1、結束放映制冷原理與裝置 鄭賢德 主編第二章制冷劑、載冷劑及潤滑油2013、10目錄 第一節 制冷劑概述第六節 潤滑油第二節 制冷劑的熱物性參數及其計算方法第四節 常用制冷劑第五節 載冷劑第三節 制冷劑的物理化學性質結束放映下一頁封 面第一節 制冷劑概述制冷劑的發展乙 醚最早使用的制冷劑二甲基乙醚在使用溫度范圍內壓力高，使機器極為笨重無毒無害，使用安全，曾在船用冷藏裝置中使用其沸點為-23.6，蒸發壓力比乙醚高得多易燃、易爆缺點優點缺點1967目 錄結束放映下一頁上一頁1870年，由卡特林德提出，對使用氨做制冷劑做出了貢獻毒性大1874年被提出，沸點-10，在歷史上曾是比較重要的制冷劑部分會破壞

2、臭氧層，如：R11、R12、R13、R14、R113、R114等具有良好的傳熱性能氟利昂常識：為了加快對破壞臭氧層的制冷劑的淘汰步伐，逐步限制使用的時間表不斷提前。目 錄結束放映下一頁上一頁目 錄結束放映下一頁上一頁作為制冷劑應該符合的要求制冷劑熱力學方面物理化學性質遷移性方面其他在工作范圍內有合適的壓力和壓力比粘度、密度盡量小等熵壓縮的終了溫度不太高比功和單位容積壓縮功小，喜歡效率高通常希望單位制冷量和單位容積制冷量比較大無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全熱導率大對大氣環境無破壞作用化學穩定性和熱穩定性好原料來源充足，制造工藝簡單，價格便宜目 錄結束放映下一頁上一頁制冷劑的命名無機物 氨、二氧化

3、碳和水等。簡寫規定R7(),括號代表該無機物相對分子質量的整數部分鹵代烴二氟二氯甲烷、四氯乙烷、二氟一氯甲烷、一氟三氯甲烷等；分子通式：簡寫規定：R(m-1)(n+1)(x)B(z)碳氫化合物甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、乙烯、丙烯等；分子通式：簡寫規定：R(m-1)(n+1)(x)B(z)共沸、非共沸混合制冷劑簡寫符號分別為R4()、R5()，括號代表一組數字，為該制冷劑命名的先后順序，從00開始。第二節 制冷劑的熱物參數及其計算方法熱力學性質制冷量相對分子質量正常沸點/凝固點/臨界溫度/臨界壓力/kPa臨界比體積/(L/kg)R7044.0026-268.9-267.9228.814.43R7

4、022.0159-252.8-259.2-239.91315133.21R72020.183-246.1-284.6-228.733972.070R72828.013-198.8-210-146.933963.179R72928.97-194.3-140.737723.048R74039.948-185.9-189.3-122.348951.867R73231.9988-182.9-218.8-118.450772.341R5016.04-161.5-182.2-82.546386.181R1488.01-127.9-184.9-45.737411.598R115028.05-103.7-16

5、99.351144.37目 錄結束放映下一頁上一頁表2-1 一些制冷劑最基本的熱力學性質兩種形式：一種是熱力學性質圖和表，另一種是參數關系方程式制冷量相對分子質量正常沸點/凝固點/臨界溫度/臨界壓力/kPa臨界比體積/(L/kg)R50387.5-88.719.541822.035R17030.07-88.8-18332.248915.182R2370.02-82.1-15525.648331.942R13104.47-81.4-18128.838651.729R74444.01-78.4-56.631.173722.135R13B1148.93-57.75-16867.039621.342R

6、50479.2-57.266.447582.023R3252.02-51.2-78.478.358082.326R125120.02-48.45-10360.135921.751R127042.09-47.7-18591.846184.495R143a84.04-47.6-111.373.137762.305R502111.64-45.482.240751.785R29044.10-42.07-187.796.842544.545R2286.48-40.76-1609649741.907R115154.48-39.1-10679.931531.629R16148.06-37.6-143.210

7、2.250903.472目 錄結束放映下一頁上一頁續表：目 錄結束放映下一頁上一頁參數關系方程式1、壓縮性系數Z為引入壓縮性系數，也稱因子。只要確定了Z就可按上式計算過熱蒸汽的狀態參數。Z為量綱為一的量，它是溫度和壓力的函數；R為摩爾氣體常數，它與氣體的種類無關，采用的單位也不同，其值不同，見表2-2.表2-2 理想氣體常數與單位R單 位R單 位8.317107erg/ (mol K)82.06cm3 atm/ (mol K)1.987cal/ (mol K)8.20610-5m3 atm/ (mol K)8.314J/ (mol K)62.36l mmHg/ (mol K)8.314cm3

8、MPa / (mol K)10.73(lb / in) ft3/ (mol K)2、飽和蒸汽壓目 錄結束放映下一頁上一頁式中,Pr是對比壓力；Tr 是對比溫度；a0、a1、a2、a3、a4、a5是擬合所得到的常數 3、汽化熱制冷工質的汽化熱與單位質量制冷量的關系。式中，rs為正常沸點時的汽化熱；Tbr是正常的沸點對比溫度， Tbr = Tb / Tc, Tb為正常沸點溫度。4、比熱容制冷劑在理想氣體狀態下的比熱容一般由實驗測得，然后擬合成如下關系，即式中，T是溫度（K）；Cp0是比定壓熱容J/(mol K)；d0、d1、d2、d3是常數。目 錄結束放映下一頁上一頁5、液體的密度由于液體可壓縮性

9、很小，可認為過冷液體的密度等于飽和液體的密度。飽和液體的密度與溫度的關系如下式中，cr是臨界密度；Zcr是臨界壓縮因子；Tr是對比溫度； sb是正常沸點是的密度； Tbr是正常沸點對比溫度。其中目 錄結束放映下一頁上一頁第三節 制冷劑的物理化學性質及其應用安全性毒性：美國工業與環境衛生專家大會用TLVs指標作為毒性標準，美國杜邦公司用AEL指標作為毒性 標準這兩個標準在數值上非常接近。表2-3 常用制冷劑的毒性指標制冷劑代號TLVs或AEL制冷劑代號TLVs或AEL制冷劑代號TLVs或AELR221000R1251000R71725R231000R134a1000R7445000R321000

10、R2905000R12350R600a800注：這些指標的數值為1000或1000以上，則可認為是無毒的燃燒性和爆炸性：各種制冷劑的燃燒性和爆炸性差別很大，易燃的制冷劑在空氣中的含量達到一定范圍時，遇到明火就會爆炸。目 錄結束放映下一頁上一頁表2-4 一些易燃制冷劑的特性制冷劑代號爆炸極限分數（）制冷劑代號爆炸極限分數（）R22NoneR134aNoneR23NoneR2902.37.3R321431R600a1.88.4R123NoneR71716.025.0R125NoneR744None安全分類：國際標準ISO514993和美國標準ANSI/ASHRAE34對制冷劑的安全分類規定了6個安

11、全 等級。表2-5 ASHRAE34以毒性和可燃性為界限的安全分類TLVs值確定或一定的系數，制冷劑體積分數410-4TLVs值確定或一定的系數，制冷劑體積分數410-4無火焰傳播不燃A1B1制冷劑LFL0.1/m3，燃燒熱19000kj/低度可燃性A2B2制冷劑LFL0.1/m3燃燒熱19000kj/高度可燃性A3B3低毒性高毒性毒 性可 燃 性注：LFL為燃燒下限，即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。目 錄結束放映下一頁上一頁熱穩定性氨丙烷R22當溫度超過250是分解成氮和氫當含有氧氣時，在450開始分解，660時分解43，830時完全分解在

12、與鐵接觸時550開始分解對水的溶解性表2-6 水分在一些制冷劑中的的溶解度制冷劑代號溶解度質量分數（）制冷劑代號溶解度質量分數（）R220.13R134a0.11R230.15R2900.05R320.12R600a0.18R1230.08R717100R1250.07R7440.23制冷劑與大氣環境目 錄結束放映下一頁上一頁ODP值：描述對臭氧的消耗特征 及其強度分布。HGWP值：作為基準，人們選用 R11（CFC11）的值 1.0，其符號為HGWP。在大氣臭氧層問題提出來以后，為了能較簡單地定性判別不同種類制冷劑對大氣臭氧層的破壞能力，氯氟烴類物質代號中的R可表示為CFC，氫氯氟烴類物質代

13、號中的R可表示為HCFC，氫氟烴類物質代號中的R可表示為HFC，碳氫化合物代號中的R可表示為HC，而數字編號不變。例如，R12可表示為CFCl2，R22可表示為HCFC22，R134a可表示為HFCl34a。圖21 一些制冷劑的ODP值和H GWP值示意圖目 錄結束放映下一頁上一頁選擇制冷劑時除了考慮以上因素外，還應考慮制冷劑的熱穩定性、對材料的作用、對潤滑油的互溶性、泄露性等。目 錄結束放映下一頁上一頁第四節 常用制冷劑氨 它在蒸發器中的蒸發壓力一般為0.0980.491Mpa，在冷凝器內的冷凝壓力一般為0.9811.570 MPa，標準蒸發溫度為-33.4，凝固溫度為-77.9。氨具有較好

14、的熱力學性質和熱物理性質，單位容積制冷量大，粘性小，流動阻力小，傳熱性能好。此外，氨的價格低廉，又易于獲得。 氨的主要缺點是對人體有較大的毒性，也有一定的可燃性 。氨的壓縮終溫較高 。氨在礦物油中的溶解度很小 。純氨不腐蝕鋼鐵 。氨能以任意比例與水相互溶解 。氨的檢漏方法：從刺激性氣味很容易發現系統漏氨；可以用石芯試紙或酚酞試紙化學檢漏。 鹵代烴 分子量較大、密度高、流動性差，在制冷系統中循環時流動阻力大。絕熱指數小，壓縮終了溫度低。目 錄結束放映下一頁上一頁傳熱性能較差。對金屬的腐蝕性很小。遇明火時，鹵代烴中會分解出氟化氫、氯化氫或光氣 。價格高 。無味、滲透性強，在系統中極易滲透。溶水性極

15、差，系統中應嚴格控制水的含量。 混合制冷劑 共沸混合制冷劑共沸混合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制冷劑。它與單組分的制冷劑一樣，在一定的壓力下蒸發時能保持恒定的蒸發溫度，且液相與氣相始終具有相同的組分。 表2-7 幾種共沸制冷劑的組成和沸點代 號組 分組 成分 子 量沸點/R502R22/11548.8/51.2111.6-45.4R507R125/134a50.0/50.098.9-46.7R508AR23/11639.0/61.0100.1-87.6R508BR 23/11646.0/54.095.39-87.6R509AR 22/21844.0/56.01

16、23.96-49.7目 錄結束放映下一頁上一頁非共沸混合制冷劑非共沸混合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制冷劑。在飽和狀態下，氣液兩相的組成組分不同，低沸點組分在氣相中的成分總是高于液相中的成分。非共沸混合制冷劑沒有共沸點。在定壓下蒸發或凝結時，氣相和液相的成分不同，溫度也在不斷變化。代 號組 分組 成泡點溫度/露點溫度ODPGWP（CO2=1）主要應用R401AR22/152a/12453/13/34-33.8-28.90.031025替代R22R401BR22/152a/124R61/11/28-35.5-30.70.041120替代R22R402AR22/2

17、90/12538/2/60-49.2-47.60.022650替代R502R402BR22/290/12560/2/38-47.4-46.10.032250替代R502R403AR22/218/29074/20/6-48.00.0372170替代R502R403BR22/218/29055/39/6-50.2-49.00.0282790替代R502R404AR125/143a/134a44/4/52-46.5-46.003520替代R502R407AR32/125/134a20/40/40-45.8-39.201960替代R502R407BR32/125/134a10/70/20-47.4-4

18、3.002680替代R502R407CR32/125/134a23/25/52-43.4-36.101600替代R22R408AR22/143a45/55-44.5-44.00.032740替代R502R410AR32/12550/50-52.5-52.302020替代R22表2-8 非共沸混合制冷劑的種類及組成目 錄結束放映下一頁上一頁第五節 載冷劑優點 （1）減小制冷機系統的容積及制冷劑的充灌量；（2）熱容量大，被冷卻對象的溫度易于保持穩定，蓄冷能力大；（3）便于機組的運行管理，便于安裝。缺點 （1）增加了動力消耗及設備費用；（2）加大了被冷卻物與制冷劑之間的傳熱溫差，需要較低的制冷機蒸發

19、溫度，總的傳熱不可逆損失增大。 載冷劑的特性載冷劑的要求 載冷劑在工作溫度下應處于液體狀態；其凝固溫度應低于工作溫度， 沸點應高于工作溫度。目 錄結束放映下一頁上一頁 熱容要大。 密度小。 粘度小；化學的穩定性好。對設備和管道無腐蝕。 載冷劑應不燃燒、爆炸、無毒，對人體無害。 價格便宜，容易獲得。常用的載冷劑的性質 常用的載冷劑是水、無機鹽水溶液或有機物液體。它們適用于不同的載冷溫度。各種載冷劑能夠載冷的最低溫度受其凝固點的限制。 常用的載冷劑的使用溫度和配比質量表目 錄結束放映下一頁上一頁目 錄結束放映下一頁上一頁常用的載冷劑1水水可以用于蒸發溫度高于0的制冷裝置中的載冷劑。由于水價格便宜、易于獲得、傳熱性能好，因此在空調裝置及某些0以上的冷卻過程中廣泛地用作載冷劑。 水的缺點是只適合于載冷溫度在0以上的使用場合。 2鹽水 鹽水，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂等的水溶液。無機鹽水溶液有較低的凝固溫度，適合于在中、低溫制冷裝置中載冷。它的主要缺點是對一些金屬材料有腐蝕作用。 目 錄結束放映下一頁上一頁 鹽水溶液的密度和比熱容都比較大，