制冷技术 第三章：制冷剂与载冷剂

非饱和碳氢化合物（非饱和烃）
– 符号为R( )( )( )( ) – 第一位：非饱和碳键个数，第二、三、四位与甲烷等饱和
碳氢化合物编号相同，分别为C原子个数-1、H原子个数+1、 F原子数 – 如乙烯C2H4：R1150，氟乙烯C2H3F：R1141
字母B一同省略
– 例：CHF2Cl（二氟一氯甲烷）→R22;CH4（甲烷）→R50
✓ 如已知氟利昂或饱和碳氢类制冷剂的符号为Rxyz，则制冷剂的分子 结构如何确定？
xyz+90=mnk
m:C原子数量；n:H原子数量 k:F原子数量；不够的为Cl原子数量（C4H10除外）
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非共沸混合工质
– 符号为R4( )( )
– 在工作温度范围内压力水平适宜
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一、制冷剂发展简史
三个阶段：
– 第一阶段：19世纪的早期制冷剂（1830~1930）
✓1805年，埃文斯（O.Evans）原创性提出封闭循环中使 用乙醚制冰思想
✓1834，威德豪森（Windhausen）提出采用CO2作制冷 剂
✓R7( )( )，数字为该无机化合物的分子量（整数部分）
制冷剂 分子量
符号表示
NH3 17
R717
H2O 18
R718
CO2 44
R744
SO2 64
R764
N2O 44 R744a
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– 氟利昂、饱和碳氢（甲烷、乙烷、丙烷）类
✓ 饱和碳烃化合物：CmH2m+2,氟利昂：CmHnFxClyBrz(n+x+y+z=2m+2) ✓ 符号为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。当m-1=0时，省略不写；z=0时，则与
第三章：制冷剂与载冷剂
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本章参考文献
彦启森：氯氟烃(CFCs)与空调制冷，《暖通空调》，1993年 第4期
ASHRAE Handbook 2001, Fundamentals, Charpter 18~20 Jams M. Calm, et al: Trade-offs in Refrigerant
– 患皮肤癌可能性增大 – 白内障机会增多 – 破坏人体免疫系统 – 农作物产量降低、质量劣化 – 对浮游植物生长不利
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重要事件：
– 英国南极考察队长法曼（J.Farman）首次报道：从 1977年起南极上空臭氧总量在每年9月下旬开始迅速减 小一半左右，形成“臭氧空洞”，持续到11月逐渐结 束
– 1986、1987年9~11月，美国宇航局：“国家臭氧探险 活动（NOZE)”（南极），寻求臭氧空洞形成机制
共沸点混合工质
– 符号为R5( )( )
•编号后两位无特殊含义，为工质命名的先后顺序号，从00开始 •由制冷剂编号和质量比例表示 •R407c：R32/125/134a (23/25/52) •R410a：R32/125(50/50)
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有机化合物
– 符号R6( )( ),数字编号无特殊意义，如丁烷R600，乙醚 R610
– HCFC与HFC混合工质 – HFC类（氢氟烃） – 回归第一代的天然工质（NH3、碳氢类、CO2)
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二、制冷剂的分类和命名—分类
按组成：
– 单一制冷剂（单组分） – 混合物质制冷剂（多组分）
按化学成分：
– 无机化合物：氨、水、二氧化碳 – 卤代烃：氟利昂 – 多元混合溶液：由两种或以上纯制冷剂组成的混合
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第一部分：制冷剂
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垂什直岩么式石土(是G地CH制P)冷剂？
水平式 (GCHP)
多数的土地被利用
–非工常昂作贵流体，在制冷较系昂贵统中循环流动，通过自身热力
较高状少效的率态土的地被循利环用 变化不小温断建度筑变与化外界发生能量交换实现制冷
目的的工质
怎样的物质才能作为制冷剂使用？
– 只有在工作温度范围内能够气化和凝结的物质！
✓1870年，卡尔·林德（Carl Linde）使用NH3作制冷剂 ✓1874年，乌尔·皮克特（Raul Pictel）采用SO2作制冷
剂
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– 第二阶段：20世纪90年代前的CFCs（氯氟烃）和HCFCs （氢氯氟烃）制冷剂（1930~1990）
✓1929~1930年，汤姆斯·米杰里（Thomes Midgley）首先 提出氟利昂，R12最早被使用，引起制冷技术的革新， 人类开始从采用天然制冷剂步入采用合成制冷剂时代
物，按其定压下相变时的热力学特征分共沸混合物 和非共沸混合物 – 碳氢化合物：乙烯、丙烯、环烃
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二、制冷剂的分类和命名—命名
制冷剂简写符号
– 字母“R” 和其后的一组数字或字母组成 – R-制冷剂（Refrigerant）；字母或数字-根据制冷
剂的化学组成按一定规则编写
制冷剂编写规则
– 无机化合物
消耗臭氧
1987年，加拿大蒙特利尔联合国环境保护计划会议 签署“关于臭氧层衰减物质的蒙特利尔协定”，规 定限制和禁止生产对臭氧层破坏作用大的物质
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– 第三阶段：其后的绿色环保制冷剂，主要为氢氟烃 HFCs和天然工质（1990~）
✓新制冷剂开发、研究和应用正在进行（寻找替代物） ✓正在使用的三大类环保制冷剂：
– “臭氧空洞”形成机理：
✓ 携带北半球CFCs的大气环流，随赤道热气流上升流向 两极，冷却下沉，从低空回流至赤道附近的回归线
✓ 南极冬季，下沉空气受南极山地阻挡，停止环流就地 旋转，吸入周围冷空气，形成“极地风暴漩涡”，上 升至20km臭氧层成为滞留“冰云”
✓ 冰云冰晶吸附CFCs，积聚 ✓ 9月下旬（春季），冰晶融化，释放CFCs受UV-C照射，
✓20世纪50年代，出现共沸混合工质 ✓60年代，开始研究和试用非共沸混合工质
– 重要事件：
✓CFCs问题：1974年，加利福尼亚大学莫利纳 （M.J.Molina）和罗兰（F.S.Rowland）首先于 《Nature》撰文指出：氟利昂中的Cl破坏大气臭氧层， 1995年获诺贝尔化学奖
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过多紫外辐射的不利影响：
selections: Past, present and future, ASHRAE/NIST refrigerants conference, Oct. 1997 曹德胜，史琳：制冷剂使用手册，冶金工业出版社，2003 中华人民共和国国家标准: 制冷剂编号表示方法和安全性分类 （GB7778-2001）,2001.