05第二章 制冷剂与载冷剂(4)
第二章 制冷剂、载冷剂、蓄冷剂和润滑油
2．物理化学性质的要求 (1)制冷剂粘度和密度要小，以减少系统中的流 动阻力。 (2)制冷剂应有较强的换热效率，并能提高其换 热效率。 (3)具有一定吸水性，以免系统形成冰塞。 (4)具有化学稳定性，在工作压力、温度范围内 不燃烧、不爆炸，高温下不分解，小腐蚀金属、非 金属，与润滑油不起化学反应。 (5)对人的健康无害，无刺激作用。 (6)在半封闭和全封闭压缩机中，电动机绕组与 制冷剂和润滑油接触要求有很好的绝缘性能。 3．经济要求 ， 制冷剂易得到，而且价格要便宜。
（二）常用载冷剂 根据不同的载冷温度和载冷剂的凝固点，常用 的载冷剂有水、无机水溶液或有机物。 1．水 水是一个非常好的载冷剂，但由于其凝 固点温度是0℃，所以只能作为空调中6～7℃的冷水 来使用。 2．无机盐水溶液无机盐水溶液可用作小于0℃ 的载冷剂。常用的盐水是由氯化钠、氯化钙和氧化 镁配制成的溶液。 3．有机盐载冷剂 有机盐载冷剂有甲醇（冰点为-97℃），乙醇 (冰点为-117℃)。甲酵、乙醇易燃烧，在使用地应 设置消防器具。
二、润滑油的性质 1．粘度 粘度是一项主要指标。粘度大会使摩 擦功率增大，粘度小不能建立润滑所需的油膜。在 制冷压缩机中应使用粘度随温度变化小的润滑油。 2闪点 润滑油被加热到其蒸汽与明火接触发生 闪光的晟低温度，称为闲点。闪点可引起油变质碳 化、着火与爆炸。R12、R22、R717压缩机润滑油闪 点应在160~170℃以上。
（二）对制冷剂的要求 1．热力学性质的要求 (1)在标准蒸发温度下的压力应高于或接近 大气压力，以免空气进入系统。 (2)在工作温度范围内的制冷剂冷凝压力不 宜过高，阻免设备的强度要求提高，而且导致 压缩机功耗增加。 (3)制冷剂的单位容积制冷量要大，可减少 制冷剂的循环量， 可缩小压缩机的体积，但 小型压缩机和离心式制冷压缩机例外。 (4)制冷剂临界温度要高些，即在常温下能 够液化。同时其凝固温度要低些，以获得较低 蒸发温度。
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。
第二章制冷剂和载冷剂ppt课件
例：氨NH3——R717
XX为无机物的分子量
水H2O——R718
二氧化碳CO2——R744
(二)氟利昂(卤代烃)
氟利昂是饱和烃类(饱和碳氢化合物)的卤族衍生 物的总称。
分子式：CmHnFxClyBrz （满足2m+2=n+x+y+z）
1）命名法一：R (m-1)(n+1) (x)B(z)
一、对制冷剂的基本要求
(一)热力学方面的要求
1.制冷效率高 选用制冷效率较高的制冷剂可以提高制冷的经济 性。 2.蒸发压力和冷凝压力适中 蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力； 冷凝压力：不宜过高，一般不超过1.2～1.5Mpa。
3.q0和qv大 q0大：获取相同的制冷量时，可减少制冷剂的循 环量； qv大：压缩机尺寸小，设备小，可减少材料消耗 和投资。
一样使用。
R500、R502混合制冷剂性质。
1．R500
R500制冷剂是由质量百分比为73.8％的R12和 26.2％的R152a组成。与R12相比，使用同一台压缩 机其制冷量提高约18％。在大气压力下的蒸发温度 为-33.3℃。
2．R502制冷剂
R502制冷剂是由质量百分比为48.8％的R22和 51.2％的R115组成。它与R22相比，采用R502的单级 压缩机，制冷量可增加5％～30％；采用双级压缩机， 制冷量可增加4％～20％，在低温下，制冷量增加较 大。在相同的t0和tk下，压缩比较小，排气温度比 R22低15～30℃。在相同的工况下，R502比R22的吸入 压力稍高，而压缩比又较小，故压缩机的容积效率提 高，在低温下更为有利。
3.化学稳定性好： 对金属和非金属材料不腐蚀。 注意对制冷系统设备及管道、密封材料选择。 氨：对金属有腐蚀作用，对非金属腐蚀很小。选 用无缝钢管，普通橡胶； 氟利昂：对非金属有腐蚀作用，对金属腐蚀小。 选用铜管或无缝钢管，特殊橡胶。
制冷剂和载冷剂
三、常用制冷剂的性质
1．氨(R717) a、 氨单位容积制冷量大，压力适中。 常温下Pk< 1．5MPa；当 to >—33．4℃ 时，P0>1个大气压。 b、氨与水可以任何比例互相溶解，不会引起结冰而堵塞管道 通路。但水分会使to升高，并对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作 用，故液氨中含水量不超过0．2％。 c、氨难溶于润滑油的制冷剂，因此，氨制冷系统中的管道和 换热器的热表面上会积有油膜，影响传热效果。 d、氨有毒。当空气中氨的容积浓度达0．5％—0．6％时，人 停留半小时就会引起中毒。 e、氨具有可燃性，在16％～25％时遇明火会有爆炸危险； 目前，规定氨在空气中的浓度不应超过20mg／m3。 f、氨的绝热指数较高，使压缩机的排气温度较高。 g、氨价格便宜。
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
1) 氟利昂12(CF2Cl2 ) a、R12五色、无味，毒性小。在标准大气压下其蒸发温度为- 29．8℃； b、水在R12中的溶解度很小，为防止冰塞现象，R12产品中的 含水量不得超过0．0025％； c、R12能够与润滑油以任意比例互相溶解 ； d、R12极易渗漏且不易被发现，所以要求制冷系统有足够的 密封性。 R12目前广泛应用于中、小型制冷装置，如电冰箱、空调器 和去湿机等。
第二章 制冷剂和载冷剂
第一节 制 冷 剂
一、对制冷剂的要求
1、制冷剂冷凝压力不太高 ；蒸发压力不低于大气压力 ； 2、单位容积制冷量要大 ，以缩小压缩机的尺寸 ； 3、制冷剂的临界温度要高 ，而凝固温度要低 ； 4、制冷剂的粘度和密度应尽可能小，以减少流动阻力； 5、导热系数要大，以提高热交换设备的传热系数，减少传热面积； 6、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； 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。
第2章 制冷剂及载冷剂
2m+2=n+x+y+z
氟利昂的代号用“R×××B×”表示。 第一位数字m-1，该值为零时则省略不写， 第二位数字为n+1；第三位数字为x；第 四位数字为z，如为零时，与字母“B”一 起省略。
3、烷烃类（碳氢化合物） 烃类制冷剂有烷烃类制冷剂（甲烷、 乙烷），链烯烃类制冷剂（乙烯、丙烯） 等。从经济观点看是出色的制冷剂，但 易燃烧，安全性很差，用于石油化学工 业。
CFC11的替代物
HCFC123的臭氧(03)层耗减潜能 ODP=0.02，全球变暖潜能GWP=29，属 HCFCs物质。目前重通、约克、特灵均 有离心式冷水机组产品。
2.2.2
CFC12的替代物
1、HFC134a（C2H3F4） 该物质ODP=0，GWP=420，国内外 已广泛使用，目前国内尚不能批量生产。 西安近代集团与西藏金珠集团已合资建设 年产5000吨的HFC134a生产厂，1999年 开工，2002年投产；另杭州氟化工研究 所可小批量供应。HFC134a热力性质与 CFC12很接近，两者可兼容，其充注量 比CFC12少20％左右。
目前使用较多的几种共沸制冷工质， 主要是R507，其组成和沸点如下表：
代 号 组 分 组 成 相对 分子 质量 98.9 沸点 共沸温 各组分 /℃ 度/℃ 的沸点 /℃ 46.7 -48.8/ -47.7
R507 R125 50.0/ 50.0 / 143a
特点：
1、在一定的蒸发压力下蒸发时，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。
(二)非共沸混合制冷工质
非共沸混合制冷工质没有共沸点。 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。图2-5表 示了非共沸制冷工质的温度一质量分数 (T-w)图。
空气调节用制冷技术课后部分习题答案
空气调节用制冷技术课后部分习题答案制冷技术作业第一章 蒸汽压缩式制冷的热力学原理 练习题-6 (1) 压焓图hl g PR22(2) 中间压力MPa 11.00=p ; MPa 4.1=k pMPa 39.04.111.00=⨯=⋅=k m p p p(3)各状态点主要参数低压压缩机质量流量kg/s 2010.020039286.310810rL =-⨯=-==h h q M φφ低压压缩机实际输气量/s m 402.000.202010.031rL rL =⨯=⋅=v M V 由中间冷却器能量平衡，得()()69rb 75rL h h M h h M -=-kg/s 0451.02010.0237402200237rL 6975rb =⨯--=--=M h h h h M kJ/kg 4190451.0201.0402.0451*******.0rb rL 9rb 2rL 3=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h高压压缩机实际输气量()()/s .0165m 0067.0.04510201.033rb rL rH =⨯+=⋅+=v M M V(3)循环的理论耗功率()()()KW46.015352461.0322010.034rb rL 12rL th2th1th =⨯+⨯=-⋅+⋅+-⋅=+=h h M M h h M P P P第二章 制冷剂与载冷剂 练习题-2高温制冷剂为低压制冷剂，有R11, R123, R718, 适用于空调系统中温制冷剂为中压制冷剂，有R22, R717, R134a, R600, 适用于冷藏，空调系统 低温制冷剂为高压制冷剂，有R744, 适用于复叠制冷低温级，跨临界循环第三章 制冷压缩机 练习题-3 (1) 压焓图hl g PR22(2) 各状态点主要参数kg/s 0402.0237411745111r1=-=-==h h q M φφkg/s 0864.02373991478222r2=-=-==h h q M φφkJ/kg 403.086400402.0399.086404110402.02192611=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h压缩机理论输气量()()()/s m 0173.02453.0/52.31245.00-44.80.09680.086400402.03V 121h =⨯⨯+=+=ηv M M V(3)压缩机理论输入功率()()()KW 502.9547864.00402.0012r2r1th =⨯+=-⋅+=h h M M P 压缩机输入功率().4226KW 128.09.02453.0/352.10513.0948.0502.95em i thin =⨯⨯⨯-==ηηηP P制冷系数COP90.614226.12147in21=+=+=P COP φφ(4)()KW 0050.125402.0051_5r1th1=⨯=-⋅=h h M P056.48.09.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.17e m i th111=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP ()KW 016.8344.0864081_8r2th2=⨯=-⋅=h h M P764.18.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.314m m i th222=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP 628kW6.98.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.3.809.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.1em i th1e m i th1in =⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯-=+=∑ηηηηηηP P P (5)第一类方案初投资小，运行费用高 第二类方案初投资大，运行费用低第四章 制冷装置的换热设备第五章 节流装置和辅助设备 练习题-1第六章 蒸气压缩式制冷装置的性能调节 练习题-2 (1) 已知()c e Q e ,e t t f Q = (1) ()c e P in ,in t t f P = (2) ()ain c Qc ,c t t f Q '= (3) ()w in e Qe ,e t tf Q '= (4) in in c P Q Q += (5)联立上述5式子，以t ain , t win 为已知量，其余参数Q e ,Q c ,P in ,t e ,t c 为未知量，可得到压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性()w in ain P in ,in t t f P ''= (6) ()w in ain Qe ,e t tf Q ''= (7)带入冷却水出水温度，消去冷却水进水温度，上式可写为，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w e ain P in ,in t M Q t f P (8) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w eain Q e ,e t MQ t f Q (9) 上述两式中的Mw 可由该制冷机的名义工况和压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性确定()()()in wout w win ain Qin wout w ew ,e t t c t t f t t c Q M -⋅''=-⋅=(10)将(10)带入(8-9)，(8-9)中以t ain , t wout 为已知数，P in , Q e 为未知数联立求解，可得到不同出水温度时，系统性能。
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。
制冷剂与载冷剂
制冷剂与载冷剂制冷剂是制冷机中的工作介质，故又称制冷工质。
制冷剂在制冷机中循环流动，在蒸发器内吸取被冷却物体或空间的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给周围介质而被冷凝成液体，制冷系统借助于制冷剂状态的变化，从而实现制冷的目的。
载冷剂又称冷媒，是在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。
载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体或空间的热量，再返回蒸发器重新被冷却，如此循环不止，以达到传递制冷量的目的。
本章主要介绍制冷剂必备的特性以及常用制冷剂和载冷剂的主要性质。
2.1 制冷剂蒸气压缩式制冷系统中的制冷剂是一种在系统中循环工作的，汽化和凝结交替变化进行传递热量的工作流体。
系统中的制冷剂在低压低温下汽化吸热（实现制冷），而在高压高温下凝结放热（蒸汽还原为液体）。
有适宜的压力和温度，并满足一定条件的可作为制冷剂的物质大约有几十种，常用的不过十几种。
在空调、冷藏中广泛使用的制冷剂不过几种。
2.1.1制冷剂的种类与编号2.1.1.1制冷剂的种类与分类可作为制冷剂的物质较多，其种类如下：1）无机化合物，如水、氨、二氧化碳等。
2）饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，俗称氟利昂，主要是甲烷和乙烷的衍生物，如R12、R22、R134a等。
3）饱和碳氢化合物，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R502等。
6）非共沸混合制冷剂，如R407C等。
通常按照制冷剂的标准蒸发温度，将其分为三类，即高温、中温和低温制冷剂。
所谓标准蒸发温度，是指在标准大气压力下的蒸发温度，也就是通常所说的沸点。
1）高温（低压）制冷剂：标准蒸发温度t s＞0℃，冷凝压力Pc≤0.2～0.3MPa。
常用的高温制冷剂有R123等。
2）中温（中压）制冷剂：0℃＞t s＞-60℃, 0.3MPa＜Pc＜2.0MPa。
常用的中温制冷剂有氨、R12、R22、R134a、丙烷等。
3）低温（高压）制冷剂：t s≤-60℃。
第2章制冷剂与载冷剂
代号
R14
R11 R12 R13 R113 R114
R23 R32 R152a R134a
R21 R22 R123
R40 R30
R10
化学 名 称
四氟化碳
三氯氟甲烷 二氯二氟甲烷 氯三氟甲烷 1，1，2—三氯三氟乙烷 1，2—二氯四氟乙烷
三氟甲烷 二氟甲烷 1，1—二氟乙烷 1，1，1，2—四氟乙烷
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
第2章 制冷剂与载冷剂
4. 非共沸(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(%))
丙烯 (C3H6) R1270
第2章制冷剂与载冷剂
饱和碳氢化合物类制冷剂 ）
制冷剂代号 化学名称
R50 R170 R290 R600 R600a
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 异丁烷
化学分子式
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH（CH3）3
第2章制冷剂与载冷剂
第2章 制冷剂与载冷剂
（HFC134） ④ 氢氯氟烃（HCFC），烷烃中氢原子部分被氯和氟原子所取代，如
CHF2Cl。 （HCFC22） ⑤ 氢氯烃（HCC），烷烃中氢原子部分被氯原子所取代，CH3Cl。
（HCC40） ⑥ 全氯代烃（CC），烷烃中氢原子完全被氯原子所取代，如CCl4。
（CC10）
第2章制冷剂与载冷剂
第2章 制冷剂与载冷剂
卤代烃 分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2
制冷剂、载冷剂及润滑油课件
第二章 制冷剂与载冷剂 润滑油
本章目标
1 明确制冷剂、载冷剂以及润滑油的含义及功能 2 掌握制冷剂、载冷剂以及润滑油的选择原则 3 掌握制冷剂的命名方法 4 了解常用的制冷剂、载冷剂以及润滑油 5 了解制冷剂替代问题及未来研究方向
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第二章 制冷剂与载冷剂 润滑油
氨：R717 水：？ 二氧化碳：？
2.2.5 制冷剂命名
2.氟里昂
➢简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z) 氟里昂的分子式CmHnFxCLyBrz 例：CHF2CL可写成? 数值为零时省去，写同分异构体则在其最后加小写英文字 母以示区别。
2.2.5 制冷剂命名
3、烃类（碳氢化合物）
◆烷烃类命名方法:
制冷剂的危害
20世纪80年代 氟利昂破坏臭氧 层
1987年 尔协议 1991年 议
蒙特利 京都协
现今制冷剂的发展
主要研制对环境 危害比较小的替 代工质
2.2.2替代的必要性
2.2.2替代的必要性
2.2.2替代的必要性
2.2.3评价指标
☼ Ozone Depletion Potential 以CFC-11的值1.000作基准，来表示制冷剂消耗大气臭 氧分子潜能的程度。
2.2.4作为制冷剂应符合的要求
1.热力学性质方面
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 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
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。
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。
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➢ 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。
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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；
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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
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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。
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七、常用的制冷剂
无机物（氨）
应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－
77.9℃； 有较好的热力学性质和热物理性质。单位容积制冷能力 大，蒸发压力和冷凝压力适中，制冷效率高； 对环境友好。ODP值和WGP值为0； 有毒，可燃，安全分类B2； 与水互溶，但要求液氨含水量不超过0.12％； 对材料有限制，不允许使用铜及铜合金； 在矿物油中溶解度小。
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氟里昂（R134a） 热工性能接近R12，可作为其替代物。 R134a不含氯原子Cl，其ODP=0，但GWP=1300； 标准沸点为-26.5℃，-15℃时蒸发压力为0.164 MPa，+30℃时冷凝压力为0.770MPa； 绝热指数为1.11，在相同工作参数下压缩机排气 终温与R12相近，压缩机气缸无需用水冷却； 对普通橡胶有更强的易膨胀湿润特性，所以密封 材料宜采用氢化丁腈橡胶、氯化橡胶； 对润滑油有特殊要求，不与一般润滑油亲和，常 采用聚酯合成润滑油（POE）或烷基苯润滑油 （AB）
碳氢化合物(烃类) [Hydrocarbon] 烷烃类
编号 与氟利昂编号方法相同
甲烷(CH4)
乙烷 (C2H6)
举例
烯烃类
R50 R170 R1150 R1270
编号 R1+氟利昂编号方法
举例 乙烯 (C2H4)
丙烯 (C3H6)
2008.1.30
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共沸(液体)制冷剂[Azeotropic Mixture Refrigerant]
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
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制冷剂的选择需要考虑哪些因素？
2008.1.30 建筑环境与设备专业
氟里昂（R123）
热工性能接近R11，排气温度低于R11； 其ODP=0.02，GWP=93，目前是替代R11的较好
的制冷剂； 有毒性，安全级别为B1； 标准沸点为27.87℃，-15℃时蒸发压力为 0.016MPa，+30℃时冷凝压力为0.110MPa；
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。
2008.1.30
建筑环境与设备专业
制冷剂与其他材料的相容性要好
对金属和其他材料，如橡胶、塑料等无腐蚀与侵蚀 作用。（氨制冷机中对铜有特殊要求；橡胶、塑料 的溶解和膨润作用。）
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冷凝压力太高引起下列问题
压缩机、冷凝器等处于高压下工作，设备强度
要求高，导致壁厚增加，造价上升； 制冷剂泄漏的可能性增大； 冷凝压力过高，必然增大压缩机的耗功量。
2008.1.30
建筑环境与设备专业
单位容积制冷量要大
制冷剂的单位容积制冷量qv大，相同制冷量， 相同工况下，压缩机尺寸越小。
热力性能 物理化学性能 安全性 环境保护（可持续发展）
臭氧层破坏 温室气体排放
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二、制冷剂热力学性质
制冷效率要高
选用制冷效率高的制冷剂可以提高制冷 的经济性
蒸发压力和冷凝压力适中
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。
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燃烧性
按最低燃烧极限（LEL）值分为1、2、3三类。 最低燃烧极限（LEL）：能够在制冷剂与空气的
均匀混合物中传播火焰的制冷剂最小浓度。 (25 ℃ 、101kPa，体积百分比) 第一类：在18℃、101kPa大气中无火焰传播的 制冷剂。 第二类：在21℃、101kPa条件下，LEL值 >0.1kg/m3、燃烧热低于19000kJ/kg的制冷剂。 第三类：在21℃、101kPa条件下，LEL值 ≤0.1kg/m3、燃烧热大于19000kJ/kg的制冷剂。
2008.1.30
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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； 空气等不凝性气体进入系统后，还会造成压缩 机排气压力升高，压缩机的耗功量增加。
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非共沸(液体)制冷剂[Nonazeoropic Mixture Refrigerant]
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
举例
R4XX R407c R32/R125/R134a(23:25:52(%)) R404a R125/R143a/R134a(44:52:4(%))
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低毒性
高毒性A3B3A2源自B2A1B1
六、制冷剂命名
无机化合物：简写为R7（） 卤代烃（氟利昂）和其他烷烃类：简写为： R(m-1)(n+1)(x)B(z) 非共沸混合物：简写为R4（） 共沸混合物：简写为R5（） 非饱和碳氢化合物：简写为R（）
2008.1.30
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R407c
由R32/R125/R134a按质量百分比23%/25%/52%组
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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 次转轨。（效率、安全问题） 第二阶段：从1930年到1990年，主要采用CFCs和HCFCs等 合成制冷剂。使用了40多年后，发现这些制冷剂破坏臭 氧层。出于环保的需要，不得不被迫实现第二次转轨。 （环保问题） 第三阶段：从1990年至今，进入以HFCs制冷剂为主的时 期，兼顾寻找替代物。（环保问题） 目前，由于HFCs制冷剂的GWP大都在1000以上，国外有些 专家担忧，会不会过了若干年后，又发现HFCs制冷剂有 什么新的问题，又重蹈第二阶段的错误。
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氟利昂
氢、氟、氯原子数对其性质影响很大。
CCl4(R10)
Chlorine: 氯 Fluorine: 氟 Carbon: 碳 Hydrogen: 氢
氯氟烃CFC 含氢氯氟烃 HCFC
可燃性增大
CH4 (R50) 氢氟烃HFC
2008.1.30
CF4 (R14)
但不是绝对的
临界温度要高，凝固温度要低
2008.1.30
临界温度高，便于用一般冷却水或空气进行 冷却； 制冷循环的工作区越远离临界点，制冷循环 节流损失越小，制冷系数较高 凝固温度低可以得到较低的蒸发温度。
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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；
第二章 制冷剂与载冷剂
本章内容
§2-1 制冷剂 §2-2 载冷剂
学习要求
掌握常用制冷剂的性能； 掌握常用载冷剂的性能；
熟悉制冷剂的表达方式；
了解制冷剂的种类；
了解制冷剂、载冷剂的应用趋势。
2008.1.30
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第一节 制冷剂
什么是制冷剂？
制冷剂——在制冷装置内完成 热力循环制冷的工作物质。
制冷剂的导热系数、放热系数高
可以减少蒸发器、冷凝器的传热面积，缩小设备尺 寸。
制冷剂的密度、粘度要小
可减少制冷剂管道口径和流动阻力。
2008.1.30
建筑环境与设备专业
四、制冷剂的其他性质
制冷剂应无毒，不燃，不爆炸，价廉易得
制冷剂与大气环境
ODP(Ozone
Depletion Potential)：大气臭氧 层消耗潜能值。以R11为基准值，人为规定其 值为1.0； GWP(Global Warming Potential)：全球变暖 潜能值。以CO2为基准值，人为规定其值为1.0。
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氟里昂（R22）
无毒、无味、不燃不爆、热稳定性好； 对臭氧层稍有破坏，ODP=0.034，GWP=1900，是目
前通用的过渡制冷剂，但最终会被淘汰。 工作压力适中，标准沸点为-40.8℃；单级压缩制 冷蒸发温度可达-40℃； R22在-15℃时的蒸发压力为0.295MPa，+30℃时冷 凝压力为1.19MPa,属中压中温制冷剂； 易溶于环烃族润滑油。但低温时有限溶于润滑油； 溶水性较强，系统中含水较多时会发生“冰塞”； 对天然橡胶有侵蚀作用，在R22装置中一般采用氯 丁橡胶、尼龙和氟塑料作密封材料。
[Halocarbon Refrigerants]