第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机
制冷剂、载冷剂、冷冻机油
●制冷剂使用注意事项 (1)盛放制冷剂的钢瓶必须经过检验,确保能承受规 定的压力 。 (2)各种制冷剂的钢瓶外应标有明显的品名、数量、 质量卡片,以防错用。 。 (3)制冷剂钢瓶应放在阴凉处,应防止高热和太阳直晒。 在搬动和使用时应轻拿轻放,禁止敲击,以防爆炸 (4)钢瓶阀绝对不应有慢性泄漏现象。 (5)分装或充加制冷剂时,室内空气必须畅通。一般按 钢瓶容积装60%左右为宜 。 (6)分装和充加制冷剂时,要戴手套、眼镜,注意防护, 以防制冷剂喷出造成人身冻伤。 (7)制冷剂使用后,应立即关闭控制阀,重新装上钢瓶 帽盖或铁罩,加以保护。
(2)物理化学要求 ①制冷剂的粘度尽可能小。 ②制冷剂导热系数应当高。 ③与油的互溶性。 ④应具有一定的吸水性。 ⑤应具有化学稳定性,不燃烧,不爆炸,使用中不分 解,变质。 ⑥制冷剂本身与油、水等相混时,对金属不应有显著 的腐蚀作用,对密封材料的溶胀作用应小。
(3)安全性要求。 3 安全性要求。 要求制冷剂对人的健康无损害,无毒性,无刺激性 臭味。 (4)经济性方面的要求。 经济性方面的要求。 要求制冷剂价廉且容易获取。 △注意:系统中的水分还有可能 与氟利昂制冷剂发起化学反应, 生成混合沉积物而堵塞。 △规定:氟利昂中的含水量不得 超过0.0025%。
●常用载冷剂的主要性质
(1)空气 (1)空气。 空气
空气是一种容易获得的载冷剂,具有凝固点低、对金属腐蚀性 小、设备简单等优点。缺点是比热容小、放热系数低,需要加 大换热器空气一侧的传热面积。
(2)水 (2)水。
水是一种理想的载冷剂,具有比热容大、相对密度小、放热系 数高、传热性能好、安全无毒、来源充裕、价格低等优点。被 广泛地采用,特别是空气调节系统。缺点是凝固点高(O℃就凝 固),因而使用时受到一些限制。 (3)盐水溶液 盐水溶液。 (3)盐水溶液。 盐水溶液一般是氯化钠、氯化钙或氯化镁与水配制而成的。在 0℃以下的温度系统中,一般都用盐水作载冷剂。盐水具有比热 容大、传热性能好、冰点较水低等优点。盐水的凝固温度随盐的 质量分数的增加而有所增高。缺点是对金属腐蚀性较严重、相对 密度大、而比热较水小,故动力消耗相对淡水循环系数要大。
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3章制冷剂与载冷剂
5
常用制冷剂
R22(二氟一氯甲烷,CHF2Cl)
• 最广泛使用的中温制冷剂,已进入被限制和禁止 使用进程(第二批,2030年起禁止使用)。 • 属安全性制冷剂A1,其毒性略大于R12。 • 化学性质不如R12稳定,与有机物的“膨润”作用 更强。 • 广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、 离心式、压缩机系统中均有采用。 • 对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用,可作为R12的 近期、过渡性替代制冷剂。
2013-7-31
5
常用制冷剂
无机物自然工质-CO2
• 上世纪30年代被氟利昂所代替,近年来受到广 泛关注; • 优点:环境友好、优良的经济性、良好的安全 性和化学稳定性; • 缺点:较低临界温度(31.1℃)和较高临界压 力(7.37MPa),使得CO2系统效率低。 • 有望广泛应用于汽车空调、热泵、食品冷冻领 域。
2013-7-31
5
常用制冷剂
共沸混合制冷剂
• 一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度 ,而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温 度低,扩大了应用温度范围。 • 一定蒸发温度下,共沸制冷剂单位容积制冷量比 组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。 • 共沸制冷剂化学稳定性较组成它单一制冷剂好。 • 全封闭和半封闭压缩机中,采用共沸制冷剂可使 电机得到更好的冷却,电机绕组温升减小。 • 一定情况下,采用共沸制冷剂可使能耗减少。
2013-7-31
5
常用制冷剂
混合制冷剂-非共沸制冷剂
• 没有共沸点,定压下蒸发或者凝结时,气相和液 相成分不同,温度也在不断变化。 • 优点1:节能,实现近似劳伦兹循环; –利用定压下相变不等温的特性,与实际热源的 变温特点相适应,可以减小冷凝器和蒸发器的 传热不可逆损失。 • 优点2:实现各纯质制冷剂的优势互补。 • 不足:系统泄漏会引起混合物成分变化。
制冷剂、载冷剂和冷冻机油
2.1.3 舰船常用制冷剂
• 1. R12 • R12是目前舰船上使用最为广泛的一种制
冷剂它主要有以下几个特点: • ①无色无味,使用时较安全,无毒,不会
燃烧,对金属没有腐蚀。 • ②R12的溶水性差。 • ③R12的另一个特点是和润滑油的互溶性。
2. R22
• 氟利昂22(CHF2CL,R22):是氟利昂制冷剂 中应用较多的一种,主要以家用空调和低温 冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标 准气化温度为-40.8℃,通常冷凝压力不超过 1.6MPa。R22不燃、不爆,使用中比氨安全可 靠。R22的单位容积比R12约高60%,其低温 时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。 近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用 R134a来代替。
第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
• 在舰船制冷与空调中的制冷系统中,制冷剂、载 冷剂和冷冻机油起着非常重要的作用。他们在制 冷系统中分别承担着制冷工质、冷媒和润滑油的 作用,下面我们就对其进行一一详细的讲述。
2.1 制冷剂
• 制冷剂是在制冷装置内不 断发生状态变化,以传递 和转移热量,完成制冷循 环的工作介质。蒸汽压缩 式制冷机是目前制冷系统 中比较常用的制冷装置。 我们简单介绍一下蒸汽压 缩式制冷机的基本原理。
•
2.2 冷系统对冷冻机油的要求
制冷剂在制冷系统中的运用也有着长足的发 展史,从18世纪后期一直到现如今,都在不 断进步。
2.1.1 对制冷剂的要求
物理化学性质方面的要求:
2.1.2 制冷剂的种类及命名
3. 碳氢化合物 此类制冷剂包括甲烷、乙烷、丙烷和乙烯、丙
烯等。
4. 多元混合溶液
所谓多元混合溶液是由两种或两种以上制冷剂 按一定比列相互溶解而成的溶合物。其中共沸 溶液在固定压力下蒸发或冷凝时,其蒸发或冷 凝温度不变,而且它的汽相和液相有相同的组 分。共沸溶液代号第一个数字均为5,目前实际 使用的有五种(R500、R501、R502、R503和 R504)。
第2讲:制冷剂、载冷剂、冷冻机油及压焓图
第2讲:制冷剂、载冷剂、冷冻机油§2-1 制冷剂制冷剂又称制冷工质,用英文单词(Refrigcrant)的首位字母“R”作为代号。
它是一种在制冷循环过程中利用液体气化吸收热量,又在外功的作用下,把气体液化放出的热量传给周围介质的物质。
它易于气化,又易于液化。
在制冷装置中,没有制冷剂就无法实现制冷。
高压制冷剂。
按可燃性和毒性分类,分为不可燃、可燃、易燃、低毒、高毒等组别。
●制冷剂的选用原则制冷剂应具备一些基本要求,可以从热力学、物理化学、安全和经济等方面来考虑。
(1)热力学的要求①在大气压下,制冷工质的蒸发温度(沸点)t0要低。
这样不仅可以获取比较低的温度,而且还可以在一定的蒸发温度t0下,使其蒸发压力P0高于大气压力,以避免空气进入制冷系统影响换热设备的换热效果和设备的使用寿命。
同时,在一定的蒸发温度下,蒸发压力高于大气压力,系统一旦发生泄漏时容易发现。
②要求制冷剂在常温条件下,要有比较低的冷凝压力P k,以免对处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排出管道等设备的强度要求过高。
通常按正常蒸发温度t0和常温下的冷凝压力P k将制冷工质分为以下三种:a.高温制冷工质(或称低压制冷工质):t0>0℃,P k<2~3kg/cm2。
如R11、R113、R114等,这些制冷剂适用高温环境下空调系统用的离心式压缩机。
b.中温制冷工质(或称中压制冷工质):0℃>t0>-70℃,P k<15~20 kg/cm2。
如氨(R717)、氟利昂12(R12)、氟利昂22(R22)、氟利昂500(R500)、氟利昂502(R502)等,这类制冷剂使用范围比较广,适用于活塞式制冷压缩机制电冰箱、食堂小冷库、空调用制冷系统、大型冷藏库等制冷装置中。
c.低温制冷工质(或称高压制冷工质):t0<-70℃,P k>20kg/cm2.如氟利昂13(R13)、氟利昂14(R14)、氟利昂23(R23)、氟利昂503(R503)等,这类制冷剂只适用于复叠式制冷装置中的低温部分或在-70℃以下的低温制冷设备。
二章制冷剂载冷剂和冷冻机油-
总而言之,在选用制冷剂时,除 了要考虑其热力学性质外,还需要考 虑制冷剂的物理化学性质,如毒性、 燃烧性、爆炸性、与金属材料的作用、 与润滑油的作用、与大气环境的“友 好性”等。
第二章
第二节 常用和新型的制冷剂
氨:
它在蒸发器中的蒸发压力一般为0.098~0.491Mpa,在冷凝 器内的冷凝压力一般为0.981~1.570 MPa,标准蒸发温度为 -33.4℃,凝固温度为-77.9℃。氨具有较好的热力学性质和热物 理性质,单位容积制冷量大,粘性小,流动阻力小,传热性能好。 此外,氨的价格低廉,又易于获得。
( 2 )非共沸混合制冷剂
» 非共沸混合制冷剂是由两种或两种以上不同的制冷剂、 按一定比例相互溶解而成的制冷剂。在饱和状态下, 气液两相的组成组分不同,低沸点组分在气相中的成 分总是高于液相中的成分。非共沸混合制冷剂没有共 沸点。在定压下蒸发或凝结时,气相和液相的成分不 同,温度也在不断变化。
第二章
第二章
2.制冷剂的命名
(1)无机化合物。无机化合物的简写符号规定为R7()。括 号代表一组数字,这组数字是该无机物分子量的整数部分。
(2)卤代烃和烷烃类。烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2;卤 代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz(2m+2 = n+x+y+z),它们的 简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。表2—5为一 些制冷剂的符号举例
第二章
三、制冷剂的分类和命名
1.制冷剂的分类
(1)无机物制冷剂。如NH3、CO2和H2O等。 (2)卤代烃制冷剂(氟利昂)。如R12、R134a、
R22、R11、R123等。 (3)碳氢化合物制冷剂。如甲烷、乙烷、丙烷、
制冷剂的命名..
国际上对各类制冷剂的使用规定
CFC:1996年禁用,发展中国家到2006年 HCFC:2016年冻结在2015年的水平,,工 业化国家2020(其它国家2040)年禁用。
中国最终淘汰消耗臭氧层物质(ODS)时间表
家电行业: 1999年实现40%新生产冰箱、冷柜的替代; 2003 年完成70%新生产冰箱、冷柜的替代;
R22溶水性强于R12, 不易发生冰塞。
R717溶水性极强,不发生冰塞。
R12与油互溶(液、气态) R22条件性溶油(>8C易溶, <8C不易溶)。 R134a难溶普通滑油,使用专用油。 R717微溶于油。
1.201
0.895 4.04 0.078
R12 CCl2F2 120.0 -29.8
112 4.12 1309 0.971 0.615 165.3 -155 0.182
0.743
0.561 4.08 0.093
R134a CH2FCF3 102.0 -26.5 100.6
3.94 1206 1.189 0.791 219.8 -101.0 0.164
无机化合物的分子量
举例
氨
R717
二氧化碳 R744
水
R718
(2)饱和烃的卤化物(氟利昂[Freon])
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2 [Halocarbon Refrigerants]
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
含氯的氟里昂(CFC、HCFC)在高空分离出 Cl离子,破坏臭氧层[Ozone Layer],使 太阳光紫外线失去对臭氧层的屏蔽作用。 对臭氧层破坏性的强弱用臭氧消耗潜能值 ODP[Ozone Depletion Potential]表示。 产生温室效应的影响大小用全球变暖潜能 值GWP[Global Warming Potential]表示。
制冷剂载冷剂与冷冻机油
(HCFC)氢化含氯氟烃是继氟利昂之后被宽泛利用的制冷剂。然而,因为
2其020对/1/温31 室效应的影响指数较高,也很快被参加了淘汰的名单。
14
3)对于同分异构体物质的制 冷剂,在按上述命名办法规定的 书写外,另加 “a” “b” “c” 等 予以区别。如图3-4所示两种四 氟乙烷的同分异构体 CHF2CHF2和 CH2FCF3制冷剂代号分别是R134和 R134a。
2020/1/31
8
5.无毒、不燃烧、不爆炸。化学稳定性好 无毒,包括不污染食品、不对人体生理产生不良影响和不 给大气环境带来破坏。 采用无燃烧、无爆炸危险的制冷剂,可以保证工作人员、 制冷设备以及场地的安全,并提高设备运行的可靠性。 制冷剂的化学性质稳定,不但可以保证制冷剂本身在高温 等极端条件下不分解、变质等,还能保证它不与冷冻机油、金 属、橡塑制品等发生化学反应,减轻了对制冷系统各部件和管 道的腐蚀和破坏作用,延长制冷设备的工作寿命和使用周期。
度,在饱和状态下气液两相两组分比例保持不变,但热力性质与
原2来020单/1/3组1 分制冷剂的不同,能改善和提高制冷循环的性能。 20
共沸混合类制冷剂的组成及制冷剂代号见表3-3,其命名方 法是在 R 后面加 5,其后再按启用时间的先后顺序编号。
在共沸混合类制冷剂中,R500、R502和R503商业应用较多。
18
化学名称 1,2 - 二溴四氟乙烷 氯五氟乙烷 六氟乙烷 五氯乙烷 2,2 - 二氯 - 1,1,1 - 三氟乙烷 2 - 氯 - 1,1,1,2 - 四氟乙烷 1 - 氯 - 1,1,2,2 - 四氟乙烷 五氟乙烷 2 - 氯 - 1,l,1 - 三氟乙烷 1,1,1,2 - 四氟乙烷 1,1,1 - 三氯乙烷 1 - 氯 - 1,l - 二氟乙烷 1,l,l - 三氟乙烷 1,1 - 二氯乙烷 1,1 - 二氟乙烷 氯乙烷 八氟丙烷
制冷剂、载冷剂和冷冻机油
武汉理工大学
五、载冷剂 用以传递热量的液体物质,称为载冷剂。 采用载冷剂的优点: 1)可以将制冷剂系统集中在机房或者一个很小的范围内,使制冷系 统的连管和接头大大减少,便于密封和系统检漏; 2)制冷剂的充注量也大大减少,特别是在大容量,集中供冷的装置 中采用载冷剂便于解决冷量的控制和分配问题; 3)便于机组的运行管理; 4)便于安装,生产厂可以直接将制冷机系统安装好,用户只需要现场 安装载冷剂系统即可。 采用载冷剂的缺点: 使装置的总传热温差增加,造成传热不可逆损失增加。
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(2)碳氢化合物作制冷剂的缺点 ①是燃爆性很强; ②易溶于有机溶剂中。 (3)碳氢化合物制冷剂的应用场合: ①用作石油化工工艺流程的制冷装置中的制冷剂; ②丙烯的制冷温度范围与R22相当。它可以用于两级压缩制冷装置或 在复迭式制冷装置中作高温部分的制冷剂; ③甲烷可以与乙烯、氨(或丙烷)组成三元复迭制冷系统,获得-150℃ 左右的低温,用于天然气液化装置。 ④正丁烷、异丁烷或正丁烷与异丁烷的混合物可以用在家用冰箱中, 作为R12的替代制冷剂。
3.使用盐水载冷剂应注意的问题 (1)要合理地选择盐水的浓度;
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(2)注意盐水溶液对设备和管路的腐蚀;
(3)注意使用中盐水浓度的变化。
六、冷冻机油
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1.冷冻机油的作用:润滑、密封、冷却、压缩机控制机构的动力油。
2.对冷冻机油的要求:
(1)凝固点应至少比工作时的最低蒸发温度低2.5℃,以免在蒸发 器中凝固而堵塞通道; (2)闪电应比最高排气温度高出15~30℃; (3)具有适当的粘度; (4)含水量要低,以免引起系统冰塞、腐蚀或产生镀铜现象; (5)电绝缘性能要好,防止对电动机线圈绝缘性能的破坏。
制冷剂、载冷剂和冷冻机油
六、 冷冻机油
3.凝固点 润滑油在试验条件下,冷却到停止流动的温度,称为凝固点。用 于制冷压缩机的润滑油,凝固点应越低越好。一般凝固点应低于-40℃。当 润滑油与制冷剂互相溶解时,凝固点将会降低。
4.闪点 润滑油(在开口盛油器内)加热到它的蒸汽与火焰接触时,发生闪火 的最低温度称为闪点。制冷压缩机所用的润滑油其闪点应比最高排气温度 高15-30℃,以免引起润滑油的燃烧与结焦。通常对氨、R12和R22用的润 滑油,其闪点应在160-170℃以上。
4.单位容积制冷量qv要大。这样在制冷量一定时,可以减少制冷剂的循环量,缩小压缩机 的尺寸。
5.导热系数要高,粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数,降低其在系统中的流动 阻力损失。
6.绝热指数k要小。由绝热过程中参数间关系式可知,在初温和压缩比相同的情况下, K↑→T2↑。可见,k小可降低排气温度。
R134a不含氯原子,标准蒸发温度约为-26.5℃,凝固温度约为-160℃,在
常温下冷凝压力0.771Mpa。 它不宜采用合成泡沸石作为干燥剂。 R134a对普通橡胶有更强的易膨胀湿润特性,所以密封材料宜采用氢化丁晴
橡胶、氯化橡胶。另外R134a本身无润滑性能,因此对润滑油有更高的要求。
四、制冷剂的命名规则
-50
-60
固体
0 10 20 30 40 50%
氯化钠盐水:共晶点-21.2℃、共晶浓度22.4% 盐水的凝固点与浓度的关系
氯化钙盐水:共晶点-55℃、共晶浓度29.9%
五、载冷剂
在共晶点的左侧,如果盐水的浓度不变 ,而温度降低,当低于该浓度所对应的 凝固点时,则有冰从盐水中析出,所以 共晶点左面的曲线称为析冰线。
活塞式制冷压缩机中。 3.高压低温制冷 冷凝压力Pk≥20Kg/cm2(绝对),T0≤-70℃。 如R13(CF3Cl)、R14(CF4)、二氧化碳、乙烷、乙烯等,这类制冷剂适
制冷剂、载冷剂和冷冻机油
11-3-1 制冷剂(2)
(2)饱和烃的卤化物—氟利昂
编号是R后带二或三个数字;依次为碳原子数m-1、 氢原子数n+1和氟原子数x 例如二氟一氯甲烷CHClF2,写为R22。 大多是无毒的,没有气味 不燃烧,没有爆炸危险,热稳定性好 氟利昂分子量大,绝热指数小,凝固点低 含水时会腐蚀镁及镁合金、铁等金属 单位容积制冷量小,密度大,节流损失大 导热系数小,遇火焰时会分解出有毒气体 易漏泄而不易察觉。CFC表示不含氢的氯氟烃;
11-3-1-2常用制冷剂及其性质(2)
气态的溶水性小于液态,当系统漏泄时其液体中的 含水量就会增加 条件性溶油
在高于+8℃的区域溶油能力强,可完全溶解 在低于+8℃处则溶油能力会下降,使蒸发器回油困难
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电绝缘性不如R12,但渗透性比R12更强,故对装 置的气密性要求更高,可用卤素检漏灯或电子检漏 仪检漏 对天然橡胶有侵蚀作用,在R22装置中一般采用氯 丁橡胶或丁基橡胶作密封材料
11-3-1-2 常用制冷剂及其性质(5)
(4)R717, 氨
①有毒,有强烈的刺激性臭味。当空气中达到一定 浓度时对人有危险,也可引起燃烧和爆炸,氨与食 品接触会使其品味变差 ②与水能大量互溶,不会发生“冰寒” ③微溶于油;④纯氨不腐蚀铁、铜等金属,但氨中 含有水分时会腐蚀锌、铜及铜合金(磷青铜除外); ⑤氨水呈碱性,可使酚酞试纸变红色 ⑥放热系数比氟利昂大,密度、粘度比氟利昂小 ⑦单位容积制冷量比R12大60%左右,且价格便宜, 目前主要用于一些水产品加工船和冷藏船
11-3-3 冷冻机油(2)
2.闪点应比最高排气温度高出15~30℃ 国产冷冻机油闪点(开口)在150~180℃之间。 3.具有适当的粘度 船用制冷压缩机轴承负荷不高,润滑作用对冷冻 机油粘度的要求容易满足,主要要考虑密封的要 求 若粘度过低,则活塞环与气缸壁间的油膜就容易 被气体冲掉,从而使漏气增加,氟利昂易溶于油, 溶人5%的氟利昂就能使油的粘度下降一半,所 以在氟利昂装置中使用的冷冻机油粘度应大些.
第三节制冷剂和冷冻机油优秀课件
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船舶辅机第12章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、制冷剂
在制冷装置内完成热力循环的工质。 1. 制冷剂的种类和编号
(1) 无机化合物 (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
因此,提出了变暖影响总当量TEWI[Total Equivalent Weight Impress]的指标,它考虑了这两种主要方式,也 就是制冷剂排放的直接效应和能源利用引起的间接效应。 直接效应取决于制冷剂的GWP值、气体释放量和考虑 的时间框架长度,间接效应取决于这种空调制冷系统的 效率以及能源来自何处。
船舶辅机第12章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
含氯的氟里昂(CFC、HCFC)在高空分离出Cl离 子,破坏臭氧层[Ozone Layer],使太阳光紫外线 失去对臭氧层的屏蔽作用。
对臭氧层破坏性的强弱用臭氧消耗潜能值 ODP[Ozone Depletion Potential]表示。产生温室效 应的影响大小用全球变暖潜能值GWP[Global Warming Potential]表示。
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。
船舶辅机第12章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷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、 HCS、CO2、空气等作为制冷剂,有的有毒,有 的可燃,有的效率很低,主要出于安全性的考 虑,尽管使用了一百年之久,当出现了CFCS和 HCFCS制冷剂后,还是当机立断,实现了重大 的第一次转轨。
制冷剂及载冷剂制冷压缩机ppt课件
3)R22
对大气臭氧层有轻微破坏作用,并产生温室效应。 它是第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国 将在2040年1月1日起禁止生产和使用。
R22是最为广泛使用的中温制冷剂,属安全性制冷 剂。化学性质不如R12稳定。
R22 能部分地与润滑油互溶,R22对金属的作用、 泄漏性与R12相同。
R22广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式 、离心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气 臭氧层仅有微弱的破坏作用故可作为R12的近期、 过渡性替代制冷剂。
件,为机体润滑创造良好条件;且在蒸发器和冷凝 器的热换热面上不易形成油膜阻碍传热。 ➢ 缺点:从压缩机带出的油量过多,并且能使蒸发器 中的蒸发温度升高、制冷量减少。 制冷剂部分或微溶于油 优点:从压缩机带出的油量少,故蒸发器中蒸发温 度较稳定。
缺点:在蒸发器和冷凝器换热面上形成很难清除的油 膜,影响了传热。
对臭氧层破坏严重,已被禁用; 2 不完全卤化氯氟烃(HCFCs):如R22、R123——
对臭氧层破坏大为减缓,禁用期可延迟; 3 不完全卤化氟烃(HFCs):如R134a、R32、
R125——无Cl,对臭氧层无破坏,可用。
共性
1)热力性质
分子量较大、密度高、流动性差,在制冷系统中循环 时流动阻力大;
➢ 绝热指数小,压缩终温较低;
➢ 传热性能较差;
2)物理化学性质:
溶水性极差,系统中应严格控制水的含量;
➢ 对金属的腐蚀性很小;
➢ 对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有腐蚀(膨 润)作用;
➢ 遇明火时,卤代烃中会分解出氟化氢、氯化氢或光 气;
3)安全性 ➢ 无味、渗透性强,在系统中极易渗透 4)经济性 ➢ 价格高
临界温度高
➢ ——便于用一般冷却水或空气对制冷剂进行 冷却、冷凝;
《制冷剂与载冷剂》课件
总结和要点
1 制冷剂和载冷剂的定义和作用 2 制冷剂和载冷剂的分类和特点 3 各种常见制冷剂和载冷可以在供热系统和制冷系统之间传递热量,实现能量的高效利用。
常见的载冷剂种类及其应用
制冷剂 乙二醇 丙二醇 二氧化碳
特点
无色透明,不易挥发,混溶性 强
非毒性、对金属和橡胶无腐蚀 作用
环保、广泛存在于自然界
应用 空调、冷藏船舶、化工冷却系 统 食品和饮料冷藏、冰淇淋机组
超市冷冻设备、工业冷冻和制 冷系统
《制冷剂与载冷剂》PPT课件
本课件将介绍制冷剂与载冷剂的重要性和应用。通过分类和特点,你将了解 各种常见的制冷剂和载冷剂类型及其在实际应用中的作用。
制冷剂的定义和作用
制冷剂是用来实现制冷循环的介质,通过循环流动来吸热和释热,使得制冷 设备能够实现降温效果。
制冷剂的分类和特点
1 单质制冷剂
如氨、氮气。适用于特定工业领域,具有高效制冷性能。
2 混合制冷剂
含有两种或以上组分的制冷剂,如R410A。具有良好的热力学性质和环保特点。
3 可燃制冷剂
如氢、碳氢化合物。适用于特定工业领域,需要特殊安全措施。
常见的制冷剂种类及其应用
R134a
广泛应用于家用冷气、汽车空调等设备,具有优秀的制冷性能和环保性质。
R32
被认为是环保制冷剂,逐渐替代R410A在空调和热泵中的应用。
R404A
用于商业制冷、冷藏车和超市冷冻设备,具有良好的制冷效果。
载冷剂的定义和作用
载冷剂是一种能够转移和传递热量的介质,将热量从热源转移到制冷剂上, 并在其它位置释放热量。
载冷剂的分类和特点
1
水
作为常见的载冷剂,其热容量和导热性都很高。广泛应用于工业制冷和暖通空调 系统。
螺杆机制冷剂、载冷剂、冷冻机油1
第二章制冷剂载冷剂冷冻机油目的:通过对制冷剂、载冷剂、冷冻机油的了解;正确使用制冷剂、载冷剂、冷冻机油。
第一节制冷剂1,什么是制冷剂以及制冷剂的作用:制冷剂:就是在制冷系统中能够循环变化的物质,也叫工质。
制冷过程就是制冷剂在循环过程中发生相变时(蒸发或冷凝)吸收或释放热量来达到热量从低温部分转移到高温部分。
2,制冷剂的安全、环境特性毒性危害分类:分A、B两类。
A类,无毒性或低毒性;B类,高毒性。
燃烧性危害程度分类:分1、2、3类。
分别为:不可燃、有燃烧性、有爆炸性。
臭氧消耗潜能值ODP:表示制冷剂消耗大气臭氧分子潜能的程度。
选用R11的值作为标准值1.0。
温室效应潜能值(全球变暖潜能值)GWP:是衡量制冷剂对气候变暖的影响值。
选用二氧化碳的温室效应潜能值为标准值1.0。
例:毒性危害和燃烧性危害程度分类 ODP GWPR11 A1 1.0 4600 R12 A1 0.82 10600 R744(CO2) A1 0 1R717(氨) B2 0 1R22 A1 0.034 1900 R134a A1 0 16003,常用制冷剂1)氨(NH3 R717)标准沸点-33.4℃,凝固温度-77.7℃。
有较好的热力性质和热物理性质;压力适中,单位容积制冷量大,粘性小,流动阻力小,比重小,传热性能好;价格便宜、易获得。
毒性大,易燃易爆,有强烈刺激性气味,对食品易产生污染;空气中氨的容积浓度达到0.5~0.6%时,人在其中停留半小时就会引起中毒;容积浓度达到11~14%时,可以燃烧;容积浓度达到16~25%时,遇明火可以引起爆炸;氨在高温(260℃)时会分解出氢气(H2),遇空气及明火会产生强烈的爆炸;氨系统必须安装空气分离器,及时排放系统中的空气及其它不凝性气体。
氨极易溶于水,可以与水以任意比例互溶,因此在氨系统中不会产生冰塞,可以不加干燥过滤器;但有水存在,极易腐蚀金属,并提高蒸发温度;纯氨不腐蚀钢、铁,但含水时会腐蚀锌、铜及铜合金(除磷青铜),因此在氨制冷机及系统中不允许使用铜及铜合金部件(包括压力表,氨压力表必须标有“氨”字样),只有个别起耐磨、密封的部件才可以使用高锡磷青铜,如活塞机的小头衬套和轴封。
第三讲-制冷剂与载冷剂
制冷剂与载冷剂
⑸、无机化合物
编号 R7XX
无机化合物的分子量
氨
R717
举例 二氧化碳 R744
水
R718
制冷剂与载冷剂
5、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
丙烯 (C3H6) R1270
制冷剂与载冷剂
⑶、 共沸(液体)制冷剂
组成
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 相变时对应的蒸发温度和冷凝温度保持不变。
编号 举例
R5XX R500
R502
质量百分比 = R152a/R12(26.2/73.8) = R22/R115 (48.8/51.2)
制冷剂与载冷剂
表2-4 中国制冷空调和化工行业最终淘汰消耗臭氧层物质时间表
行业 家用制冷设备
汽车空调器 工商业制冷设备
化工生产
消耗臭氧层物质 CFC11 CFC12 CFC12 CFC11 CFC12 CFC11 CFC12 CFC113
完全淘汰时间(年) 2010 2010 2002 * 2002 * 2006 * 2010 2010 2006
ts≤ -60℃ 2.0 MPa<Pc<4.0MPa R13、R23、R14、 R503和甲烷、乙烷。 适用于-60℃以下的低温 制冷装置及复叠式制冷 的低温部分。
制冷剂与载冷剂
4、 制冷剂的编号表示方法
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三、常用制冷剂的特性
目前使用的制冷剂已达70~80种,并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调 制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种: 1.氨(代号:R717)
氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃,标准蒸 发温度为-33.3℃,在常温下冷凝压力一般为1.1~1.3MPa,即使当夏季冷却水温高 达30℃时也决不可能超过1.5MPa 。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。
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总上所述,氨作为制冷剂的优点是:易于获得、价格低 廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶 解于油、流动阻力小,泄漏时易发现。其缺点是:有刺 激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸,对铜及铜合金有腐 蚀作用。
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2.氟利昂-12(代号:R12)
R12为烷烃的卤代物,学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置 中使用较为广泛的中压中温制冷剂。R12的标准蒸发温度为-29.8℃,在 常温下冷凝压力一般为0.78~0.98MPa,凝固温度为-155℃,单位容积标准 制冷量约为288kcal/m3。 R12是一种无色、透明、没有气味,几乎无毒性、不燃烧、不爆炸, 很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80%时才会使人窒息。但与 明火接触或温度达400℃以上时,则分解出对人体有害的气体。 R12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物,但其吸水性极 弱。因此,在小型氟利昂制冷装置中不设分油器,而装设干燥器。同时规 定R12中含水量不得大于0.0025%,系统中不能用一般天然橡胶作密封垫 片,而应采用丁晴橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则,会造成密封垫片的膨 胀引起制冷剂的泄漏。
人类进行的可怕的报复。大自然是决不会因人类的无知而原谅人类 的。
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1.什么叫温室效应:
全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气,地球的地面平均温度应 为-18℃。这33℃大体就是因为地球有大气,像一条被子一样,造成大 气温室效应之故。 世界上,宇宙中任何物体都辐射电磁波,物体温度越 高,辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约6000℃,它发射的电磁波 长很短,称为太阳短波辐射(其中包括从红到紫色的可见光)。地面在接 受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地 球发射的电磁波长因为温度较低而较长,称为地面长波辐射。 短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的:大气对太阳短波 辐射几乎是透明的,却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐 射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气温度比地面 更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。 地面接受到逆辐射后就会升温,或者说大气对地面起到了保温作用。这 就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用,很类似于种植花 卉的暖房顶上的玻璃(因此温室效应也称暖房效应或花房效应)。因为玻 璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。
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3.氟利昂-22(代号:R22)
R22也是烷烃的卤代物,学名二氟一氯甲烷,标准蒸发温度约为-41℃ ,凝固温度约为-160℃,在常温下冷凝压力同氨相似,单位容积标准制冷 量约为454kcal/m3。 R22的许多性质与R12相似,但化学稳定性不如R12,毒性也比R12稍 大。但是,R22的单位容积制冷量却比R12大的多,接近于氨。当要求- 40~-70℃的低温时,利用R22比R12适宜,故目前R22被广泛应用于- 40~-60℃的双级压缩或空调制冷系统中。
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为保护环境,国际公约强制规定:目前制冷空调业大量使 用的制冷剂氟利昂(R22)将全面禁用。发达国家必须在 2030年前全面禁用,发展中国家也不迟于2040年,世界各 国的制冷空调巨子都在抓紧研发寻找对臭氧层无破坏的新 冷媒,而国内空调企业也已开始试产新冷媒空调。
据了解,在家用制冷空调行业,目前普遍使用的制冷剂是 属于HCFC的R22,这种制冷剂的大量使用破坏了高空臭氧 层,从而导致全球变暖。相比之下,环保型的新冷媒 R410a,对臭氧层的破环率为零,制冷、制热效率高,能 使空调器能效比升高约10%,被国际制冷界认为是目前家 用空调的最佳冷媒。
第三节 制冷剂
制冷剂又称制冷工质,它是在制冷系统中不断循环并通过其本身 的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷 却介质(水或空气等)的热量而汽化,在冷凝器中将热量传递给 周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果 、经济性、安全性及运行管理,因而对制冷剂性质要求的了解是 不容忽视的。
目前的替代路线主要有:以美国、日本为代表的HFC-134a,以德国为代 表的碳氢化合物和一些过渡性的混合制冷剂等. HFC-134a已进入商业化 生产和实用阶段,但必须使用专用润滑油和压缩机,生产线也需改造, 且温室效应还较高. 从长远看来尚不理想. 碳氢化合物天然存在,环境性能好,能效较高, 在德国的使用呼声较高,但其可燃易爆性始终是推广使用中必须解决的 问题,且异丁烷也需使用专用压缩机. 混合制冷剂有多种,如杜邦公司 开发的过渡性替代物MP系列三元混合物和清华大学开发的THR01等. 这些 混合制冷剂具有热工性能好,与CFC12及其矿物油兼容、设备基本不用改 动等优点,所以可以作为直接灌注式的替代物. 但其中含HCFC,将来也 在禁用之列.
4.四氟乙烷(代号:R134a)
R134a不含氯原子,标准蒸发温度约为-26.5℃,凝固温度约为-160℃ ,在常温下冷凝压力0.771Mpa。
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由于对臭氧层有破坏作用,《蒙特利尔议定书》规定禁用惯用的CFC 和HCFC类物质. 以制冷剂CFC-12为例,发达国家已于1995年底禁止生产 和使用.
400×10-9,换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310x10-9,仅为2.5毫 米。氟里昂有许多种,但大气中含量最多的氟利昂12也只有400×10-12 ,换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体含量之少。也正
因为如此,所以人为释放如不加限制,便很容易引起全球迅速变暖。
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一、对制冷剂性质的要求
1.临界温度要高,凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高,便于用一 般的冷却水或空气进行冷凝;凝固温度低,以免其在蒸发温度下凝固,便于满足较低温度的制 冷要求。
2.在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。
3.压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力,以防空气渗入制冷系统中 ,从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高(一般≯12~15绝对大气压),以减少制冷设备承受 的压力,以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。 4.单位容积制冷量qv要大。这样在制冷量一定时,可以减少制冷剂的循环量,缩小压缩机 的尺寸。 5.导热系数要高,粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数,降低其在系统中的流动 阻力损失。 6.绝热指数k要小。由绝热过程中参数间关系式可知,在初温和压缩比相同的情况下, K↑→T2↑。可见,k小可降低排气温度。 7 .具有化学稳定性。不燃烧、不爆炸、高温下不分解、对金属不腐蚀、与润滑油不起化学 反应、对人身健康无损无害。 8.价格便宜,易于购得。且应具有一定的吸水性,以免当制冷系统中渗进极少量的水分时 ,产生“冰塞”而影响正常运行。
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2.温室效应源自温室气体
不是每种气体都强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气 体称为温室气体,主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂 以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射,其中只有 一个很窄的长波辐射区段吸收很少,因此称为“窗区”。地球正是通过 这个窗区把从太阳获得的热量中的70%又以长波辐射形式返还宇宙空间 ,以维持地面温度不变。温室效应正是因为人类活动增加了温室气体的 数量和品种,而使这70%的数值下降,留下的余热使全球变暖的。 二氧化碳等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强,但它们在大气 中的数量却极少。如果把压力为一个大气压,温度为0℃的大气状态称为 标准状态,那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态,它的厚度是 8000米。目前大气中二氧化碳的含量为355克/米3,即百万分之三百五 十五。把它换算到标准状态,将是2.8米厚。在8000米厚的大气中就占2 .8米这一点点。甲烷是1.7克/米3,相应是1.4厘米厚。臭氧浓度是
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人类诞生几百万年以来,一直和自然界相安无事。因为人类的活动 能力,也就是破坏自然界的能力很弱,最多只能引起局地小气候的 改变。 但是工业革命以来就不一样了。因为工业化意味着大量燃烧煤和石 油,意味着向地球大气排放巨量的废气。1.其中二氧化碳气体会造 成大气温室效应,使全球变暖,极冰融化,海平面上升;2.二氧化 硫和氮氧化合物可以形成酸雨;3.氯氟烃气体能破坏高交臭氧腰, 造成南极臭氧洞。4.此外,工业化排放的污染气体也使人类聚居的 城市成了浓度特高的大气污染岛……人类在发展经济,改善生活质 量的同时,无形中闯下了弥天大祸。这些弥天大祸看起来是“天灾 ”,却不折不扣是人类自己造成的“人祸”。这也就是地球大气对
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氟利昂是有目前制冷装置的制冷剂,是一种含氟的对环 境有害的物质,它破坏臭氧层,造成了臭氧层的消减。 事实上这种观点并不完全对。因为破坏臭氧层的的确属 于氟利昂,但并不是所有的氟利昂都破坏臭氧层。 什么是氟利昂呢?氟利昂是烷烃的卤代物,是由氟、氯 和溴原子代替烷烃中全部或部分氢原子而形成的新的化 合物的统称,这些新的化合物的性能是由其中所含氟、 氯、溴所决定的,且随氟、氯、溴原子的个数而变化。 氟利昂所含的氟原子的个数愈多,对人体愈无害,对金 属的腐蚀性愈小,氟利昂用"R"和后面的数字表示,如 氟利昂11即R11。
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二、制冷剂的一般分类
根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低, 一般分为三大类: 1.低压高温制冷剂 冷凝压力Pk≤2~3Kg/cm2(绝对),T0 >0℃