丙烷作为长久替代制冷剂的特点和优势

1丙烷作为长久替代制冷剂的特点和优势
1.由表1可见,R290的热导率比R12,R22,R134a(除R134a的液态热导率外)的都高,高热导率提高了系统传热效果,使系统能耗降低.R290的容积制冷量在一25℃时是R12的 1.48倍,R134a的1.59倍,R22的0.932倍.在容积制冷量方面,R290除比R22稍低外(但R22最终要被淘汰),比R12和R134a都高很多,较高的容积制冷量有利于在相同的气缸容积下获得较大的制冷量.另外,R290的排气温度较低,这使R290有较大的温度差,可以减少充液量,提高输气系数,减少压缩过程中气体的换热量,改善润滑条件,并有利于提高压缩机的效率,另外还可改善冷凝器的工作状况;其沸点为一4
2.1T,比其他三者都低,所以在低温状态下使用R290更有优势;而且,丙烷作为一种天然制冷剂,ODP = 0,GWP-0,对环境没有损害.
丙烷属烃类化合物,化学性质较稳定,与矿物油互溶性良好〔21.欧洲有些国家的研究已初步表明,丙烷不会对目前用于R22,R134a,R12系统中的许多材料(如黄铜,紫铜,不锈钢等)产生腐蚀,因此,可和热交换器,压缩机,膨胀阀和紫铜管等相兼容.对于制冷剂管路,可采用任何普通金属材质,即在使用R22的制冷系统中,几乎不需要做任何变动就可直接充注丙烷运行.而且,在我国空调器生产中,绝大多数产品是使用R22做制冷剂的,因此,本文选择丙烷作为研究对象.
2丙烷替代R22的可行性分析
作为一种替代制冷剂,最好是在热流设计甚至对机械结构设计上不作改动或少作改动.这就要求替代工质的各种性质最好能与被替代工质相近,丙烷与R22的基本物理性能的对比见表to 从对表1中各物质热力性质的比较发现,尽管丙烷具有可燃性,但其主要物理性质如标准沸点,临界温度,临界压力等参数都与R22极其相近;另外,丙烷的环境损害系数为零,对人体的毒性也近于零,所以丙烷具备替代R22的基本条件.而且,丙烷的饱和蒸汽压力与R22的饱和蒸汽压力相差不大,压力温度曲线非常接近,因而初期可考虑采用R22系统的膨胀阀,也就是对于已经投人使用的R22制冷系统可以不对原机组进行改造,直接将R22抽出再灌装丙烷.从潜热的比较来看,在相同的压力下丙烷的潜热比R22大84.4%,这样正好弥补了由于其饱和蒸汽密度小于R22而造成的制冷能力下降的缺点.从比热的比较来看,在相同的温度下丙烷的饱和蒸汽比热比R22的大得多,所以在制冷循环中丙烷的排气温度要低一些.另外,在相同的温度下丙烷的粘滞系数要小于R22,热导率大于R22,将其用于空调制冷系统时将显示其优越性.
当把丙烷用作制冷剂时,其易燃易爆性是一个需要考虑的问题.这一缺点可以通过对系统充注尽量少的制冷剂和采取适当的安全措施来弥补.由于R290的充液量仅为R22的40%左右,根据英国1995年9月对其国家标准BS4434进行修订的规定,HC物质在家用电器等设备中的充液量为1.5kg以内.因此,R290可在7. 355kW以下的家用空调器中使用.又如,在一个面积为10耐,高为2.7m的房间里,安装1台2 550W制冷量的空调器,其充液量不超过500g,即使其全部泄漏在空调房里,其容积浓度也不足1%,远低于丙烷的爆炸浓度【2.2%一9.5%(体积比)]. 3制冷润滑油概述
制冷系统中的冷冻油用于润滑压缩机.不同的制冷剂要求不同的冷冻油与之相匹配.冷冻油可以分成两类:矿物油和合成油.矿物油通常与CFCs一起使用(如R12),但有时也和烃类物质一起使用.矿物油可分成3类:烷基油(石脑油),石蜡油和芬芳油.在制冷业,通常使用烷基油;
R290是一种非常优秀的绿色天然制冷剂,可替代R22运用于船舶集控室热泵式空调,家用冰箱与空调等小型制冷装置中.R290的热物理性能在许多方面优于R22,而且还可全面彻底地消除传统制冷剂对人类环境和自然环境带来的灾难性后果,在未来空调制冷中将显示出巨大优越性.在实际应用中,若对压缩机和换热器进行优化设计(如采用涡旋式压缩机和板式换热器)效果会更为理想。

R290的可燃性危险可通过尽量减少制冷剂充液量来降低,如小型家用空调的充液量一般在lkg以下,能够符合各种合理的安全标准.为了进一步确保安全,还可安装各种安全检测,控制装置,以及考虑在丙烷中加人一定量的阻燃物质(如R22).。