_第二章 制冷剂
第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
机物液体。它们适用于不同的载冷温度。
各种载冷剂能够载冷的最低温度受其凝固
点的限制。
1.水
水可以用于蒸发温度高于0℃的制冷装 置中的载冷剂。由于水价格便宜、易 于获得、传热性能好,因此在空调装 置及某些0℃以上的冷却过程中广泛地 用作载冷剂。 水的缺点是只适合于载冷温度在0℃以 上的使用场合。
2.无机盐水溶液
查尔斯· 泰勒 (Charles Tellier) 二甲基乙醚
威德豪森 (Windhausen) CO2 1866年
乙醚 1834年
卡特· 林德 (Carl Linde) NH3 1870年
混合制冷剂 二十世纪 五六十年代
汤姆斯· 米杰里 (Thomas Midgley) 卤代烃 1929-1930年
第三节 载冷剂
直接冷却系统
间接冷却系统:被冷却物体的热量 是通过 载冷剂传给制冷剂
载冷剂的特性
优点:
(1)减小制冷机系统的容积及制冷剂的充灌量; (2)热容量大,被冷却对象的温度易于保持稳定, 蓄冷能力大; (3)便于机组的运行管理,便于安装。
缺点:
(1)增加了动力消耗及设备费用; (2)加大了被冷却物与制冷剂之间的传热温差, 需要较低的制冷机蒸发温度,总的传热不可逆 损失增大。
2.传输性质方面: (1)粘度、密度尽量小。 (2)热导率大。 (3)物理化学性质方面。 ① 无毒、不燃烧、不爆炸、使 用安全。 ② 化学稳定性和热稳定性好。 ③ 对大气环境无破坏作用。 (4)对材料的作用 ——“镀铜”现象。 (5)与润滑油的关系。 (6)对水的溶解性。 (7)泄漏性。 (8)抗电性。 (9)安全性。 (10)来源充足,制造工艺简单,价格便宜。
在大气臭氧层问题提出来以后,为了能 较简单地定性判别不同种类制冷剂对大气臭 氧层的破坏能力,氯氟烃类物质代号中的R 可表示为CFC,氢氯氟烃类物质代号中的R可 表示为HCFC,氢氟烃类物质代号中的R可表 示为HFC,碳氢化合物代号中的R可表示为HC, 而数字编号不变。例如,R12可表示为CFCl2, R22可表示为HCFC22,R134a可表示为 HFCl34a。
第一讲第二章制冷剂
20
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
单位制冷量qo和单位容积制冷量qv比较大:因为对于总制冷量 一定的装置,q0大可减少制冷剂的循环量;qv大可减少压缩 机的输气量,故可缩小压缩机的尺寸;但对于离心式压缩机, 尺寸过小会带来制造上的困难,因此应当采用q0和qv稍小的 制冷剂。
比功w和单位容积压缩功wv小,循环效率高。
等熵压缩的终了温度不能太高,以免润滑条作恶化(润滑油黏 性下降、结焦)或制冷剂自身在高温下分解。
21
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
3.迁移性质
粘度、密度尽量小,这样可减少制冷剂在系统中的流动阻力 及制冷剂的充注量;导热系数大,这样可以提高热交换设备 (如蒸发器、冷凝器、回热器……)的传热系数,减少传热面积, 使系统结构紧凑。
根据制冷剂的热力性质数学模型由计算机求得。
13
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
3.迁移性质
制冷剂的迁移性质主要是指制冷剂的粘性、导热性和比热容,制冷剂 的这些性质对制冷系统辅助设备的设计有重要的影响。 粘性反映的是流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。粘性的 大小与流体种类、温度和压力有关。过冷液体的动力粘性系数可以近 似取相同温度下饱和液体的动力粘性系数。 气态制冷剂其导热系数一般很小,并随温度的升高而增大,在制冷技 术常用的压力范围内,气体的导热系数实际上不随压力而变化。液体 的导热系数主要受温度影响,受压力影响很小。过冷液体的导热系数 近似取同温度下饱和液体的导热系数。
18
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
(3)对材料的作用
b 碳氢化合物 对金属无腐蚀作用 c氨 对钢铁无腐蚀作用,对铝、铜、铜合金轻微腐蚀作用;遇水, 则对钢和铜合金有强烈的腐蚀作用
第2章 制冷剂和载冷剂
第2章制冷剂和载冷剂制冷剂又称制冷工质,它是在制冷系统中完成制冷循环的工作介质。
制冷剂在蒸发器内气化吸收被冷却介质的热量而制冷,又在高温下把热量放给周围介质,重新成为液态制冷剂,不断进行制冷循环。
蒸气压缩式制冷装置是利用制冷剂的集态变化来达到制冷的目的,因此,制冷剂的性能直接影响制冷循环的技术经济指标。
2 . 1 制冷剂制冷剂的种类有几十种,但在工业上常用的不过10余种。
2 . 1 . 1 对制冷剂的要求1.对制冷剂的要求(1)用常温的水或空气做冷却介质时,制冷剂相应的冷凝压力不太高,以减少制冷装置的承受能力。
在工作温度范围内其相应的蒸发压力不低于大气压力,避免制冷系统的低压部分出现负压,防止空气渗入系统。
同时,冷凝压力和蒸发压力之比不要过大,以免压缩终了的温度过高、压缩机的容积效率过低。
(2)通常要求制冷剂的单位容积制冷量要大,这样可以缩小压缩机的尺寸。
(3)由于在临界温度以上,无论加多大的压力都不能使制冷剂液化,因此,制冷剂的临界温度要高,便于用常温的冷却介质进行冷凝。
凝固温度要低,以获得较低的蒸发温度。
便于用一般的冷却水或空气进行冷凝。
压缩终了温度不要太高,以免压缩机的润滑条件恶化。
(4)制冷剂的粘度和密度应尽可能小,以减少制冷剂在系统中的阻力。
(5)导热系数要大,可以提高热交换设备的传热系数,减少传热面积,使热交换器耗用的金属材料减少。
(6)对制冷装置所用的材料无腐蚀性,与润滑油不起化学作用;高温下不分解,热稳定性好。
(7)对人体无害,无燃烧和爆炸危险,使用安全。
(8)易于取得,价格便宜。
(9)对大气臭氧层没有破坏作用。
(10)对全球气候变暖影响程度小完全满足上述所有要求的制冷剂是很难寻觅的,各种制冷剂总是在某些方面有其长处,而在另一些方面又有其不足。
并且使用要求、运行条件和机器种类及容量不同,对于制冷剂性质要求的考虑侧重面也就不同,所以应该按照主要条件来选择相应的制冷剂。
目前所采用的制冷剂都存在一些缺点,因此在选用制冷剂时,应根据实际情况,主要条件符合即可选用。
制冷 第二章 制冷剂与载冷剂
以制冷剂(Refrigerant)第一个字母R 开头,后面接数字,数字含义如下:
1、氟利昂(饱和碳氢化合物的卤族取代物)
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2
编号
R(m-1)(n+1)x(a,b…)Bz
同分异构体 溴分子数,为0,B可省略
二氟一氯甲烷(CHClF2) 举例
空气调节用制冷技术
第二章 制冷剂与载冷剂
1.1 制冷剂的种类与命名 1.2 制冷剂性质 1.3 载冷剂性质
1.1 制冷剂的种类与命名
1
常用制冷剂的种类
2 制冷剂的命名原则
制冷剂是在制冷装置内完成热力循环的工质。 ISO 817─1974和GB 7778─87制冷剂代号和编号 规则:
美国采暖制冷空调工程师协会标准 (ASHRAE Standard 34-67)
据UNEP(联合国环境规划署)提供的资料, 臭氧每减少1%,紫外线辐射量约增加2%。
2 对环境的影响指标
臭氧层的破坏将导致: – 危及人类健康,可使皮肤癌、白内障的发 病率增加,破坏人体免疫系统; – 危及植物及海洋生物,使农作物减产,不 利于海洋生物的生长与繁殖; – 产生附加温室效应,从而加剧全球气候转 暖过程; – 加速聚合物(如塑料等)的老化。
44 其它物理、化学性质
❖ 氨与油是典型的有限溶解。氨比油轻,混合物 分层时,油在下部。所以可以很方便地从下部 将油引出(回油或放油)。
❖ 氟利昂制冷剂溶油性差,由于为氟利昂一般都 比油重,发生分层时,下部为贫油层。
❖ 满液式蒸发器,油浮在上面,造成机器回油困难; 另外,上面的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。
2 对环境的影响指标
制冷原理与设备2(制冷剂).pptx
2.氨的特性(R717)
氨的压力适中,单位容积制冷量大,流动阻力小,热导率大,价格低廉, 对大气臭氧层无破坏作用。
氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的刺激性臭味、等熵指数 较大,若系统中含有较多空气时,遇火会引起爆炸。
氨制冷系统中应设有空气分离器,及时排除系统内的空气及其它不凝性气 体。
氨系统中不必设置干燥器,含水量仍限制在≤0.2%的范围内。 氨制冷系统中往往设有油分离器 氨制冷系统中,不允许使用铜及其铜合金材料
第2章 制冷剂与载冷剂
3.氟利昂的特性
1)R12对大气臭氧 层有严重破坏作用, 并产生温室效应, 因此它已受到限用 与禁用。但它目前 仍是国内应用较广 的中温制冷剂之一, 2010年1月1日起将 在我国完全停止生 产和消费。
第2章 制冷剂与载冷剂
按照制冷剂的标准蒸发温度,将其分为三类
高温(低压)制冷剂
中温(中压)制冷剂 低温(高压)制冷剂
ts>0℃ Pc≤0.2~0.3MPa
0℃>ts>-60℃, 0.3MPa<Pc<2.0MPa
ts≤-60℃
第2章 制冷剂与载冷剂
2.1.1.2 制冷剂的编号表示方法
卤代烃
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2
ห้องสมุดไป่ตู้
南极臭氧空洞的变化
第2章 制冷剂与载冷剂
3.氟利昂的特性
R12无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸, R12等熵指数小,压缩机的排气温度较低。单位容积制冷量小、
相对分子质量大、流动阻力大、热导率较小。 水在R12中的溶解度很小,低温状态下水易析出而形成冰堵,
因此在充灌R12前,必须经过干燥处理 R12能与矿物性润滑油无限溶解,在蒸发器中,随R12 的不断
制冷原理与设备2制冷剂
R744
R718
第2章 制冷剂与载冷剂
2.1.2 对制冷剂的要求1.热力学方面的要求:1)沸点要求低2)临界温度要高、凝固温度要低3) 具有适宜的工作压力, (Pk/Po)小4) 汽化潜热大5)对于大型制冷系统,单位容积制冷量尽可能地大6) 绝热指数小些7)对于离心式制冷压缩机应采用分子量大的制冷剂
R1270
第2章 制冷剂与载冷剂
共沸(液体)制冷剂
已经商品化的共沸混合物,依应用先后在500序号中顺次地规定其识别编号。
第2章 制冷剂与载冷剂
非共沸(液体)制冷剂
已经商品化的非共沸混合物,依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。
第2章 制冷剂与载冷剂
无机化合物
第2章 制冷剂与载冷剂
2.物理化学方面的要求:1)粘度尽可能小2)热导率要求高3)纯度高。4)热化学稳定性好,5)良好的电绝缘性。6)溶解于油的不同性质表现出不同的特点。制冷剂在润滑油中的溶解性可分为完全溶解、微溶解和完全不溶解。一般可认为R717、R13、R14等是不溶于油的制冷剂;R22、R114等是微溶于油的;R11、R12、R21、R113等是完全溶于油的。
第2章 制冷剂与载冷剂
3.安全性方面的要求:1)在工作温度范围内不燃烧、不爆炸。2)无毒或低毒,相对安全性好3)具有易检漏的特点4)制冷剂无毒4.经济性方面的要求 制冷剂的生产工艺简单,价廉、易得。
第2章 制冷剂与载冷剂
2.1.3 常用制冷剂的性质1.水的特性(R718) 属于无机物类制冷剂,来源最广,最为安全而便宜的工质。水不宜在压缩式制冷机中使用,适合在空调用的吸收式和蒸汽喷射式制冷机中2.氨的特性(R717) 氨的压力适中,单位容积制冷量大,流动阻力小,热导率大,价格低廉,对大气臭氧层无破坏作用。氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的刺激性臭味、等熵指数较大,若系统中含有较多空气时,遇火会引起爆炸。氨制冷系统中应设有空气分离器,及时排除系统内的空气及其它不凝性气体。氨系统中不必设置干燥器,含水量仍限制在≤0.2%的范围内。氨制冷系统中往往设有油分离器氨制冷系统中,不允许使用铜及其铜合金材料
制冷技术 第二章 制冷剂和载冷剂
第一节 制冷剂
三、常用制冷剂的性质 目前常用的制冷剂有水、氨和氟利昂,其性质见表2-3。
表2-3 常 用 制 冷 剂 的 性 质
制冷 剂代号
分子式
分子量 标准 凝固 临界 M 沸点/℃ 温度/℃ 温度/℃
临界 压力 /MPa
R718 R717 R11 R12 R13 R22 R113 R114 R134a
) 1.33(0℃)
1.32
1.135
1.138 1.15(10℃) 1.194(10℃) 1.08(60℃) 1.092(10℃)
1.11
毒性 级别
无 2 5 6 6 5a 4~5 6 6
2.008 1.127(30℃) 5a
1.788 1.133(30℃) 5a
第一节 制冷剂
(一)水(R718) 优点:无毒、无味、不会燃烧和爆炸,而且是容易得到的物 质。 缺点:水蒸气的比容大,单位容积制冷量小,水的凝固点高, 不能制取较低的温度。 适用场合:适用于蒸发温度0℃以上的情况。所以,水作为制 冷剂常用于蒸气喷射制冷机和溴化锂吸收式制冷机中。 水的物理参数:在标准大气压下,它的沸点温度为100℃,临 界温度374.12℃,临界压力为22.12MPa,凝固温度为0℃。
第一节 制冷剂
(三)碳氢化合物(烃类) 碳氢化合物称烃,烃类制冷剂有烷烃类制冷剂(甲烷、乙烷),烯 烃类制冷剂有(乙烯、丙烯)等。 (四)混合制冷剂 混合制冷剂又称多元混合溶液。它是由两种或两种以上制冷剂按比 例相互溶解而成的混合物。它分为共沸溶液和非共沸溶液。 共沸溶液,在固定压力下蒸发或冷凝时,其蒸发温度和冷凝温度恒 定不变,而且它的气相和液相具有相同的组分。共沸溶液制冷剂代号的 第一个数字均为5,目前作为共沸溶液制冷剂的有R500、R502等。 非共沸溶液,在固定压力下蒸发或冷凝时其蒸发温度和冷凝温度是 不断变化的,气、液相的组成成分也不同。目前非共沸溶液应用的有 R12/R13、R22/114、R22/R152a/R124等。
第二章 制冷剂、载冷剂及润滑油《制冷原理与装置(第2版)》课件
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结束
一、制冷剂的发展、应用与选用原则
制冷剂是制冷机中的工作介质,它在制冷机 系统中循环流动,通过自身热力状态的变化与 外界发生能量交换,从而实现制冷的目的。 蒸气制冷机中的制冷剂从低温热源中吸取热 量,在低温下气化,再在高温下凝结,向高温 热源排放热量。所以,只有在工作温度范围内 能够气化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使 用。多数制冷剂在大气压力和环境温度下呈气 态。
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结束
乙醚是最早使用的制冷剂。它易燃、易爆,标 准蒸发温度(沸点)为34.5℃。用乙醚制取 低温时,蒸发压力低于大气压,因此,一旦 空气渗入系统,就有引起爆炸的危险。 1866年,威德豪森(Windhausen)提出使用 CO2作制冷剂。 1870年,卡尔·林德(Cart Linde)对使用NH3作 制冷剂作出了贡献,从此大型制冷机中广泛 采用NH3为制冷剂。 1874年,拉乌尔·皮克特(Raul Pictel)采用SO2 作制冷剂。SO2和CO2在历史上曾经是比较 重要的制冷剂。
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结束
从80年代后期开始,世界各国的科学家和技术专家就 一直在寻找新的制冷剂。作为制冷剂应该符合如下 要求: 1、热力学性质方面 (1)在工作温度范围内有合适的压力和压力比。 (2)汽化潜热大,则单位制冷量q0以减少系统中的 制冷剂循环量。 (3)气体比容要小,单位容积制冷量qv比较大, 以减少压缩机的几何尺寸。 (4)比功w和单位容积压缩功wv小,循环效率高。 (5)绝热指数小,等熵压缩的终了温度t2不太高, 以免润滑条件恶化(润滑油粘性下降、结焦)或制 冷剂自身在高温下分解。 (6)循环的热力学完善度尽可能大。
制冷剂与载冷剂
5/R134a) 为7.1℃
10%,制冷量略有下降,且 器、单元
(23/25/5 (非共沸
传热性能稍差,制冷效率约 式空调器
2) 混合工质)
下降5%,温度滑移较大,应 和小型冷
改进蒸发器和冷凝器的设计。 水机组
R410A (R32/R12 温度滑移 A1/A1 0 1730 与R22相比,系统压力为其 房间空调
由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂,在一定压力下 平衡的液相和气相的组分相同,且保持恒定的沸点,这样的混合物称为 共沸混合制冷剂。
例如R125/134a(50/50),编号为R507A 编号法则:已商品化的共沸混合制冷剂给予编号,序号从500开始。
X-element-N
4、饱和碳氢化合物 甲烷(CH4)—R50,乙烷(C2H6)—R170 丁烷及以后的烷类按序号600依次编号,如丁烷为R600、 R600a。
X-element-N
(1)天然矿物油:由烷烃、环烷烃和芳香烃组成,只能 与极性较弱或非极性制冷剂相溶。
矿物油的应用范围
国际品种 L-DRA/A
L-DRA/B
L-DRB/A L-DRB/B
ISO品种 主要组成
工作 温度
L-DRA
深度精制矿物 油(环烷基、 高于石蜡基或白油) 40℃
合成烃油
L-DRB
中温(中压)制冷剂:压力0.3-2.0 MPa,温度-60-0℃,如R12、 R22、R717、R142b、丙烯、丙烷等。这类制冷剂适用的温度范围较 广,一般的空调制冷系统以及-70℃以上的单级和两级压缩式制冷装置 均采用这种制冷剂。
低温(高压)制冷剂:压力≥2.0 MPa,温度<-60℃,如R13、 R14、乙烯、乙烷等。它们多用于制取-70℃以下的低温。
05第二章制冷剂与载冷剂(4)精品PPT课件
2008.1.30 23.10.2020
建筑环境与设备专业
三、制冷剂的物理化学性质
制冷剂与润滑油的互溶性
✓ 好处:
在换热器表面上不会形成油膜; 润滑油可随制冷剂一道渗透到压缩机各个部 件,形成良好的润滑条件;
✓ 坏处:
溶解使润滑油粘度降低,影响润滑作用; 制冷剂的压力—温度特性偏离,使蒸发温度 升高; 沸腾时泡沫多,使蒸发器的液面不稳定。
的氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类:
✓ 全卤代烃,分子中只含有氯、氟、碳原子,称为氯 氟烃,简称CFCs;如R11,R12,R13等;
✓ 氢氯氟烃,分子中除氯、氟、碳原子外,还有氢原 子,简称HCFCs,如R22;
✓ 氢氟烃,分子中没有氯原子,而有氢、氟、碳原子, 简称HFCs,如R134a。
2008.1.30 23.10.2020
➢ 蒸发压力:在一定的蒸发温度下的蒸发 压力最好接近或稍高于大气压力。
➢ 冷凝压力:常温下制冷剂的冷凝压力不 应过高。
2008.1.30 23.10.2020
建筑环境与设备专业
蒸发压力低于大气压力,引起下列 问题
空气容易渗入制冷系统中
➢ 空气本身热阻较大,将影响蒸发器和冷凝器的 传热效果;
➢ 对于氟利昂制冷系统,空气中含有水分,有可 能造成制冷系统的“冰塞”,水和空气会对金 属发生腐蚀,缩短设备使用寿命;
2008.1.30 23.10.2020
建筑环境与设备专业
一、制冷剂的发展
制冷剂的发展经历了三个阶段:
第一阶段:从1830年到1930年,主要采取NH3、CO2、 SO2、 空气等天然制冷剂,有的有毒,有的可燃,有的效率很
低。当出现了CFCs和HCFCs制冷剂后,实现了重大的第一
03第2章制冷剂-1
第二章 制冷剂与载冷剂第一节 制冷剂制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质,又称为“工质”。
一、对制冷剂的基本要求(一)热力学性质(二)物理化学性质 (三)环境友好性能反映一种制冷剂环境友好性能的参数有消耗臭氧层潜值(Ozone Depletion Potential, ODP )、全球变暖潜值(Global Warming Potential, GWP )、大气寿命(排放到大气层的制冷剂被分解一半时所需要的时间,Atmospheric Life )等。
变暖影响总当量TEWI (Total Equivalent Warming Impact )综合考虑了制冷剂对全球变暖的直接效应DE 和制冷机消耗能源而排放的CO 2对全球变暖的间接效应IE [3]。
IE DE TEWI +=(2-1) 其中,)(α⋅+⋅⋅=M N L GWP DEb E N IE ⋅⋅=综合考虑制冷剂的ODP 、GWP 和大气寿命,当其排放到大气层后对环境的影响符合国际认可条件时,则认为是环境友好制冷剂。
评价制冷机使用制冷剂的环境友好性能时,国际认可的条件如下[8][9]:[3] 日本冷凍空調学会 編. 上級標準テキスト·冷凍空調技術(冷凍編)[M],社団法人日本冷凍空調学会,2000年7月. [8] GB/T 7778-2008, 制冷剂编号方法和安全性分类[S].[9] LEED. LEED for New Construction Version 2.2, EA Credit 4: Enhanced Refrigerant Management [M]. October, 2005.(美国绿色建筑协会. LEED-NC 标准2.2版,第四评分项《加强制冷剂管理》,2005年10月)沸点(℃)单位容积制冷能力(k J /m 3)图2-1 制冷剂的单位容积制冷能力与沸点的关系LCGWP+LCODP×105≤100 (2-2)其中,LCGWP=[GWP r·(L r×N +α) ·R c]/ NLCODP=[ODP r·(L r×N +α) ·R c]/ N(四)其它制冷剂应无毒,不燃烧,不爆炸,而且,易购价廉。
第二章制冷剂与吸收剂
对水的比焓通常规定为:当温度为0℃时比焓等 于0。而对于溴化锂溶液,为了计算方便,则规定 kg(100kcal/kg)。
当压力不大时,压力对液体的比焓和熔解热的 影响很小,故可认为液态溶液的比焓只是温度和 质量分数的函数,与压力无关。因此不论溶液是 处于平衡状态还是过冷状态,其比焓都可在h-ξ 图上用等温线与等质量分数线的交点求得。
三.熵(s)-浓度(ξ)图
溴化锂溶液的熵-浓度图,是分析溴化锂吸收 式制冷机的制冷循环热力完善程度的主要图表。 用它可简单求出由于过程的不可逆性而造成的 热量损失。 溴化锂溶液的s-ξ图,包括液相和汽相两部 分,横坐标为溶液的质量分数,纵坐标为溶液 的熵。液相部分由等温线簇和等压线簇组成, 汽相部分只有等压线簇。汽相部分的等压线簇, 也只表示过热蒸气的熵,不表明蒸汽的浓度。 汽相等压线也是辅助曲线。
3. 比容小; 4. 热力系数高; 5.传热系数高; 6. 液相和气相的粘度都低; 7. 化学性质不活泼,和金属等不化合,稳定性好; 8. 无毒和无刺激性; 9. 无可燃性和爆炸性; 10. 容易检出外漏的气体;
11.对大气环境没有破坏作用;
12. 价格便宜,容易获得。
二.吸收剂应具有的性质 1.在相同压力下,吸收剂的沸点比制冷剂的高,而 且相差的越大越好; 2.具有强烈地吸收制冷剂的能力;
h-ξ图是进行溴化锂吸收式循环过程的理论分析、 热力计算和运行特性分析的主要图表。
h-ξ图的纵坐标为溶液的焓值,横坐标为溶液的 质量百分浓度。图的下半部分为液相部分,由等温 线簇(虚线)和等压线簇(实线)组成;图的上半 部分为汽相部分,因为汽相中只要水蒸气的组分, 所以汽相部分只有作辅助线的等压线簇,而汽相点 则在纵坐标上。
7.溴化锂溶液的表面张力与温度和质量分数有关: 质量分数不变时,随温度的升高而降低;温度不变 时,随质量分数的增大而增大。
制冷第二章
思考题1.制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质,又称工质。
对其性质要求:热力学性质:制冷效率高,压力适中,单位容积制冷量大,临界温度高。
物理化学性质:与润滑剂的互溶性,导热系数,放热系数高,密度、粘度小,相容性好。
环境友好性能:消耗臭氧层潜值ODP 全球变暖潜值GWP 大气寿命etc其他:无毒,不燃烧,不爆炸,易购廉价选择时应考虑:临界温度高,冷凝压力适中,单位制冷量大,凝固点低,粘度和密度要低,导热系数要高,等熵系数要小,液体比容要小,不燃不爆,无毒等。
2.包括毒性和可燃性:毒性:急性允许暴露量:ABC三类慢性允许暴露量:ABC三类详见课本34页,C类毒性最强。
可燃性按燃烧最小浓度值和燃烧产生的热量分为123类:1类不可燃2类有燃烧性3类有爆炸性。
3.不对。
无氟说法不对,应为无氯,此外,无氯也不一定环保,比如co2.评价一种制冷剂的环境友好性能,需综合考虑制冷剂的ODP、GWP以及大气寿命,当符合国际认可条件时,即可认为其是环境友好的制冷剂。
4.见ppt。
5.高温制冷剂沸点大于0度,中温制冷剂0到-60度,低温低于-60度。
6.空气源热泵采用的制冷剂无限溶于润滑剂,压缩机启动时,曲轴箱内压力突然降低,温度来不及降低,制冷剂将蒸发,导致润滑剂起泡。
当压缩机处于低温环境时,油将可能出现分层。
油泵从底部将油抽出。
导致润滑不良,可能烧坏压缩机。
所以要用油加热器。
在压缩机启动前。
用油加热器加热润滑油,以减少油中制冷剂的溶解量,保护压缩机。
练习题1.相同温度下的压力2.根据标准蒸发温度(一个绝对压力条件下的沸点)或常温下的制冷剂饱和压力高低进行分类低温制冷剂=高压制冷剂(沸点<-60℃)R13、R744:冷藏装置、复叠式制冷循环等中温制冷剂=中压制冷剂(-60℃<=沸点<=0℃)R134a(R12, R502):小型风冷式机,家用冰箱,汽车空调R22:qv大,家用空调器,商用冷藏、空调高温制冷剂=低压制冷剂(沸点>0℃)R11、R123:qv小,小型离心制冷机3.当蒸发压力时。
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2.4 常用制冷剂
3. 异丁烷(R600a) 沸点:-11.73℃ 凝固温度:-160℃ 适用范围:R12的永久替代,
制冷剂蒸发潜热大,冷却能力强;流动性能好,输送压力低,耗电量低,负 载温度回升速度慢。R600a制冷剂与各种压缩机润滑油兼容。(注:R600a 在制冷系统中含量不足时,会造成压力值过大,机器声音异常,压缩机寿命 缩短) 主要用作超低温致冷剂,与F22组成的制冷系统用于-80~-120℃的超 低温制冷装置。也用作泡沫塑料的发泡剂,作制冷剂替代R12。
空气调节用制冷技术 第二章 制冷剂与载冷剂
主讲教师:龚伟申 苏州大学阳澄湖校区
主要内容
2.1 制冷剂的作用与发展历史
2.2 制冷剂的分类及命名
2.3 制冷剂的主要性质 2.4 制冷剂的选用原则 2.5 常用制冷剂 2.6 载冷剂和蓄冷剂
2.1 制冷剂的作用与发展历史
(1)作用:制冷剂:制冷装置中进行循环制冷的
1:表示不可燃,即在18℃和101kPa空气环境中无燃烧现象
2:表示中等可燃,即在21℃、101 kPa和相对湿度为50%的空气环境中燃 烧下极限大于0.1kg/m3,并且其燃烧热不大于19000kJ/kg; 3:表示强烈可燃,即在21℃、10lkPa和相对湿度为50%的空气环境中燃烧 下极限不大于0.1kg/m3,或者其燃烧热大于19000kJ/kg。
(3)便宜 (4)易燃、易爆 2.丙烷(R290) 沸点:-42.2 ℃, 凝固温度:-197.1 ℃
对臭氧层完全没有破坏,并且温室效应亦非常小,实属当今最环保的制冷剂 用于替代R22、R502制冷剂使用在低温制冷设备中;由于R290易燃,通常只用 于充液量较少的低温制冷设备中,或者作为低温混配冷媒的一种组分;R290与 传统的润滑油兼容。 R-290制冷剂钢瓶为带压容器,且易燃易爆,储存时应远离火种、热源、避免 阳光直接曝晒,通常储放于阴凉、干燥和通风的仓库内;搬运时应轻装、轻卸, 防止钢瓶以及阀门等附件破损。
(5)与润滑油的融解性(与温度有关)
基本不融解:R717、R13、R14、R744 有限融解:R22、R114
无限融解:R11、R12、R113
选择:与制冷剂融解性较好的润滑油
二、制冷剂的选用原则
1.具有环境可接受性
制冷剂的ODP和GWP应尽可能的小;
2.热力学性质方面
在工作温度范围内有合适的压力和压力比。即希望蒸发压力不低 于大气压力,避免制冷系统的低压部分出现负压;冷凝压力不要过高, 以免设备过分笨重;冷凝压力与蒸发压力之比也不宜过大,以免压缩 终了的温度过高或使活塞式压缩机的输气系数过低。
基本性质:标准沸点为100℃,冰点为0 ℃;ODP和GWP值均为0; 适用范围:属于高温制冷剂,制冷温度高于0 ℃场合,适用于吸收 式、蒸气喷射式制冷系统
2、氨(R717)
基本性质:标准沸点为-33.4℃,凝固温度为-77.7 ℃;ODP和GWP 值均为0;热力性质较好;融水性良好;不溶于润滑油; 适用范围:制冷温度高于-65 ℃的场合,多用于冷库
气态制冷剂其导热系数一般很小,并随温度的升高而增大,在制冷技 术常用的压力范围内,气体的导热系数实际上不随压力而变化。液体 的导热系数主要受温度影响,受压力影响很小。过冷液体的导热系数 近似取同温度下饱和液体的导热系数。
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
4.物理化学性质
安全性 热稳定性 对材料的作用 与水的融解性 与润滑油的互溶性
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
(3)对材料的作用
b 碳氢化合物 对金属无腐蚀作用 c氨 对钢铁无腐蚀作用,对铝、铜、铜合金轻微腐蚀作用;遇水, 则对钢和铜合金有强烈的腐蚀作用
(4)与水的融解性
氨:极易溶于水,有强烈腐蚀性 烷烃、氟里昂:不溶于水,含水容易产生冰堵现象
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
(1)安全性(中华人民共和国国家标准. 制冷剂编号方法和安全性分类. GB/T 7778-2001)
燃烧性 不可燃 燃烧性 爆炸性 毒性 低毒性 A1 A2 A3 高毒性 B1 B2 B3
A:表示制冷剂体积浓度大于等于0.04%时没有毒性危害,即低毒性; B:表示制冷剂体积浓度小于0.04%时有毒性反应,即高毒性。
CmHnFxClyBrz
仅包含C、F、Cl原子
b 氟烃类(HCFCs)
例:R12
包含H、C、F、Cl原子 例:R22
c 氢氟烃类(HFCs)
包含H、F、C原子 例:R134A
2.2 制冷剂的分类及命名
(4) 另一种命名方法
用元素符号(如CHC、HCFC、HFC)代替R符号,如R12称为 CFC12、R22称为HCFC22 3. 烷烃类 (1)分子式 CmH2m+2 (2) 命名 其规则等同于氟里昂
R(m-1)(n+1)(x)B(z) CmHnFxClyBrz
2.2 制冷剂的分类及命名
4. 共沸混合物
(1) 定义 共沸混合制冷剂与纯质制冷剂一样,在一定的压力下,具有几乎不变的
饱和蒸发温度和相同的气、液相成分,即相变时有一个固定的沸点。
(2) 命名 R5XX,XX按命名先后,从00开始
2.2 制冷剂的分类及命名
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
3.迁移性质
制冷剂的迁移性质主要是指制冷剂的粘性、导热性和比热容,制冷剂 的这些性质对制冷系统辅助设备的设计有重要的影响。
粘性反映的是流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。粘性的 大小与流体种类、温度和压力有关。过冷液体的动力粘性系数可以近 似取相同温度下饱和液体的动力粘性系数。
乙烷系的同分异构体都具有相同的编号,但最对称的一种用编号后面不带任何字 母来表示;随着同分异构体变得愈来愈不对称,则附加a、b、c等字母。例如 CHF2-CHF2表示为R134,CF3-CH2F表示为R134a。
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
一、制冷剂的主要性质
对环境的影响 热力性质 迁移性质 物理化学性质
2.2 制冷剂的分类及命名
一、 制冷剂的分类
按组分分类:单一制冷剂、混合物制冷剂 按化学成分分类:无机化合物类、氟里昂类、碳氢化合物类 按标准蒸发温度分类: 高温低压制冷剂(沸点>0℃,冷凝压力<0.2MPa)
中温中压制冷剂(0 ℃ >沸点>-60℃, 0.2MPa<冷凝压力< 2.0MPa )
低温高压制冷剂(沸点<-6 0℃,冷凝压力> 2MPa )
1. 对环境的影响
臭氧衰减指数ODP(Ozone 指数GWP(Global Warming Potential) 通常以R11的ODP和GWP值为基准,在此基准下 目前通常认为ODP≤0.05,GWP≤750的制冷剂是可以接受的 (其GWP值是 以GWPCO2=1为基准得出另一套数据 )
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
2.热力性质 制冷剂的热力性质是指其热力学状态参数之间 的相互关系,即制冷剂在各种状态下其压力(p)、 温度(T)、比体积(v)、比焓(h)、比熵(s)等参数
之间的关系。
其热力学状态参数可由实验和热力学微分方程式确定。在工程 上,这种热力学状态参数通常由热力性质图表查得,也可以 根据制冷剂的热力性质数学模型由计算机求得。
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
(2)热稳定性
在温度较高又有油、钢铁及铜等存在时,制冷剂长时间使用 会发生变质甚至热解。 例如,当温度超过250℃时氨会分解成氮和氢;R12在与铁、 铜等金属接触时,在410~430℃时分解,并生成氢、氟和极毒 的光气;R22在与铁相接触时550℃开始分解。
因此,为了保证制冷剂不发生热分解现象,制冷剂工作温度 不允许超过其分解温度。比如氨的工作温度不得超过150℃, R22和R502不得超过145℃。
4.物理化学性质方面
要求无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全;化学稳定性和热稳 定性好,制冷剂要经得起蒸发和冷凝的循环变化,使用中不 变质,不与润滑油反应,不腐蚀制冷机构件,在压缩终了的 高温下不分解。
5.其他
原料来源充足,制造工艺简单,价格便宜。
2.4 常用制冷剂
一、无机化合物制冷剂 1、水(R718)
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
单位制冷量qo和单位容积制冷量qv比较大:因为对于总制冷量 一定的装置,q0大可减少制冷剂的循环量;qv大可减少压缩 机的输气量,故可缩小压缩机的尺寸;但对于离心式压缩机, 尺寸过小会带来制造上的困难,因此应当采用q0和qv稍小的 制冷剂。
比功w和单位容积压缩功wv小,循环效率高。
5. R134a(HFC134a)
沸点:-26.5 ℃
凝固点:-101 ℃
适用范围:替代R22
6. R123(HCFC123)
沸点:27.9 ℃
凝固点:-107 ℃ 适用范围:替代R11
2.4 常用制冷剂
四、碳氢化合物(-50~10 ℃ )
1. 共性 (1)凝固点低
(2)不溶于水、不腐蚀金属、溶油性好
2.4 常用制冷剂
二、氟里昂
1. 共性 (1)分子量大、比重大、流动性差; (2)绝热指数小,压缩终温比较低; (3)对金属腐蚀性较小,对非金属高分子材料具有 “膨润作用”;
(4)融水性极差;
(5)遇明火易分解; (6)价格昂贵;
(7)易泄漏,无味不易察觉
2.4 常用制冷剂
2. R12(CFC12)
2.3 制冷剂的主要性质及选用原则
(3)对材料的作用 a 氟里昂
对金属的作用:对大多数金属无腐蚀性,除Mg、Zn及其含 Mg合金外;氟里昂遇水水解产生酸性物质,对金属有腐蚀作 用;镀铜现象:氟里昂+润滑油能够融解铜,融解的铜在钢、 铸铁表面会析出
对非金属材料的作用:氟里昂对天然橡胶和树脂等材料是一 种良好的有机溶剂,也可以使塑料等高分子化合物变软、膨 胀和起泡,即对高分子化合物具有所谓的“膨润作用”。