制冷剂的选用原则

制冷剂的选用原则

制冷剂

1. 制冷剂的选用原则

在蒸汽压缩式制冷机中，除了要有较好的热力性质和物理化学性质外，更应具有优良的环境特性。具体要求如下：

（1）对人类生态环境无破坏作用。不破坏大气臭氧层，不产生温室效应。（2）临界温度较高。在常温或普通低温下能够液化。希望临界温度比环境温度高的多，才能减少制冷剂节流损失，提高循环经济性。

（3）在工作温度范围内，具有适当的饱合蒸汽压力，最起码蒸发压力不得低于大气压力，以免外部空气渗入系统中；冷凝压力不宜过高，否则会引起压缩机耗功增加，并要求系统具有较高的承压能力，增加设备成本。

（4）单位容积制冷量大。可以减少压缩机输气量。

（5）粘度和密度小。减少系统中流动阻力损失。

（6）热导率高。可以提高换热器的传热系数，减少换热设备的传热面积降低材料消耗。

（7）不燃烧，不爆炸，无毒。对金属材料不腐蚀，对润滑油不发生化学作用，高温下不分解。

（8）等熵指数小。可降低排气温度，减少压缩过程耗功，有利安全运行和提高使用寿命。

（9）凝固温度低。避免在蒸发温度下出现凝固。

（10）具有良好的绝缘性能。

（11）价格低易获得。

（12）单位容积压缩功小。

目前，完全满足以上十二项要求的制冷剂还未发现。但选择时，可以根据用途使用条件等加以全面考量。

如小型封闭压缩机家用装置，多选用氟制冷剂。大型工业制冷多选用氨，石油化工多选用碳氢化合物。

2. 种类及分类

按成分有以下几种。

（1）无机化合物。水、氨、二氧化碳等。

（2）饱和碳氢化合物的衍生物，俗称氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12, R22, R134a等。

（3）饱合碳氢化合物。如丙烷，异丁烷等

（4）不饱和碳氢化合物。如乙烯，丙烯等。

（5）共沸混合制冷剂。如R

502

等。

（6）非共沸混合制冷剂。如R

407c ，R

410

等。

通常按照制冷剂的标准蒸发温度，又分为高、中、低温三类。标准蒸发温度

是指标准大气压力下的蒸发温度，也就是沸点。

（1）高温（低压）：标准蒸发温度（t

S

）>0℃,冷凝压力(PC)≦0.2～0.3Mpa,常

用的R

123

等。

（2） 中温（中压）：0℃> t S >-60℃，0.3Mpa< PC<2.0 Mpa,常用的有氨，

R 12, R 22, R 134a,丙烷等。

（3） 低温（高压）：t S ≦-60℃，常用的有R 13，乙烯, R 744(CO 2)等。 3. 编号，命各标示方法;

按照国际统一规定用字母“R ”代表制冷剂，加上后面的数字和字母组成在GB7778-1987中做了明确规定。简述如下： （1） 无机化合物。

规定为R700加上无机化合物的相对分子质量的整数部分组成

NH 3(氨) H 2O （水） CO 2（二氧化碳）

分子量 17 18 44

编号 R717 R718 R744 (2)氟利昂和烷氢类：

烷氢类化合物的分子通式：C m H 2m+2

氟利昂是饱合碳氢化合物(烷族)的卤族元素衍生物的总称，分子通式为R （m-1）(n+1)(X),若有Br （溴）原子，再加字母B 和原子数，若（m-1）=0，则“0”略去不写。

下面列举几种编号

名称 分子式 m,n,x,z 值 编号 一氯二氟甲

烷 CHF 2Cl m=1,n=1,x=2,z=0 R 22

二氯撒氟乙

烷 C 2HF 3 Cl2 m=2,n=1,x=3,z=0 R 1

23

三氟一溴甲烷 CF3Br m=1,n=0,x=3,z=1 R 13B1

丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0,z=0 R 290 (3)混合制冷剂。

混合制冷剂以获取命名的顺序编号的

共沸混合制冷剂编号为R5，从R500开始R501,R502等。 非共沸混合制冷剂编号为R4，从R401，R404，R410等。

同素异构体加注小写数字母，如CHF 2-CHF 2 R 134,CF 3-CH 2F R 134a 4. 常用制冷剂性质

（1） 氨：标准蒸发温度为-33.4℃，凝固温度为-77.7℃，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，故被广泛应用在蒸发温度-65℃以上的大中型制冷机中。

缺点是毒性较大，可燃，可爆，有强烈刺激性臭味，等熵指数较大，对锌铜有腐蚀作用。

（2） 氟利昂：重点分析热水器目前常用的

1）R22：对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应，被列为第二批限用禁用的制冷剂。我国将在2040年1月1日起禁止生产和使用。

R22是应用最广泛的中温制冷剂，沸点-40.8℃，凝固点-160℃，无色，气味弱，不燃烧，不爆炸，属安全制冷剂。它与润滑油部分互溶，需采取回油措施。

2）R142b.沸点较高-9.25℃.凝固点-130.8℃最大特点是在很高的冷凝温度下，冷凝压力并不高。如80℃时只有1.35 Mpa，因此它适合在热泵装置和高环境温度下使用。

对大气臭氧层有微弱的破坏作用，也将在2040年禁用。

3）R134a。沸点-26.5℃，凝固点-101℃，无色，无味，不燃，不爆，

但与矿物性润滑油不相溶，必须采用聚脂类合成油（如聚烯烃乙二醇），与丁腈橡胶不相溶，故密封件须改为聚丁腈橡胶，吸水性较强，易与水反映生成酸，腐蚀管络及压缩机，对系统干燥度要求更高，系统中的干燥剂要换成XH-7或XH-9分子筛。压缩机电机线圈绝缘材料必须加强绝缘等级，是一种不太成熟的制冷剂。

4）目前认为较有前途的R22潜代品为R407c和R410A。

R407c是R32R125 R134a 以23：25：52的质量百分比组成的三元非共沸制冷剂，蒸发压力和制冷压力与R22非常接近。但在制热工况下单位容积制冷量和COP都小于R22。在相同设计运行能力的热泵热水系统中，采用R407c热水加热系统耗功明显高于R22系统。使得在高水温时COP低于R22系统。

R410A是R32和R125按照50：50的质量百分比组成的近共沸混合制冷剂。其温度滑移不超过0.2℃，这给制冷剂充灌，设备更换提供了方便。但是R410A 制热工况下的COP 比R22约小9%，其蒸发压力，冷凝压力以及容积制冷量都比R22大的多，同温度下它的压力值比R22约高60%，传热性能及流动性较好。不能直接用于R22系统。必须重新设计压缩机，换热器，管路和系统。

5）C0

制冷剂

2

以其无毒，对臭氧层与影响，不产生温室效应和良好绿色环保天然工质C0

2

的热力学性质等优点，再度受到人们的重视。此外，C0

给临界环境系统所具有

2

的较高的排气温度和气体冷却器较大的温度滑移。它在热泵热水器领域具有其他工质无法比拟的优势。

主要优势：

①无毒，不可燃。具有很好的安全性。消耗臭氧潜能值ODP=0，全球变暖

潜能值GWP=1，有着良好的的经济性，而不存在回收问题，具有环境友

好性。

②物理化学性能稳定。与润滑油共溶性良好。粘度很低，这样可以提高流

速，压降不会太大，改善传热，进一步减小部件尺寸和系统重量。

③绝缘指数（K）值较高，虽有使压缩机排气温度偏高的问题，但符合制

低于工作压力P0很高，压缩取较高温度热水的要求。同时，由于C0

2

机压缩比相对其他系统低的多，压缩机效率高。

分子量比高分子化合物的小得多，因此相对于一定的蒸发温度，它

④C0

2

的蒸发（汽化）潜热比较大，此外，高的工作压力，使压缩机吸气比

容较小，单位容积制冷量较大，可以减少尺寸，使系统结构紧凑。

⑤C0

低的临界温度，使其在热泵系统循环中处于跨临界状态。在放热过

2

程中较大的温度滑移，可以和变温热源较好的匹配。