制冷剂生产工艺技术(ppt 34页)

武汉理工大学 轮机工程系
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。
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.
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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
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。
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。
”，却不折不扣是人类自己造成的“人祸”。这也就是地球大气对 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。
．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 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。
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。
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。
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南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视 。科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，最初对南极臭 氧洞的出现有过三种不同的解释:
第一种解释认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空 气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；
第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧 化物的结果；
第三种解释，美国科学家莫里纳（Molina） 和罗兰德（Rowland） 提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶， 最典型的是氟氯碳化合物（CFCs，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（ Halons）。
越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过 催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。
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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。
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.
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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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。
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
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。 氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发 生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐 蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并 规定氨中含水量不应超过0.2％。 氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和 可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5％～0.6％时，人在其中停留半个小 时即可中毒，达到11％～13％时即可点燃，达到16％时遇明火就会爆炸。因此，氨制 冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。
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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。