制冷原理第二章制冷剂

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二、对润滑油的要求
1)运行状态下,应有适当的粘度; 2)凝固点要低,在低温时有良好的流动性;
3)不含水分、不凝气体和石蜡;
4)对制冷剂有良好兼容性,具有较好热稳定性和化学稳 定性;
5)绝缘耐电压要高;
6)价格低廉,容易获得;
33
润滑油
三、பைடு நூலகம்类与特性
(1)天然矿物油,简称矿物油,从石油中提取的润滑油。 具有较小极性,只能溶解在极性较弱或非极性制冷剂中,如: R600a,R12等 (2)人工合成油,简称合成油 ,即按照特定制冷剂的
CFCs
氢氯氟烃:分子中有氢、氯、氟、碳原子——HCFCs 氢氟烃:分子中只有氢、氟、碳原子——HFCs
莫利纳
CFCs问题
罗兰
6
制冷剂概述
卤代烃中的氯原子会破坏大气臭氧层,还会助长温室
效应,加速全球气候变暖。

国际社会对CFCs和HCFCs物质等进行限制。我国政
府于1993年批准了《中国消耗大气臭氧层物质逐步淘汰国 家方案》 另一方面,各国科学家一直致力于寻找新的制冷剂。
R134a
None
R744
None
18
制冷剂的物理化学性质及其应用
3、安全分类 毒性分为A、B两级 (A——低毒性、B——高毒性) 可燃性分为1、2、3三级 (1——不燃;2——低度可燃;3——高度可燃)
制冷剂代号 R600a 安全分类 A3 制冷剂代号 R23 安全分类 A1
R717
R123 R134a
7
制冷剂概述
理想制冷剂要求:
1、热力学性质方面
工作温度范围内有合适的压力和压力比——蒸发压力不 低于大气压力;冷凝压力不要过高;冷凝压力/蒸发压力不宜
过大。
单位制冷量q0和单位容积制冷量qv比较大。 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t2不太高,以免润滑条件恶化或制冷
26
载冷剂
(1) 比热大 (2) 导热系数大 (3) 粘度低 载冷剂 要求 (4) 凝固点与使用温度范围相适应 (5) 腐蚀性小 (6) 无毒、不燃、不爆 (7) 化学稳定性好 (8) 价格低廉
27
载冷剂
常用载冷剂:
1、水: 只能用于蒸发温度高于0℃的制冷装置。 2、盐水:
可用于蒸发温度低于0℃的制冷装置,会对一些金属材料产
二、制冷剂命名
无机化合物 编号
R7XX
无机化合物的分子量

举例 二氧化碳 水
R717 R744 R718
11
制冷剂概述
卤代烃及其他烷烃类
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2 R(m-1)(n+1)x(a,b…)Bz
同分异构体 溴分子数,为0,B可省略
编号
二氟一氯甲烷(CHClF2) 举例 二氟二氯甲烷(CCl2F2)
(2) 饱和烃的卤化物(氟利昂) (3) 碳氢化合物(烃类) (4) 共沸制冷剂 (5) 非共沸制冷剂
安全 分类
相互 作用 臭氧 温室
氢氟烃:—HFCs
R4XX R5XX
载冷剂:( 第二制冷剂)水、盐水、有机化合物及其水溶液 润滑油 : (润滑与冷却)天然矿物油 & 人工合成油 (考虑低温性能、与制冷剂相容性)
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。
14
制冷剂概述
5、环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物

环烷烃及环烷烃卤代物用字母“RC”开头


链烯烃及链烯烃的卤代物用字母“R1”开头
其后数字排写规则与氟利昂及烷烃类符合表示中的数字
排写规则相同。
15
目录

制冷剂概述 制冷剂的物理化学性质及其应用 载冷剂



润滑油
31
润滑油
一、润滑油的功效 在制冷装置中,润滑油保证压缩机正常运转,对压缩机各 个运动部件起润滑与冷却作用,在保证压缩机运行的可靠性和
使用寿命中起着极其重要的作用。

减少运动零件摩擦量,延长寿命; 带走摩擦热;


防止制冷剂气体泄露;
清洗润画面,带走污垢; 保护零件防止锈蚀;
32


润滑油
上节回顾
相变制冷——液体汽化、固体熔化与升华;压焓图
有外功输出(等熵) 绝热膨胀制冷
无外功输出(等焓)
(温度随微小压力变化而变化的关系) 逆卡诺循环 制冷的热力学特征 洛伦兹循环 热能驱动的制冷循环 (制冷量、制冷系数、热力系数、热力完善度、热泵系数)
1
第二章 制冷剂、载冷剂及润滑油
主讲人:郭智群
举例
R404a
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。
13
制冷剂概述
4、共沸混合制冷剂 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成,在 气化或液化过程中,蒸气成分与溶液成分始终保持相同;在既 定压力下,发生相变时对应的温度保持不变。 编号 举例
R502
= R22/R115 (48.8/51.2) R5XX R500 = R152a/R12(26.2/73.8)
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制冷剂的物理化学性质及其应用
2、燃烧性、爆炸性 易燃的制冷剂在空气中的含量达到一定范围时,遇明火就 会产生爆炸。 表2-8中表明一些制冷剂的爆炸特性。None表示不燃烧,爆 炸极限表示制冷剂在空气中发生燃烧或爆炸的体积分数范围。
制冷剂代号 R600a R717 R123 爆炸极限 1.8~8.4 16.0~25.0 None 制冷剂代号 R23 R32 R22 爆炸极限 None 14~31 None
温室效应指数GWP CFC高、HCHC和 HFC低 总等效温室效应TEWI • 第一部分:直接温室效应——温室气体排放、泄露 或维修报废时进入大气产生的温室效应; • 第二部分:间接温室效应——使用这些温室气体的 装置因耗能引起的二氧化碳排放所带来的温室效应。
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目录

制冷剂概述 制冷剂的物理化学性质及其应用 载冷剂
B2
B1 A1
R32
R22 R744
A2
A1 A1
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制冷剂的物理化学性质及其应用
二、热稳定性
制冷剂因受热而发生化学分解的温度应大大高于其工作温度。 三、对材料的作用
1. 烃类制冷剂对金属无腐蚀; 对 金 属 2. 氨对钢铁无腐蚀,但腐蚀铝、铜和铜合金; 3. 氟里昂只腐蚀镁和含镁的铝合金,但压缩机易出现镀 铜现象。 1. 氟里昂易溶解天然橡胶和树脂材料; 2.氟里昂对高分子材料产生膨润作用; 3. 密封件要用热耐氟材料。
生腐蚀。 3、有机化合物及其水溶液
有较低凝固温度,但比热小,某些化合物有一定毒性。
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载冷剂
析冰线A-B-E
共晶浓度 E 共晶点E 盐与液体 固溶体
析盐线G-E
二、盐水
对于低于共晶含 量的溶液,随着含量 增加,起始凝固温度 不断降低; 对于高于共晶含 量的溶液,随着含量 的增加,起始凝固温 度不断升高。
t 0 tB tC tE A C2
液体
冰与液体
A’ B C x1 m1 D x2
F G
C1
E
m2
1
E
2

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盐水溶液的温度-含量图
载冷剂
三、有机载冷剂 乙二醇、丙二醇和丙三醇的水溶液都是性能较好的低温载 冷剂。 这些水溶液的冰点都比水冰点低,对管道、容器等金属材 料无腐蚀作用。
30
目录

制冷剂概述 制冷剂的物理化学性质及其应用 载冷剂
2
目录

制冷剂概述 制冷剂的物理化学性质及其应用 载冷剂



润滑油
3
制冷剂概述
制冷剂: 通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换,从而 只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才可能 多数制冷剂在大气压和环境温度下呈气态 达到制冷的目的 做制冷剂
乙醚
二甲基乙醚
二氧化碳
氨气
二氧化硫
4
要求,用人工化学的方法合成的润滑油。极性较强,能溶解在
极性较强的制冷剂中,如:R134a、R717等。
34
润滑油
1、润滑油特性不仅受溶解在里面的制冷剂影响,还受温度
影响: 随着温度的提高或制冷剂含量的增大,润滑油粘度明显下
降。
2、制冷剂不可避免地要混入一些润滑油,从而给制冷剂的 性能带来较大影响,进而影响整个系统的制冷性能:



润滑油
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制冷剂的物理化学性质及其应用
一、安全性 1、毒性 指标数值为1000或1000以上则可认为这种制冷剂是无毒的。
制冷剂代号 R600a R717 R123 R134a TLVs或AEL 800 25 50 1000 制冷剂代号 R23 R32 R22 R744 TLVs或AEL 1000 1000 1000 5000
20
对 非 金 属
制冷剂的物理化学性质及其应用
四、对润滑油的互溶性

制冷剂与油不相溶解,可以从冷凝器或贮液器中将油分
离开,避免将油带入蒸发器降低传热效果。

制冷剂与油溶解会使润滑油变稀,影响润滑效果,且会
影响蒸发器传热效果。 五、对水的溶解性
如果制冷剂中有纯水存在时,当温度降到0℃以下时,水
就会结成冰,堵塞节流阀或毛细管的通道,形成“冰堵”。 因此制冷系统中不允许有游离的水存在。
R22
R12
12
(表2-1)
制冷剂概述
3、非共沸混合制冷剂 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在 定压下气化或液化过程中,蒸气成分与溶液成分不断变化,对 应的温度也不断变化。
编号 R4XX R407c R32/R125/R134a(23:25:52(%)) R125/R143a/R134a(44:52:4(%))
图2-5中表明:随着油含量的增加,制冷剂的饱和蒸汽压大
大降低。
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润滑油
四、润滑油的选择
取决于制冷剂的种类、压缩形式和运转工况(蒸发温度、 冷凝温度)等。 首先考虑润滑油的低温性能和对制冷剂的相容性; 其次考虑润滑油的粘度;
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本章小结
(1) 无机化合物 R7XX
全卤代烃(氯氟烃)—CFCs 氢氯氟烃:—HCFCs
制冷剂概述
(1) 无机化合物
如水、氨、二氧化碳等
(2) 饱和烃的卤化物(氟利昂)
(3) 碳氢化合物(烃类) (4) 共沸制冷剂 (5) 非共沸制冷剂
如R12、R22、R134a等
如丙烷、异丁烷等
如R502等 如R407C等
5
制冷剂概述
卤代烃也称为氟利昂,是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、溴
衍生物的总称。 全卤代烃(氯氟烃):分子中只有氯、氟、碳原子——



润滑油
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载冷剂
一、载冷剂的作用及选用原则
载冷剂:也称为第二制冷剂,在间接制冷系统中用以传递 冷量的中间介质。 在蒸发器中被制冷剂冷却并送到冷却设备中吸收被冷却系 统的热量,然后返回蒸发器将吸收的热量传递给制冷剂,而载 冷剂重新被冷却。如此循环不止,以达到连续制冷的目的。 优点:制冷系统集中,被冷却对象温度易于保持恒定; 缺点:系统复杂,增大了被冷却物和制冷剂间的温差;
9
机件,不易高温分解;
制冷剂概述
较有前途的替代物仍然是氟利昂家族中的HFCs
HFC134a(即R134a)替代R12 HCFC123替代R11(过渡替代物) 自然物质作为替代物,如NH3、CO2、碳氢化合物等 R22替代物的研究主要集中在以HFC32为基础的HFCs混合 物中
10
制冷剂概述
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制冷剂的物理化学性质及其应用
六、泄露性
氨——强烈臭气,酚酞试纸。(不可用肥皂水) 氟利昂——卤素喷灯&电子检漏仪
七、制冷剂与大气环境
氟利昂制冷剂中,分子内含有氯或溴原子的制冷剂对大气 臭氧层有潜在消耗能力。
22
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制冷剂的物理化学性质及其应用
臭氧衰减指数ODP
CFC高、HCHC低、HFC为0
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剂高温分解。
8
制冷剂概述
2、迁移性质方面 粘度、密度尽量小——流动阻力小,充注量少; 热导率大——换热系数大; 3、物理化学性质 无毒、不燃烧、不爆炸,使用安全; 化学稳定性和热稳定性好——不与润滑油反应,不腐蚀 环境友好——不破坏臭氧层,没有温室效应; 4、易于获得,价格便宜
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