15制冷剂的性质_制冷与低温技术原理

制冷与低温技术原理

制冷剂的性质

考虑因素:制冷性能01实用性02环境可接受性

03选用什么物质作制冷剂，主要从这三方面考察：是否有好的制冷性能；

是否便于实用；该物质逸散到大气中是否会对环境带来不利影响。

制冷剂制冷性能的好坏，要看它在制冷机要求的工作条件下是否有满意的理论循环特性，取决于制冷

剂的热力性质：制冷剂的冷凝压力、蒸发压力、压力比、排气温度、单位制冷量、循环性能系数等参数。制冷性能

01实用性

02主要指制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解，不变质，对机器设备的材料无

腐蚀，与润滑油不起化学反应；无毒，无害，燃烧性和爆炸性小。另外，来源广，价格便宜也很重要。环境可接受性

03针对保护大气臭氧层和减少温室效应的环境保护要求，制冷剂的臭氧破坏指数

必须为0；温室效应指数应尽可能小。

热力性质

p，v，t，h，s，c p，c v，k，a.

制冷剂热力性质是指其热力参数之间的相互关系，诸如：饱和蒸气压力与温度之间的关系、热力状态参数(p,T,v,h,s)之间的关系、还有与比热容c，绝热指数k，声速a等的关系。

这些热力性质是物质固有的，由实验测定和热力学微分方程计算求得。

饱和蒸气压与温度关系热力性质制冷剂的饱和蒸气压力是温度的单值函数，用饱和蒸气压力曲线描述这种关系。制冷剂的饱和蒸气压力-温度特性决定了给定温度下的制冷循环高压侧压力、低压侧压力、以及压力比的数值。标准蒸发温度(或标准沸点)：Ts 制冷剂在标准大气压(101.32kPa)下的沸腾温度。

制冷剂的标准蒸发温度能反映用它制冷时能够达到的低温范围。通常按照Ts 的高低，

将制冷剂分为高温制冷剂、中温制冷剂、低温制冷剂。

标准蒸发温度ts>0℃，冷凝压力Pc 为0.2一0.3MPa 。常用的高温制冷剂有R123等。

高温（低压）制冷剂

01-60℃

中温（中压）制冷剂

02ts ≤-60℃。常用的低温制冷剂有R23、乙烯、R744等。

低温（高压）制冷剂

03各种物质的饱和压力曲线的形状大体相似。

在相同温度下，标准蒸发温度低的制冷剂的压力较标准蒸发温度高的制冷剂的压力较高。

制冷剂的饱和蒸气压力曲线

临界温度(critical temperature )

是物质在临界点状态时的温度，它是制冷剂不可能加压

液化的最低温度，在此温度以上，即使再怎样提高制冷剂气

体的压力，也无法使它由气态变成液态。

临界温度Tc

通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体，把在临界温度以下的气态物质叫做汽。

粘性，比热容和导热性

制冷剂的粘性、导热性和比热容等热物理性质是影响到制冷机的辅机(特别是热交换器)设计的重要物性参数。

T s / T c≈0.6

低温制冷剂→临界温度↓高温制冷剂→临界温度↑

环境影响指数

臭氧层

✓位于地球表面上空10-50Km的区域内，为平流层占80％（和位于10Km以下，为对流层，占15％）。✓前者吸收大部分太阳辐射紫外线，可避免其危害地表生物。

✓制冷剂扩散到平流层中，在紫外线照射下，分解出氯原子，其促成臭氧（O

3）分解成氧原子

（O

2

），造成臭氧层衰减。温室效应

✓地球周围的CO

2和水蒸气可使太阳短波辐射穿过加热地球；拦截地球发射的长波热辐射，会使地

表气温达到平衡温度（入射能量与反射能量处于平衡时）。✓大气的这种保温作用称之为～。

CO 2

✓称为温室气体，还包括，甲烷，N0

2等，温室气体过度排放后，增强地球温室效应，导致全球

变暖。

环境影响指数臭氧衰减指数ODP ✓物质气体逸散到大气中对臭氧破坏的潜在影响程度。（以R11的臭氧平衡影响做基准（为1），其他则相比于R11）。

温室影响指数GWP

总当量温室影响指数TEWI

✓对大气变暖的直接潜在影响程度；以CO 2的温室影响做基准（为1）。

✓使用制冷剂直接影响和应用装置因消耗能量的间接影响。

安全性: 毒性和可燃性

制冷剂毒性的评价指数是TLV；可燃性的评价指标有LFL和HOC。新的国际标准ISO5149-1993和美国标准ANSI/ASHRAE34-1992 综合毒性和可燃性，规定了制冷剂的安全等级。

毒性指数TLV

S （Threshold Limit Values）用造成中毒的制冷剂气体在空气中体积含量的极限值表示（体积百分数%）。

可燃性低限LFL（Lower Flammaility Limit）用引起燃烧的空气中制冷剂含量的低限值（kg/m3）表示。

燃烧热HOC(Heat of Comustion)指单位制冷剂燃烧的发热量（kJ/kg）。

电绝缘性在全封闭和半封闭式压缩机中，制冷剂和润滑油与电动机的绕线直接接触，通常制冷剂和润滑油的电绝缘性能都能满足要求。

热稳定性及与材料的相容性在普通制冷温度范围，制冷剂是稳定的。制冷剂的最高温度不得超过其允许的限制值。

与润滑油的互溶性

蒸气压缩式制冷机中，制冷剂总要与压缩机的润滑油相接触，制冷剂与油的互溶性是要考虑的一个重要问题，对系统中机器设备的工作特性和系统的流程设计都有影响。

制冷剂与油的溶解性有两种可能：完全溶解和有限溶解

氟里昂和烃类物质都很难溶于水；

溶水性

氨易溶于水。

渗透性强的制冷剂容易泄漏。

渗透性