制冷剂

4.4 冷媒和热媒
● 盐水溶液
氯化钙和氯化钠水溶液。 ● 蒸汽
优点：靠压力流动，不需设泵。利用汽化潜热传递热量，质量流
量小。 缺点：运行时，管路系统有“水击”发生。凝结水管内有可能产 生“二次蒸汽”，易产生跑冒蒸汽。系统停止运行时，空 气进入，管路易腐蚀。
4.4 冷媒和热媒
2.替代物的选择
原则：HCFC作为过渡物质，HFC、HC作为最终 目标。
4.4 冷媒和热媒
4.4 冷媒和热媒
●水
优良的冷媒和热媒。 优点：比热大,黏度小,腐蚀性小,无毒，无燃烧爆炸危险,化学稳
定性好，来源充沛
缺点：只能用于0℃以上场合 ● 乙二醇、丙二醇水溶液 用于0℃以下的系统作冷媒 乙二醇、丙二醇的凝固点与浓度有关。
73.8/26.2 84.5/15.5 99.3 93.1 -33.5 -41.5 0 -41 -29.8/-25 -40.8/-29.8
R500 R12/152a R501 R22/12
R502 R22/115 R503 R23/13 R504 R32/115 R505 R12/31 R506 R31/114 R507 R125/143a
例：R717、R12、R22、R502
应用：一般冷水机组 低温制冷剂：t<-60℃ 例：R13、R14 应用：复叠式制冷
四、制冷剂的限制使用与替代
1.为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力
CL-+O3→ CLO- +O2
CLO-+O→ CL- +O2
1)将氯氟烃类物质(不含氢、含氯的氟里昂) 代号中的R改用字母CFC 例：CF2CL2→R12→CFC12 CFC11、CFC113、CFC114、CFC115 2)氢氯氟烃类物质(含氢、含氯的氟里昂) 代号中的R改用字母HCFC 例： CHF2CL→R22→HCFC22
(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。
4.1
制冷剂的热力学性质
(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。
溶解度 (质量%) 0.07 0.07 0.11 500 R502 R600a
溶解度 (质量%) na 0.05 0.06 na
2.泄漏性(检漏) 氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏;易溶于 水且呈碱性，用酚酞试剂和试纸检漏 氟利昂无色无臭，肥皂水、卤素喷灯和电子检 漏仪检漏
制冷剂的热力学性质
优点：沸点-33.4℃，凝固点-77.7℃ 溶水性好以任意比与水互溶、不会“冰塞”； 纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。 缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空 气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。 适用：大中型工业制冷装置、冷库
4.1
制冷剂的热力学性质
（二）物理与化学性质方面
（1）密度、粘度尽量小。
（2）导热系数大。
（3）化学稳定性。应高温下不分解，对金属和其他材料 不产生腐蚀作用。
（三）其它
(1)原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
(2)对大气环境无破坏作用。ODP、GWP (3)毒性和燃烧、爆炸性。
(1)臭氧衰减指数ODP
考察物质的气体逸散到大气中对臭氧破坏的潜在影响 程度，用臭氧衰减指数 ODP(Ozone Depletion Potential) 表示。 规定以 R11 的臭氧破坏影响作为基准，取 R11 的 ODP 值 为1，其他物质的ODP是相对于R11的比较值。 (2)温室影响指数 考察物质的气体逸散到大气中对大气变暖的直接潜在 影响程度，用温室指数 GWP(Global warming Potential) 表示。规定以 CO2 的温室影响作为基准，取 CO2 的 GWP 值为 1 ， 其他物质的GWP是相对于CO2的比较值。 另外，也可以仍以 R11 为基准物质，温室影响指数用 HGWP 表 示，并取 Rl1 的 HGWP 值为 1 ，其他物质的 HGWP是相对于 R11的比较 值。这两种表示方法，在数值上 GWP值是 HGWP 的 3500 倍 (因为 R11 的GWP值为3500)。
4.1
6.非共沸溶液
制冷剂的热力学性质
简写符号为R4( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始
维修服务 1.5/87.5/11 换装 维修服务 新设备，换装 R411A 38/2/60 R22/290/125 R402A 用途 替代对象 组 组分 成 3/94/3 R1270/22/152a R411B R22 75/25 R290/22 R403A R12 53/13/34 R12/152a/124 ， R502 R500 R22/152a/142b/C318 45/7/5.5/42.5 新设备 换装 新设备，换装 R407C R32/125/134a 23/25/52 R22 R406a R22/600a/142b 55/4/41 R405g R12 R401B R12/152a/124 61/11/28 ，R502
冷热源工程
建环教研室
第4章 制冷剂、冷媒和热媒
本章主要内容
4.1制冷剂的热力学性质
4.2制冷剂的物理、化学、安全等性质
4.3几种常用制冷剂的性质
4.4冷媒与热媒
4.1
制冷剂的热力学性质
参考上海理工大学的制冷课件(共沸、非共沸的概念有用）
安徽工业大学制冷课件（P137片的ODP、GWP、安全性的指标解释和
4.1
制冷剂的热力学性质
(2) R290（丙烷 C3H8）
沸点和凝固点比R600a低，容积制冷量 比R600a大，其他制冷特性及安全特性 均与R600a相似。
小结：高温、中温、低温制冷剂
根据制冷剂在一个标准大气压力下的沸点来分：
高温制冷剂：t>0℃ 例：R11、R21、R113 应用：离心式冷水机组 中温制冷剂：-60℃≤t≤ 0℃
注意：
1.随着温度的不同，无限溶解可以转变为有限溶解。
2.随着润滑油的品种不同，制冷剂与润滑油的溶解性也 会发生变化。
4.1
制冷剂的热力学性质
• 氟里昂溶油的临界曲线
4.1
制冷剂的热力学性质
• R22溶油的临界曲线：
1、2一环烃族润滑油； 3--环烃-石蜡润滑油； 4--石蜡族润滑油
4.1
常用制冷剂的性质 R717
48.8/51.2 40.1/59.9 48.2/51.8 78.0/22.0 55.1/44.9 50.0/50.0
111.6 87.6 79.2 103.5 93.7 98.9
-45.4 -88.0 -59.2 -30 -12.5 -46.7
19 88 17 115 18
－
-40.8/-38 -82.2/-81.5 -51.2/-38 -29.8/-9.8 -9.8/3.5 -48.8/-47.7
三、制冷剂的物理化学性质 1.与水的溶解性 “冰堵现象” 水分在一些制冷剂中的溶解度（25℃）
制冷剂 代 号 R11 R12 R22 R23 R32 R123
溶解度 (质量%) 0.0098 0.01 0.13 0.15 0.12 0.08
制冷剂 代 号 R124 R125 R134a R142b R143a R152a
4.1
制冷剂的热力学性质
4.1
制冷剂的热力学性质
制冷剂编号方法和安全性分类（GB/T 7778－2008）
4.1
制冷剂的热力学性质
4.1
制冷剂的热力学性质
制冷剂的安全分类 毒性 可燃性 3 2 1 有爆炸性 有燃烧性 不可燃 A 低毒性 A3 A2 A1 B 中毒性 B3 B2 B1
表 2-1 C 高毒性 C3 C2 C1
3)氢氟烃类物质(含氢、不含氯的氟里昂) 代号中的R改用字母HFC 例：CHF3→R23→HFC23 HFC32、HFC134a 对大气臭氧层破坏程度从重到轻排列顺序是： CFC>HCFC>HFC 4)碳氢化合物代号中的R改用字母HC，数字编号 不变
例：C3H8→R290→HC290 C4H10→R600a→HC600a
等级、二氧化碳跨临界循环）
参考建环03级课件3（制冷制的要求、种类、代号、制冷剂的性质）、
05级制冷课件（没什么用处）
4.1
制冷剂的热力学性质
一、对制冷剂的要求 二、制冷剂的种类和代号 三、制冷剂的性质
四、制冷剂的限制使用和替代
一、对制冷剂的要求 （一）热力学性质方面 （1）合适的压力 （2）单位容积制冷量qv较大 （3）绝热指数要小 （4）临界温度要高，凝固温度要低
二、 制冷剂分类与代号
无机化合物
氟里昂
饱和碳氢化合物 非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物 共沸溶液 非共沸溶液
二、 制冷剂分类与命名 1.无机化合物
简写符号规定为R7( )( ) 括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。
2.氟里昂
通式为CmHnFxCLyBrz
符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)
3.烷烃(饱和碳氢化合物)如甲烷、乙烷 符合规定同氟里昂。 4.非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物如：乙烯、丙烯 符号：R1+同氟里昂 5.共沸溶液
简写符号为R5( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始
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(℃)
4.1
制冷剂的热力学性质
(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）
沸点-40.8℃，凝固点-160℃。
毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。
部分与矿物润滑油互溶。
4.1
碳氢化合物
制冷剂的热力学性质
(1) R600a（异丁烷 C4H10）
沸点-11.73℃，凝固点-160℃。 毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。 与矿物润滑油能很好互溶。 与水的溶解性很差。
3.与润滑油的溶解性
无限溶于润滑油的制冷剂：
优点：润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件，压 缩机润滑良好，并不会在冷凝器、蒸发器的表面上形成油 膜而影响传热。 缺点：蒸发温度升高，制冷量减少，蒸发器液面不稳定。 有限溶于润滑油的制冷剂：
分层(一层为少油层，一层为多油层)，需设置油分离器， 并定期放油。
(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）
沸点-29.8℃，凝固点-158℃。
无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。 系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%。 常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶。 不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。
4.1
制冷剂的热力学性质