱器的傳熱表面上會積有油膜，影響傳熱效果。氨液的密度比潤滑油小，運行中潤滑油會積存在冷凝器、貯液器和蒸發器等設備的下部，因此，應定期放出這些設備中的潤滑油。氨蒸氣無色，有強烈的刺激性臭味。在空氣中的容積濃度達0.5%0.6%時，人停留半小時就會引起中毒。氨與空氣混合的容積濃度在11%14%時具有可燃性，在16%25%時遇明火會有爆炸危險，目前規定氨在空氣中的濃度

16、不應超過20mg/m3。氨的絕熱指數較高，因此，壓縮機的排氣溫度也較高。氨容易獲得，價格便宜。氨是目前我國最廣泛使用的中溫制冷劑。2氟利昂氟利昂的性能隨其所含的氟、氯、氫的原子數不同而變化。當氟利昂中的氫原子數減少時，其可燃性也減少；氟原子數越增加，對人體越無害，對金屬的腐蝕性越小；含有氯原子的氟利昂與明火接觸時能分解出有毒的光氣（COCl?）。氟利昂很難與水溶解，當含水量超過其溶解度時，游離態的水會在低溫下結冰，堵塞膨脹閥或毛細管的通道，致使制冷機不能正常工作。另外，有水分存在時，氟利昂將水解成酸性物質，對金屬有腐蝕作用。氟利昂的溶水性見圖2.2。氟利昂是一類透明、無味、基本無毒又不易燃燒、

17、爆炸、化學性能穩定的制冷劑。不同化學組成和結構的氟利昂制冷劑熱力性質相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應不同制冷溫度的要求。氟利昂制冷劑的絕熱指數小，因此排氣溫度低。又因其分子量大，可適用于大型離心式壓縮機。但氟利昂制冷劑一般單位容積制冷量小，比重大，管道阻力大，價格較低，滲透性強，易于泄漏。氟利昂對水的溶解度小，制冷裝置中進入水分后會產生酸性物質，并容易造成低溫系統的“冰塞”，堵塞節流閥或管道。因此氟利昂制冷系統應避免水分進入，對進入系統的水分應及時予以排除。另外為避免氟利昂與天然橡膠起作用，其裝置應采用丁腈橡膠作墊片或密封圈。氟利昂能不同程度地溶解潤滑油，不易在系統中形成油膜，

18、但易造成低溫蒸發系統集油，所以氟利昂制冷系統在壓縮機排出端應設分油器，以減少潤滑油進入系統，安裝系統時應考慮能順利地回油。氟利昂與潤滑油的溶解性與制冷劑的種類、潤滑油的成分及其溫度有關，可分為：a.難溶的：如R13,R14,R115等。它們與潤滑油共存時分成明顯的兩層，易于分離。b有限溶解的：如R22，R114,R152,R502等。它們在高溫時無限溶解，在低溫時分離成兩層：貧油層和富油層。圖2.3表示幾種氟利昂與潤滑油的溶解曲線，以R22為例，圖中A點在臨界曲線以上，R22與潤滑油互溶，不會出現分層現象。臨界曲線以下為有限溶解，B點表示R22與潤滑油分為兩層，即B點表示貧油層和B點表示富油層

19、。c.完全溶解的：如R11，R12，R21，R113,R500等，氟利昂與潤滑油形成均勻的溶液，不會出現分層現象。氟利昂與潤滑油溶解會降低潤滑油的粘度，影響潤滑作用，因此應采用高粘度的潤滑油；在相同的蒸發壓力下，蒸發溫度將升高，使制冷量減少；并且由于沸騰的泡沫多，造成蒸發器液面不穩定。其優點是在換熱器表面不會形成油膜，消除了油膜對傳熱的不利影響；潤滑油隨制冷劑一起滲透到壓縮機的各個部件，造成良好的潤滑條件。氟利昂制冷劑是一種良好的有機溶劑，很容易溶解天然橡膠和樹脂。氟利昂對高分子化合物雖然沒有溶解作用，但是，將使其變軟、膨脹和起泡，所有在選擇制冷機的密封材料和封閉式壓縮機的電器絕緣材料時，應選

20、擇不受氟利昂影響的材料，如氯丁橡膠、尼龍和耐氟塑料等。氟利昂與潤滑油的混合物能夠溶解銅，溶有銅的混合物與鋼或鑄鐵部件接觸時，被溶解的銅離子會析出，并沉積在部件上，形成一層銅膜，這種“鍍銅”現象隨著水分的增加和溫度的升高而加劇。“鍍銅”會破壞軸封處的密封，影響氣缸與活塞的配合間隙，對制冷機產生不利的影響。氟利昂的優點是：無毒，不燃燒，對金屬不腐蝕；絕熱指數小，因而排氣溫度低；具有較大的分子量，適用于離心式制冷壓縮機。其缺點是：部分制冷劑(女R12)的單位容積制冷量較小，因而制冷劑的循環量大；密度大，流動阻力較大；吸水性能差，所以系統必須保持干燥；價格較貴，極易滲漏又不易被發現。由于氟利昂泄漏不易

21、發現，安裝系統時應保證有較好的氣密性能。f代)圖2.2水在氟利昂液體中的溶蟹度蘭曾)«茶機宕*-扯慳琨鬼理目前氟利昂制冷劑的應用相當廣泛，常用的氟利昂制冷劑有R12、R22、R11、R13和R142等。(1)R12(CF2Cl2)R12無色、無味、毒性小，具有較好的熱力性能。冷凝壓力較低，采用風冷或自然水冷時的冷凝壓力約0.81.2(MPa)。R12的標準蒸發溫度為一29.8(°C),屬中溫制冷劑，用于中、小型活塞式壓縮機，最低可獲得一70(C)的低溫，而對大型離心式壓縮機可獲得一80(C)的低溫。R12的單位容積制冷量小，在相同制冷量時與氨制冷機相比，其壓縮機和管道尺寸都

22、比較大。由于R12易溶于潤滑油，為保證壓縮機的潤滑，多采用粘度較高的潤滑油。在工作溫度范圍內，R12能夠與潤滑油以任意比例互相溶解，因而在冷凝器的傳熱表面上不會形成油膜而影響傳熱。在儲液器中，R12與潤滑油也不會分離，R12與潤滑油一起進入蒸發器。隨著R12的不斷蒸發，潤滑油將越積越多，使蒸發溫度升高，傳熱系數降低。為了使潤滑油與R12一起返回壓縮機中，蒸發器中一般采用干式蒸發器，從上部供液，下部回氣。制冷設計時，應保證上升回氣立管中蒸氣有足夠的帶油速度。R12對水的溶解度很小，使用中應避免水分進入系統，為了防止“冰塞”現象，對使用R12的制冷系統，除了規定R12產品中的含水量不得超過0.00

23、25%外，還必須在灌注R12前，確保設備及管道內干燥，并且在制冷系統中設置干燥器。R12極易滲漏且不易被發現，所有要求制冷系統有足夠的密封性。R12是我國目前應用最廣的制冷劑之一。它廣泛應用于中、小型制冷裝置中，如電冰箱、空調器和去濕機等。應提及的是，由于R12對大氣臭氧層的破壞嚴重，是禁用的“CFC”主要制冷劑之一。因此，R12已經逐漸被淘汰。(2) R22(CHF2Cl)R22的熱力性能與氨相近。在標準大氣壓下，R22的標準氣化溫度為一40.8(°C),通常冷凝壓力不超過1.6(MPa)。在常溫下，其冷凝壓力和單位容積制冷量與氨差不多。R22不燃、不爆、使用比氨安全可靠。R22的

24、單位容積制冷量比R12約高60%，又因其低溫時的單位容積制冷量和飽和壓力均高于R12和氨，所以它更適用于低溫制冷裝置。水在R22液體中的溶解度比R12大，R22能夠部分地與潤滑油互相溶解，但在低溫制冷系統仍然可能產生“冰塞”或集油。因此在制冷系統中必須安裝過濾干燥器和分油器，而對已進入系統的水分和潤滑油應及時清除。R22對金屬的作用、泄漏特性、檢漏方法等與R12相同。R22對大氣臭氧層的破壞僅相當R12的5%。R22與潤滑油能有限溶解，其溶解度亦隨著溫度的變化而變化，潤滑油在R22制冷系統中產生的影響和R12基本相同。目前，R22已廣泛應用于中、小型空氣調節和冷藏制冷裝置中。(3) R13(C

25、F3Cl)R13的標準蒸發溫度為一81.5(C)，凝固溫度為一180(C)。R13的臨界溫度較低，常溫下壓力很高，適用于復疊式制冷系統，作為低溫級的制冷劑。(4) R142(C2H3F2Cl)R142在標準大壓下的蒸發溫度較高，為一9.25(C)。即使在高溫時，R142的飽和壓力也較低，因此，它適用于熱泵裝置和在高環境溫度下使用的制冷裝置。例如，鋼鐵高溫車間行車駕駛室使用的冷風機組，就是用R142作為制冷劑的。即使環境溫度高達80(°C),行車駕駛室內仍可降溫至30(°C)。(5) R11(CFCl3)R11的標準沸點為23.7(C)。R11的溶水性、溶油性以及對金屬的作用

26、與R12相似。R11的分子量大，單位容積制冷量小。目前,在空調用單級離心式冷水機組中使用較多。(6) R134a(CH2FCF3)R134a的熱力性質與R12相近，毒性與R12相同，R134a的ODP=0；GWP=1300，比R22(1700)小。R134a的氣、液體的導熱系數高于R12，因此在蒸發器和冷凝器中的放熱系數比R12約分別高35%40%和25%35%。常規制冷劑大都使用礦物性潤滑油，但R134a與礦物油不相溶，必須使用PAG(PolyolkeneGlycol-聚乙二醇)醇類合成潤滑油、POE(PolyoeEster-多元醇酯)酯類合成潤滑油和改性P0E油(在原P0E油中添加了抗磨劑

27、)。R134a吸水性極強，其使用的PAG和POE潤滑油比常規使用的礦物油的吸水性也高得多，特別是PAG油。系統內有水分，在潤滑油的作用下，會產生酸，對金屬發生腐蝕和鍍銅現象，一般R134a系統中的最大含水量不超過20x10-6。因此，R134a對系統的干燥及清潔度要求比R12、R22都高，系統中使用的干燥過濾器，其干燥劑必須使用與R134a相溶的產品，如XH一7或XH一9型分子篩等，潤滑油宜使用POE酯類潤滑油。R134a液體密度小，故系統中充注的制冷劑質量比R12略少；因R134a中無氯原子，故其檢漏應采用R134a專用的檢漏儀。(7) R404AR404A組成物質及質量分數為R125/R1

28、43a/R134a(44/52/4),ODP=0,GWP=3260,屬溫室氣體，毒性為A1/A1。R404A的相變滑移溫度為0.5(C)屬近共沸混合物，系統內制冷劑的泄漏對系統性能影響較小。R404A的熱力性質與R22接近，在中溫范圍時的能耗比R22增加8%20%,但在低溫范圍時，兩者相當。在同溫度工況下，由于R404A的壓縮比比R22低，因而，壓縮機的容積效率比R22高。過冷溫度對R404A的性能影響大，因此R404A系統宜增設過冷器，R404A可用于一45/+10(C)的蒸發溫度范圍的商用及工業用制冷系統,也可替代R22。由于R404A含有R134a，故其制冷系統用的潤滑油、干燥劑及清潔度

29、要求等與R134a相同。(8) R407CR407C是由R32、R125、R134a三種工質按23%、25%和52%的質量分數混合而成的非共沸混合物，其相變滑移溫度為7.1(C)。ODP=0,GWP=1530，毒性Al/Al,R407C的熱力性質在工作壓力范圍內與R22非常相似，其制冷劑的COP與R22相近。使用R22的制冷設備改用R407C,需要更換潤滑油，調整制冷劑的充灌量、節流組件和干燥劑等。由于R407C的相變滑移溫較大，在發生泄漏、部分室內機不工作的多聯系統以及使用滿液式蒸發器的場合，混合物的配比可能發生變化，而影響預期的效果,另外，非共沸混合物在傳熱表面的傳質阻力增加可能會造成蒸發

30、、冷凝過程的熱交換效率降低。由于R407C中含有R134a,故系統使用的潤滑油、干燥劑及對清潔度等的要求同R134a。(9) R410AR410A是由R32和R125兩種工質按各50%的質量分數組成，屬HFCs混合物，其ODP=0,GWP=1730，毒性A1/A1,R410的相變滑移溫度0.2(°C),屬近共沸混合物制冷劑，熱力性能十分接近純工質。與R22相比，R410A的冷凝壓力增大近50%，是一種高壓制冷劑，需提高設備及系統的耐壓強度。由于R410A的高壓、高密度，使系統制冷劑的管路直徑可減少許多，壓縮機的排量也有很大降低。同時，R410A的傳熱和流動特性優于R22。3共沸溶液應

31、用共沸溶液是制冷劑發展的方向之一，它的應用將促進制冷技術的發展。共沸溶液制冷劑的熱力性質和組成它的組分的熱力性質相比，具有一些明顯的優點：(1) 共沸溶液制冷劑在標準大氣壓下的蒸發溫度一般比組成其組分的蒸發溫度低。例如R502在標準大氣壓的蒸發溫度為一45.6(C),而組成其組分的R22和R115分別為一40.8(C)和一38(C)。(2) 在同一蒸發溫度下，由于共沸溶液制冷劑的蒸發壓力比其組成組分的蒸發壓力高，所以其單位容積制冷量比其任一組分的都大，使用同一制冷壓縮機，其制冷量提高。例如與R22相比，采用R502的單級壓縮機，制冷量可增加5%30%，在低溫下制冷量增加較大。(3) 壓縮機排氣

32、溫度降低。例如在相同工況下，R502的排氣溫度約比R22低1025(C)。由于排氣溫度低，使曲軸箱內油溫、電機繞組溫度均有明顯下降，改善了機器的工作條件。R502雖然具有較好的熱力學特性，但目前價格較高，僅在一40一45(C)的封閉式制冷機組中使用。2.1.4氯氟碳化合物的禁用及其對策1氯氟碳化合物的禁用及其對策氯氟碳化合物是氟利昂族中的一大類，即含氯而無氫的氟利昂。大量使用的氯氟碳化合物，當它們擴散至上層大氣，將被紫外線光解分裂成自由的氯原子，同溫層中的臭氧就會被氯催化而破壞，使臭氧層減薄或消失，導致地球表現紫外線的增強，造成人類皮膚癌發病率增加、生物細胞受損而引起農作物及漁業減產等不利影響

33、。為此，為了保護03層，國際社會于1985年和1987年締結了保護03層維也納公約和關于消耗03層物質的蒙特利爾議定書(以下簡稱議定書).隨著保護03日益緊迫的要求，議定書締約方大會又先后通過了倫敦修正案(1990年)、哥本哈根修正案(1993年)、蒙特利爾修正案(1997年)和北京修正案(1999年)。這些修正案對議定書所列消耗)3層物質(OzoneDeletingSubstanceo簡稱ODS)的種類、消耗量基準和禁用時間等做了進一步的調整和限制。為了便于區別各種氟利昂對臭氧層的作用，美國杜邦公司首先提出用代號CFC表示含氯而無氫的氟化碳，用HCFC表示含氫、氯的氟化碳，用HFC表示含氫而

34、無氯的氟化碳。CFC的禁用，將對制冷、空調工業產生巨大的影響。對于蒸氣壓縮式制冷系統，急需尋求合適的制冷劑來代替被逐步禁用的CFC制冷劑。在尋求CFC替代劑的同時，可以采取一些措施，如提高制冷系統的密封性，減少機器故障，回收制冷劑等，以降低CFC向大氣的擴散。從國際制冷學會最近匯總的調查結果表明，如采取各種措施，有可能降低30%50%的CFC的擴散。(1) 蒙特利爾議定書及倫敦修正案主要規定了逐步削減與禁用CFC和哈龍(即BCFC)兩類物質的要求和時間表，對HCFC類物質、沒有提出相應的限制。(2) 1993年的哥本哈根修正案第一次將HCFC類物質納入受控物質清單，并規定了逐步削減與禁用時間表

35、，其內容如下：1) 對CFC(含BCFC)包括CFC一11、CFC一12、CFC一113、CFC一114、CFC-115等氯氟化碳類物質以及哈龍1211(BCFC一12B1)、哈龍1301(BCFC一13B1)、哈龍2402(BCFC一114B2)等工質，規定發達國家從1996年1月1日起完全停止生產與消費；發展中國家(CFC年人均消耗量小于0.3kg)最后停用日期為2010年1月1日。2) 對HCFC包括HCFC一22、HCFC一123、HCFC一142b等。發達國家從1996年開始凍結生產量，2004年開始削減，2030年完全停業使用;發展中國家從2016年開始凍結生產量，2040年完全禁

36、用。3) 1997年的蒙特利爾修正案則更進一步地將上述HCFC的禁用時間提前，發達國家從2030年提前到2020年，發展中國家從2040年提前到2030年。4) 1999年的北京修正案規定對HCFCs,允許所有國家其凍結后可以繼續生產其凍結水平的15%，以滿足國內基本需求。2.溫室效應及京都議定書CFC的排放會加劇地球的溫室效應，CFC是產生溫室效應的氣體，使地球的平均氣溫升高，海平面上升，土地沙漠化加速，危害生物，破壞生態平衡。在目前估計的氣溫變暖的因素中，20%-25%是CFC類物質作用的結果。CFCs的禁用及替代物的使用，不僅要考慮ODP值，而且應考慮到GWP值，即對溫室效應的影響。19

37、97年12月聯合國氣候變化框架公約締約國第三次會議在日本東京都召開，會議通過了京都議定書。議定書確定C02、HFCs等6種氣體為受管制的溫室氣體，并將限制上述溫室氣體排放總量。要求各國降低其能源需求，調整能源結構等技術措施，降低其溫室氣體排放總水平。具體指標是在2008-2012年之間，工業國溫室氣體排放量必須比1990年的排放總量減少5.2%，其中美國排放總量比1990年水平減少7%；歐盟減少8%；日本、加拿大減少6%；俄羅斯維持在1990年的水平上。因此,CFCs及HCFCs的長期替代物HFCs制冷劑的排放、生產和使用將會受到限制，因此，HFCs物質作為永久性替代制冷劑問題，國際上尚存著不

38、同看法。我國于2002年9月正式核準京都議定書，并承擔相應的國際義務。3中國逐步淘汰消耗03層物質的國家方案我國于1991年6月成為蒙特利爾議定書的參加國，并批準了倫敦修正案。1992年組織編制了中國逐步淘汰消耗03層物質的國家方案，1993年1月經國務院批準實施。1998年對上述國家方案進行了修定。其要點如下：中國1991年主要生產和消費CFC一11、CFC一12、CFC一13、CFC一113、哈龍-1211、哈龍一1301、CFC10（四氯化碳）、CFC140（三氯乙烷）等八種受控物質，按0DP值計算，消耗03層物質（0DS）總量為60.352萬t,國內生產40.373萬t,生產量占消耗量

39、的66.9%；其中制冷空調（包括工業、商業和家用制冷空調設備）消耗量12.869萬t,占總消費量的21.3%。1）逐步淘汰ODS的主要措施:近期的解決方法是采取措施，減少向大氣中的CFCs的排放量。比如，盡量減少制冷系統中的CFCs的充灌量，逐年減少CFCs的生產和使用；把原生產CFCs的工廠轉產HCFC-22。中期的解決方法是采用對大氣03層破壞能力小的HCFCs制冷劑或由其組成的混合制冷劑，替代CFCs制冷劑。目前研究和使用的純質HCFC制冷劑有R22、R142b、R152a、R123等，混合制冷劑有R22、R142b、R152a、R124等制冷劑的二元或多元混合制冷劑。HCFCs物質雖然

40、屬低公害制冷劑，由于其仍對03層有破壞作用，并有較大的GWP值，它們只是過渡性的替代物，最終還是會被禁用的。根據哥本哈根修正案中國可使用到2040年。遠期的解決方法是采用ODP為0，且GWP小（如小于100）的物質作為制冷劑。可采用天然制冷劑，如氨、C02、烷烴等自然物質；也可采用鹵代烴中的HFCs物質及其混合物，如R134a、R152a和近年來使用的商業化的HFCs混合物，如R404A、R407C、R410A等。2.1.5制冷劑的檢漏和存放1.制冷劑的檢漏制冷系統如有不嚴密處，會造成制冷劑的泄漏，影響制冷系統的正常工作。另外，氨有毒性，泄漏的氨對人體有害；氟利昂雖然無毒，但當泄漏量在空氣中的

41、容積濃度超過30%時，人會窒息休克，對于CFC制冷劑，還會破壞大氣臭氧層，因此，應防止制冷劑的泄漏。氨有刺激性臭味，人們依靠嗅覺很容易判斷系統是否漏氨。尋求漏氨部位通常用酚酞試紙在每個焊縫、接頭處檢查，如有泄漏，酚酞試紙會變成紅色。氟利昂無色無臭，檢漏可采用肥皂水、鹵素噴燈和電子檢漏儀等。在焊縫、接頭處涂以肥皂水，如產生氣泡，則說明該處有泄漏。采用鹵素噴燈檢漏時，按泄漏量由小到大，鹵素噴燈火焰的顏色可呈微綠、淡綠，泄漏量較大時可呈紫色。電子檢漏儀具有極高的靈敏度，每年泄漏量為幾毫克時也能檢查出來。另外，由于氟利昂與潤滑油具有溶解性，所以在氟利昂系統中某些部位如發現滲油或滴油等現象，則說明該處有

42、氟利昂制冷劑泄漏。2.制冷劑的存放制冷劑大都儲存在鋼瓶中。存放時應注意：（1）鋼瓶必須經過耐壓試驗，并定期檢驗。（2）不同的制冷劑應采用固定的專用鋼瓶，并在鋼瓶上標明所存制冷劑的名稱。（3）儲存制冷劑的鋼瓶不得露天安放或暴曬在陽光下，安放地點應遠離熱源。2.2載冷劑載冷劑是指間接制冷系統中用來傳遞冷量的中間介質。在間接制冷系統中制冷劑可以在較小的制冷系統內循環，冷量通過載冷劑傳遞給被冷卻對象。如果被冷卻介質離制冷系統較遠，或者出于其它考慮，不便采用制冷劑直接冷卻的方式，那么就可以利用載冷劑，將制冷劑的冷量先傳遞給載冷劑，再由載冷劑傳遞給被冷卻介質。2.2.1對載冷劑的要求1.載冷劑應具備下列要

43、求：（1）在使用溫度范圍內不凝固、不汽化。（2）比熱要大。在傳遞一定的冷量時，載冷劑比熱大的，其流量就小，可減少載送載冷劑的循環泵功率。（3）密度小，粘度小，可以減少流動阻力。（4）導熱系數大，以減少熱交換設備的傳熱面積。（5）不腐蝕設備、管道及其他附件；無毒，化學穩定性好。（6）價格便宜，易于購買。2.2.2常用的載冷劑1.水在空氣調節系統中廣泛用水作為載冷劑。由于水的凝固溫度為0（°C）,因而只能用制取0（C）以上的載冷劑。2.無機鹽水溶液在中、低溫場合，一般用鹽水溶液作為載冷劑。常用的有氯化鈣水溶液和氯化鈉水溶液等。鹽水溶液的性質與溶液中鹽的濃度有關，見圖2.4。ei)NaCI

44、b)ChiCi2鹽水的濃度越大，其密度也越大，流動阻力將增大；同時，濃度大，其比熱小，輸送-定冷量所需鹽水的流量將增加，造成泵消耗的功增大。因此，配制鹽水溶液時，只要使其所對應的凝固溫度不低于系統中可能出現的最低溫度即可，一般使凝固溫度比制冷劑的蒸發溫度低58(°C)o鹽水溶液對金屬有腐蝕性，尤其是略帶酸性并與空氣相接觸的鹽水溶液，其腐蝕性更強。為了降低鹽水對金屬的腐蝕作用，可在鹽水溶液中加入一定量的防腐劑，一般采用氫氧化鈉和重輅酸鈉。通常做法是：lm3的氯化鈣水溶液中應加1.6kg的重輅酸鈉和0.432kg的氫氧化鈉；lm3氯化鈉水溶液中加入3.2kg的重輅酸鈉和0.864kg的氫

45、氧化鈉。氯化鈉和氯化鈣鹽水溶液的物性值見表2.13和表2.14表213氯化鈉水溶液的物性值15C質量濃度凝固溫度溶液溫度比熱比重(%)(C)(C)(kJ/kg.K)203.8431.0507一4.4103.835(7.5)03.82743.818203.697103.6841.08011一7.5O3.676(12.3)一53.6727.53.672導熱系數(W/m.K)動力粘度(x104N.s/m2)運動粘度x106m2/s)導溫系數(x104m2/h)普蘭特數0.59310.791.035.316.950.57614.121.345.169.40.55918.731.785.0212.70.

46、55621.572.065.0014.80.59311.471.065.337.20.57015.201.415.159.9O.55620.201.875.0813.40.54924.422.264.9816.40.54526.482.454.9617.8續表15°C質量濃度凝固溫度溶液溫度比熱導熱系數動力粘度運動粘度導溫系數普蘭比重(%)(C)(C)(kJ/kg.K)(W/m.K)(x104x106(x104特數N.s/m2)m2/s)m2/h)203.6090.59312.261.125.407.4103.6010.56816.181.475.1510.31.10013.6一9.

47、803.5830.55421.481.955.0713.0(15.7)53.5840.54726.092.375.0017.09.83.5800.54034.323.134.9422.9203.5340.57313.141.205.218.3103.5250.56917.261.575.1810.91.12016.2一12.203.5130.55222.262.025.0715.1(19.3)53.5090.54428.342.585.0018.6103.5040.53534.913.184.9323.212.23.5000.53342.173.844.9028.2203.4620.58214

48、.321.265.328.5103.4540.56618.531.635.1711.41.14018.8一15.103.4420.55525.602.255.0516.1(23.1)一53.4330.54231.192.745.0019.8103.4290.53338.743.404.9224.8153.4250.52547.764.194.8631.0203.3950.57915.491.335.279.1103.3830.56320.101.735.1712.11.16021.2一18.203.3750.54728.242.445.0317.5(26.9)53.3660.53834.422

49、.964.9621.5一103.3620.53043.053.704.9027.1153.3580.52252.764.554.8533.9183.3540.51860.805.244.8039.4203.3450.56516.671.425.309.6103.3370.54921.771.845.0313.11.17523.1一21.203.3240.54430.402.595.0218.6(30.1)53.3200.53637.463.204.9523.3一103.3120.52847.074.024.8929.5153.3080.52057.474.904.8336.5213.3030.51477.476.604.7750.0括號中的數值為100kg水中氯化鈉質量的kg數表214氯化鈣水溶液的物性值2115°C比重質量濃度(%)凝固溫度(C)溶液溫度(C)比熱(kJ/kg.K)導熱系數(W/m.K)動力粘度(x104N.s/m2)運動粘度x106m2/s)導溫系數(x104m2/h)普蘭特數203.6430.58412.361.155.357.751.0809.4一5.2103.6340.57015.491.445.239.88(