2第二章 制冷剂与载冷剂
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。
冷热源工程课件-制冷剂及载冷剂
2.3载冷剂
2.3载冷剂
2.1制冷剂
(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）
毒性非常低，不可燃，安全。 与矿物润滑油不相溶。 化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干 燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。
2.1制冷剂
(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）
沸点23.8℃，凝固点-111℃。 毒性比R12更小，安全。 水在R11中的溶解能力与R12相接近。 对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。
a
2.1制冷剂
水分在一些制冷剂中的溶解度（25℃） 制冷剂 溶解度 制冷剂 溶解度 制冷剂 溶解度 代 号 (质量%) 代 号 (质量%) 代 号 (质量%) R11 0.0098 R124 0.07 R290 na R12 0.01 R125 0.07 R500 0.05 R22 0.13 R134a 0.11 R502 0.06 R23 0.15 R142b 0.05 R600a na R32 0.12 R143a 0.08 R123 0.08 R152a 0.17
冷热源工程
第2章 制冷剂及载冷剂
本章主要内容 2.1制冷剂 2.2CFCs的使用与替代 2.3载冷剂
2.1制冷剂
2.1制冷剂
2.1制冷剂
2.1制冷剂
几种共沸制冷剂的组成和沸点 代号 组分 质量成分 分子 沸点 共沸 各组分的
量 (℃) 温度 沸点(℃)
R500 R12/152a 73.8/26.2 99.3 -33.5 0 -29.8/-25 R501 R22/12 84.5/15.5 93.1 -41.5 -41 -40.8/-29.8 R502 R22/115 48.8/51.2 111.6 -45.4 19 -40.8/-38 R503 R23/13 40.1/59.9 87.6 -88.0 88 -82.2/-81.5 R504 R32/115 48.2/51.8 79.2 -59.2 17 -51.2/-38 R505 R12/31 78.0/22.0 103.5 -30 115 -29.8/-9.8 R506 R31/114 55.1/44.9 93.7 -12.5 18 -9.8/3.5 R507 R125/143 50.0/50.0 98.9 -46.7 -46.7 -48.8/-47.7
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 628kW 6.98.09.0)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) ()win 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()win ain P in ,int t f P ''= (6) ()win 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 eain P in ,in t MQ 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。
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。
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。
制冷原理与装置-制冷剂与载冷剂
3.非共沸制冷剂的简写符号为R4( )，如： R400,R401,等。 4.共沸制冷剂的简写符号为R5( ),如： R500,R501,等。 5. 环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物其简写 符号规定：环烷烃及环烷烃的卤代物用字母 “RC‘’开头，链烯烃及链烯烃的卤代物用字母 “R1”开头，其后的数字排写规则与氟利昂及 烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。 6.有机氧化物、脂肪族胺，他们用R6开头， 其后的数字是任选的。例如，乙醚为R610， 甲酸甲酯为R611，甲胺为R630，乙胺为 R631。
2．燃烧性和爆炸性 各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。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。
3．安全分类 以前对制冷剂的安全性分别以毒性和可燃性 作出规定，最近国际标准 IS05149—93 和美国标 准 ANSI/ASHRAE34--92 对制冷剂的安全分类作了 较大的调整，将毒性与可燃性合在一起，规定了 6个安全等级，
3. 气化热
4. 比热容
5. 液体的密度
式中， cr 是临界密度， sb 是正常沸点时的密度， Z cr 是临界压缩因子， Tr 是对比温度， T 是正常沸点对比温度。
br
第三节 制冷剂的物理化学性质及其应用 在选用制冷剂时，除了要考虑热力性质外，还须要 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”等因素。 一、安全性 安全性对操作人员是非常重要的，尤其是在制冷机 长期连续运转的情况下，制冷剂的毒性、燃烧性和爆 炸性都是评价制冷剂安全程度的性质，各国都规定了 最低安全程度的标准，如ANSI／ASHRAEl5—1992 等。 1．毒性 • 毒性通常是根据对动物的试验和对人的影响的资料 来确定的。TLVs(Threshold Limit Values)指标作为 毒性标准， 美国杜邦公司用AEL（Allowable Exposure Limit)作为毒性标准。如这些指标的数值 为1000或1000以上，则可认为这种制冷剂是无毒的。
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
第二章 工质
11
HCFC，氢氯氟烃
7. ODP和GWP
CO2：ODP＝0，GWP＝1 CFC：ODP＝1
R11：GWP＝1500 R12：GWP＝4500 R22：GWP＝510 R123：GWP＝29 R124：GWP＝150 R141b：GWP＝150
比热尽量大：节省水泵能耗 凝固温度低于蒸发温度4~8℃，沸点高 浓度低于合晶点浓度 导热系数大：节省热交换面积 比重小、粘度小：减少泵能耗 腐蚀性小：否则需要缓蚀剂或抗腐蚀部件 无毒，化学稳定性好 价廉
28
思考题
非共沸制冷剂在制冷系统中泄漏时，哪种制 冷剂先泄漏，泄漏后对系统性能有何影响？
13
寻求新的制冷剂
9. CFCs和HCFCs工质替代
替代工作中存在的问题
热力性质差，COP下降 溶油问题 毒性问题 可燃性问题 GWP高 腐蚀性，吸水性，聚集对人体有害 GWP较大，仍可能继续被替代
14
R134a：替代工质中应用最广泛，杜邦产品
三、 制冷剂的基本热力特性
3. 概念：
ODP: Ozone Depletion Potentiality 许可条件: ODP < 0.1 GWP: Global Warming Potentiality 越小越好
10
关于ODS(臭氧层消耗物质)
CFC，氯氟烃
性能稳定，可进入平流层 只有受紫外线照射方分解出Cl离子 对臭氧层破坏作用较大
15
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PPT课件
装
SO2和CO2在历史上曾经是比较重要的制冷剂。
置
SO2毒性大，但作为重要制冷剂曾有60年历史。
CO2在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，
但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达
50年之久，1955年才被氟里昂所取代。
二、制冷剂的分类与命名
制
冷
制冷剂按其化学组成主要有三类
原
理
无机物
与
制
工商制冷行业： 透平式制冷机生产在2003 年停止CFC-11和CFC-12的新灌装； 2010
冷 年停止CFC-11和CFC-12维修补充的再灌
原 装。
理 与
泡沫行业： 2005年前完成挤出泡沫和聚氨 酯垂直/水平泡沫工艺中使用的ODS替代； 2007年前完成聚氨酯板材、管材泡沫工艺
装 中使用ODS替代； 2010年前实现聚氨酯
理
例如水解作用、分解作用等下，一些材料 才会和制冷剂发生作用。
与
➢氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨
装
润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷
置
系统中要选用特殊橡胶或塑料。
没有尽头的淘汰战
制
冷
“在没有革新性技术出现之前，
原
空调制冷剂更换就没有尽头。”
理
与
“这对企业是一种挑战。”
装
置
利益链重整
制
冷
R410a制冷剂时代，杜邦、霍尼韦尔
原
和大金过着田园牧歌般的日子。
理
他们凭借手中握有的专利权，向世界 各国空调企业收取专利费，也包括中
与
国的众多空调企业。
装
据业内人士估计，R410a制冷剂的价
置
都将使用碳氢作为制冷剂，现有空调将逐 步淘汰。
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。
制冷剂课件
二、制冷剂命名
• 非共沸混合制冷剂：简写符号为R4（）； • 共沸混合制冷剂：简写符号为R5（）； • 环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母“RC”
上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数 值不小于1000，则认为这种制冷剂是无毒的。注
意：虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是 他们在高温或是火焰作用下会分解出极毒的光 气，使用时要特别注意！
三、制冷剂的物理化学性质及其应用
三、制冷剂的物理化学性质及其应用
2 .燃烧性和爆炸性
各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的 制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇 明火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万 一必须要使用，要有防火防爆安全措施。
杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。
非共沸混合制冷剂
温度滑移（Temperature glide） 近共沸制冷剂（Near azeotropic mixture refrigerant）
五、载冷剂
在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空 间中的热量是通过一种中间介质传给制冷 剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷 剂或第二制冷剂。
优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大， 易于保持恒温；
缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与 制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。
五、载冷剂
• 在工作温度下处于液态; • 比热容要大; • 密度小; • 粘度小; • 化学稳定性好; • 不腐蚀管道和设备; • 不燃、不爆炸、无毒、对人体无害； • 价格低廉，便于获得。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
制冷系统的血液
1
2016/4/12
本章需要解决的问题
1、制冷剂在制冷系统中的作用？ 2、制冷剂选择的原则有哪些？
热力学性质、物理性质（包括溶油性）、安全性、价格
3、制冷剂的安全性分类与命名方法？ 4、主要制冷剂的基本热力性质？
氟利昂（包括CH化合物）、无机物、混合溶液，等
5、载冷剂的作用、种类？ 6、如何根据实际工作条件选择载冷剂？ 7、目前制冷系统中的制冷剂、载冷剂主要为何？ 替代分案为何？
氟乙烷)组成，由于不含氯元素，故不会破坏臭氧层；
对于采用环保制冷剂R410A的空调，习惯称为“无氟空调”， 这已是约定俗成的称呼，但其分子式中含有氟原子。
26
2016/4/12
(二) 混合溶液
–原理
调节沸点
–共沸工质：混合后沸点高于和低于各组分沸点 –非共沸工质：混合沸点在各组分之间
调节热力性能
– 水(R718)：凝固点太高，工作压力偏低 – 空气(R729),
氧气(R731), 氢气(R702)
2016/4/12
31
– CO2(R744)：
自然工质，无毒、无臭、无污染、不爆、不燃、
无腐蚀 ODP＝0，WGP＝1 临界温度为31.1℃ ，临界压力73.75bar ，主要 采用跨临界循环形式 具有优良的热物性质。如： –CO2的容积制冷能力是氟利昂22的5倍 –粘度较低，易形成湍流流动，有很好的传热性 能 –制冷循环具有较低的压力比，绝热效率提高 应用：各种可能的制冷、空调和热泵系统
9
2016/4/12
毒性和可燃性分级
10
2016/4/12
二、 制冷剂的种类与命名
(一)制冷剂的种类
– 无机化合物：氨、水、二氧化碳 – 卤代烃：氟利昂
– 多元混合溶液
共沸溶液(如：R502) 近共沸溶液（如：R410a） 非共沸溶液（如：R407c）
– 其他烃类：乙烯、丙烯、环烃
11
1993.1中国“政府行动计划”
–
2010停止生产CFCs
2016/4/12
19
5.气候大会
1997年《京都议定书》，要求降低温室气体（GWP大的 物质）排放量； 2007年巴厘路线图，为应对气候变化谈判的关键议题 确立了明确议程； 2009年丹麦哥本哈根世界气候大会； 2011年南非德班世界气候大会； 2012年联合国多哈气候大会； 2014年秘鲁利马气候大会； 2015年法国巴黎气候大会《联合国气候变化框架公约》 第21届缔约国会议（COP21）,达成《巴黎协议》。
使用现有的制冷剂
– 以HCFCs替代CFCs：R22, – 以HFCs替代CFCs: – 其他种类工质
R142b
R152a
寻求新的制冷剂
– 用含HCFCs的非共沸混合工质替代CFCs – 以HCFCs替代CFCs
: R123, R124 – 以HFCs替代HCFCs和CFCs：R134a, R125, R143a , R32
2016/4/12
(二) 制冷剂的命名
Rabx的分子结构： abx+90=mnx m:C原子数量;n:H原子数量 x:F原子数量;不够的为Cl数量 如：CHF2Cl R22 C2H2F4 R134a
制冷剂名称：R??? ´
CmHnFxClyBrzR(m-1) (n+1) x Bz – 无机化合物： R7(分子量 ) 由制冷剂编号和质量比例表示 各组分制冷剂的排列顺序：按标 – 共沸溶液：R5 (无特殊意义 ) ´´ 准蒸发温度（标准沸点）由低到高 排列，如： – 非共沸溶液：R4 (无特殊意义 ) ´´ R407c：R32/125/134a (23/25/52) – 乙烯、丙烯： R1(m-1)(n+1) x´´ R410a：R32/125(50/50) – 有机化合物： R6 (无特殊意义) ´´
2016/4/12
16
3. ODP与GWP
ODP: Ozone Depletion Potentiality
– 许可条件：ODP
< 0.1
GWP: Global Warming Potentiality
– 越小越好（欧洲要求小于150，而R22的GWP值
约1900） – 变暖影响总当量TEWI（Total Equivalent Warming Impact）
– 氟利昂:
12
2016/4/12
三、 制冷剂的基本热力特性
(一) 氟利昂 问题：
–
–
– –
什么是氟利昂？ 氟利昂破坏臭氧层吗？ 氟利昂都要被禁止使用吗？ “无氟” 是目标吗?
13
2016/4/12
1.氟利昂的组成卤族元素
14
2016/4/12
2. 氟利昂破坏臭氧层的机理
臭氧层:距地球表面10～50公里的大气层中由臭氧构成的气层。 主要功能:吸收来自宇宙的紫外线，使地球上的万物免受紫外线幅射的危 害，臭氧层被称之为地球的保护伞。
2016/4/12
20
6.甲烷族氟利昂(Freon)
C H 4 甲烷 R 50 有毒 HFC ODP=0 C H C l C H F 3 3 R 40 R 41 C H l2 C H lF C H 2C 2C 2F 2 R 30 R 31 R 32 C H C l3 C H C l2F C H C lF2 C H F3 R 20 R 21 R 22 R 23 C C l4 C C l3F C C l2F C C lF3 C F4 2 R 10 R 11 R 12 R 13 R 14
TEWI=D效应
2016/4/12
3. ODP与GWP
18
2016/4/12
4. 保护臭氧层
1974年提出问题：加利福尼亚大学诺朗德教授 1985年制定《保护臭氧层维也纳公约》 1992.11哥本哈根签署《蒙特利尔协议书》
– –
1996.1.1全面限制CFCs的生产(发展中国家2010) 2030.1.1全面限制HCFCs的生产(发展中国家2040)
R13：冷藏装置、复叠式制冷循环等 R134a(R12)：小型风冷式机，家用冰箱，汽车空调 R22：qv大，家用空调器，商用冷藏、空调； R11、R123： qv小，小型离心制冷机； R114：军用、船用
2016/4/12
– 中温（中压）制冷剂
– 高温（低压）制冷剂
23
9. CFCs和HCFCs工质替代
失的大小 有传热温差，希望hR越大越好。
4
2016/4/12
2. 压力适中
蒸发压力和冷凝压力
–防泄漏要求：蒸发压力接近或高于大气压力 –强度要求：标准冷凝压力（常温下，工质的饱和
压力）不宜过高 –节能要求：压缩比小， 一般4～7之间
3. 单位容积制冷能力大
–单位容积制冷量越大，压缩机越小 –对大中型设备要求压缩机小，小型设备要求压缩
乙烷
CFC 96.1.1全面限制
HFC ODP=0
有毒
PFC ODP=0 PCC
强毒
22
HCFC 2030.1.1全面限制 HCC 2016/4/12
8. 氟利昂的应用
根据标准蒸发温度(一个绝对压力条件下的沸点)或标准 冷凝压力(常温下的制冷剂饱和压力)高低进行分类：低 温(<-60oC)、中温(-60oC< t < 0oC ）、高温(>0oC)制冷 剂 – 低温（高压）制冷剂
湿蒸气区
TA Tmin
饱和液线 共沸点
TA
饱和液线 液相区
液相区
0
ξB
1 ξ
2016/4/12
0
ξB
具有最高沸点
1
30
具有最低沸点
ξ
(三) 无机化合物(R7´´)
– 氨(R717)：工业空调、大型机组采用
单位容积制冷能力大 压力适中，排气温度高 有毒,
易燃易爆 有臭，泄漏易发现 不溶油 价廉
2
2016/4/12
保护臭氧层 安全耐用
缓解全球变暖 烯烃类HFCs （也称HFOs） NH3, CO2, HCs 和H2O
3
能用即可
2016/4/12
第一节
制冷剂(Refrigerant)
一、对制冷剂的基本要求 （一）热力学性质 1. 制冷效率 hR＝ εth/ εcarnot
标志着不同制冷剂节流损失和过热损
24
2016/4/12
9. CFCs和HCFCs工质替代
替代工作中存在的问题
– 热力性质差，COP下降 – 溶油问题 – 毒性问题 – 可燃性问题 – GWP高
R134a：替代工质中应用最广泛，杜邦产品
– 腐蚀性，吸水性，聚集对人体有害
– GWP较大，《京都协议》要求禁用（需继续被替代）
25
2016/4/12
CCl3F (紫外线照射) CCl2F + Cl Cl + O3 ClO + O2 ClO＋O Cl + O2
CFC和HCFC对臭氧的破坏能力
CFC，氯氟烃
– 性能稳定，可进入平流层 – 只要受紫外线照射方分解出Cl离子
– 对臭氧层破坏作用较大
HCFC，氢氯氟烃
–
–
相对不稳定，到达平流层前已经分解 对臭氧层破坏作用较小
2 3'
1 3
T /℃
温度滑移
(Temperature glide)
泡点
TB 0 ξ' ξ 液相区
饱和液线
ξ"