制冷剂载冷剂和润滑油

一、对载冷剂的要求
物理化学性质要求, 6个方面：(1)~(6)。 二、常用载冷剂 （1）水：载冷温度高于0℃时； （2）盐水溶液：载冷温度低于0℃时，如NaCl、CaCl2溶液。 （3）有机化合物的水溶液：乙二醇、丙三醇等。
综合考虑了制冷剂对全球变暖的直接效应DE和制冷机消 耗能源而排放的CO2对全球变暖的间接效应IE
（四）其它
制冷剂应无毒，不燃烧，不爆炸，而且，易购价廉。
二、安全标准与分类命名
（一）安全性分类 1.单组分制冷剂
毒性 可燃性
制冷剂的安全分类
A 低毒性
B 中毒性
3 有爆炸性
A3
B3
2 有燃烧性
A2
B2
1
非共沸混合溶液的饱和液线与干饱和蒸气线非常接近时，其 定压相变时的温度滑移很小(通常认为泡、露点温度差小于 1℃)，可视为近似等温过程，将这类混合溶液叫做近共沸混 合制冷剂。
近共沸混合制冷剂在泄漏后再充注时，只要注意液相充注，其 成分的微小变化对制冷机组性能的影响不大。
A
过热蒸气区
B
p＝常数
湿蒸气区
时间，Atmospheric Life） 综合考虑制冷剂的ODP、GWP和大气寿命，当其排放到大
气层后对环境的影响符合国际认可条件时，则认为是环境 友好制冷剂。
（三）环境友好性能（续1）
全面反映制冷剂对全球变暖影响的指标： 变暖影响总当量TEWI（Total Equivalent Warming Impact）：
制冷剂的贮存
• 装存专用的钢瓶中，钢瓶定期进行耐压试验； • 装存不同制冷剂的钢瓶不可调换使用； • 存有制冷剂的钢瓶不可暴晒或置于高温处； • 钢瓶表面标有装存制冷剂的名称； • 钢瓶表面颜色标示：
氨——黄色； 氟利昂——银灰色
第2节 润滑油
一、使用目的
1. 减少摩擦； 2. 带走摩擦热； 3. 减少泄漏； 4. 降低噪声； 5. 为压缩机的卸载装置提供压力。
压缩 涡旋式、螺杆式、 涡旋式、螺杆式、
涡旋式、螺杆式、 式、涡旋式、螺
机 离心式
离心式
离心式
杆式、离心式
使用 CFCs、HCFCs、氨、 HFC-134a、HCs、 CFCs、HCFCs、 HCFCs 及其混合 HCFCs 及其混
制冷 HCs
氨
氨、HFC-407C 物
合物
剂
典型 家用空调、电冰箱、 汽车空调、家用空 空调设备、冷冻冷 冷冻冷藏设备、空 汽车空调、家用
低于 －40℃
制冷剂 氨
氨 氨、CFCS、HCFCS 及其为主混合物
CFCS、HCFCS 及其为主混合物
典型应用 开启式。 普通冷冻机 半封闭。 普通冷冻机；冷冻、 冷藏设备；空调设备 全封闭。 冷冻、冷藏设备；电 冰箱
2. 人工合成油
人工合成油常具有较强的极性，能溶解在极性较强 的制冷剂中。 常用的合成油：
TLV-TWA ≥0.04%（V/V） < 0.04%（V/V） < 0.04%（V/V）
LC50(4-hr)：表示物质在空气中的体积浓度，在此浓度的环境下持续暴露 4h 可导致实验动物 50%死亡； TLV-TWA：以正常 8h 工作日和 40h 工作周的时间加权平均最高允许浓 度，在此条件下，几乎所有工作人员可以反复地每日暴露其中而无有损 健康的影响。
2.非技术性前缀符号（即成分标识前缀符号）
体现制冷剂化学成分的符号，如含有碳、氟、氯、氢，则分 别用C、F、Cl、H表示，如R22用HCFC-22表示，主要应 用在有关臭氧层保护与制冷剂替代的非技术性、科普读物 以及有关宣传类出版物中。
制冷剂的命名规则：
（1）对于甲烷、乙烷等饱和碳氢化合物及其卤 族衍生物（即氟里昂）
R410A
R717
3000
R407C R143a R22
R404A R502 R125 R290
2000
R12 R134a
蒸发温度：0℃ 冷凝温度：50℃ 再冷度：0℃ 过热度：0℃
1000
R11 R123
0
-60
Βιβλιοθήκη Baidu
-40
-20
0
沸点（℃）
20
40
图 2-1 制冷剂的单位容积制冷能力与沸点的关系
（二）物理化学性质
T (℃)
A
B
p＝常数 过热蒸气区
TA
2
3'
3
1
干饱和气线 3"
湿蒸气区
TB 液相区 饱和液线
0 ξ' ξ
ξ"
1
ξ
图 2-2 二元混合溶液的温度－浓度图
二元溶液的特性： 3. 给定压力下，湿蒸气区中 两相组分浓度不同，但溶液 的总质量和平均浓度不变。 沸点低的组分，其蒸气分压 力高，气相浓度也高。
TA
2
3'
3
1
干饱和气线 3"
湿蒸气区
TB 液相区 饱和液线
0 ξ' ξ
ξ"
1
ξ
图 2-2 二元混合溶液的温度－浓度图
二元溶液的特性：
2. 给定压力下，蒸发过程的蒸 发温度或冷凝过程的冷凝温度并 非定值。 泡点：某组分比下溶液开始蒸发 的温度，点1； 露点：某组分比下溶液开始冷凝 的温度，点2； 温度滑移(temperature glide)： 露点和泡点之差。
（1）与润滑油的互溶性 • 有限溶于润滑油：氨
• 无限溶于润滑油：
（2）导热系数、放热系数高
可减小换热设备的尺寸
（3）密度、黏度小
可减小流动阻力、减小制冷剂管道口径。
（4）与金属、橡胶等材料的相容性好
（三）环境友好性能
制冷剂的环境友好性能的参数：
• 消耗臭氧层潜值（Ozone Depletion Potential, ODP） • 全球变暖潜值（Global Warming Potential, GWP） • 大气寿命（排放到大气层的制冷剂被分解一半时所需要的
(2)已商业化的非共沸混合物：R4XX (3)已商业化的共沸混合物：R5XX (4)各种有机化合物：R6XX (5)各种无机化合物：R7XX
后两位数字为该无机化合物的分子量。 (6)对非饱和碳氢化合物：RXXXX
三、制冷剂的基本热力性质
制冷剂在标准大气压（即101.32 kPa压力）下的饱 和温度，称为沸点。
根据沸点的高低，可将制冷剂分为： • 高温制冷剂：沸点大于0℃ • 中温制冷剂：沸点大于-60℃、低于0℃ • 低温制冷剂：沸点低于-60℃ 空气调节用制冷机中采用中温、高温制冷剂。
（一）氟利昂
• 共性 • “冰塞”现象 • “镀铜”现象 • 几种常见的氟利昂
1. R22 2. R123 3. R134a
（四）不完全卤化氟醚化合物
主要有：甲醚(C2H6O)、甲乙醚(C3H8O)、乙醚(C4H10O)的不 完全卤化物。
1. HFE143m：可替代R12和R134a，热力性能接近R12。 ODP=0，GWP=750
2. HFE245mc：替代R114，用于高温热泵， ODP=0，GWP=622
3. HFE347mcc，HFE347mmy：替代R11 热力性能不及R11，但ODP=0。
的浓度时，在给定压力下其蒸发温度或冷凝温度为定值
的混合溶液，可以像纯组分一样使用。
常用的混合溶液制冷剂
1. R407C 由23%的R32、25%的R125和52%的R134a构成。
R22的替代制冷剂，用于房间空调器、单元式空调器及小 型冷水机组中。
2. R410A
由50%的R32 和50%的R125组成。 具有良好的传热特性和流动特性，制冷效率高，是房间空 调器、多联式空调机组等小型空调装置中的替代制冷剂。
非共沸混合溶液：在等压下
不存在单一蒸发温度的混合溶液 。
泄漏后再充注时需加以注意！
T (℃)
A
B
p＝常数 过热蒸气区
TA
2
3'
3
1
干饱和气线 3"
湿蒸气区
TB 液相区 饱和液线
0 ξ' ξ
ξ"
1
ξ
图 2-2 二元混合溶液的温度－浓度图
近共沸混合制冷剂(Near Zeotropic Mixture Refrigerant)：当
其化学分子式为：CmHnFxClyBrz
其原子数之间有下列关系 2m 2 n x y z
该类制冷剂编号为“R×××B×”。
第一位数字为m-1，此值为0时则省略不写； 第二位数字为n＋1； 第三为数字为x； 第四位数字为z，如为零，则与字母“B”一同省略。
制冷剂的命名规则：（续）
TB
干饱和气线
TA
饱和液线
Tmin
共沸点
液相区
A
B
过热蒸气区
p＝常数
Tmax 干饱和气线
共沸点
TB
湿蒸气区
TA
饱和液线
液相区
T (℃) T (℃)
0
ξB
1
0
ξB
1
ξ
ξ
图 2-3 具有最低沸点的共沸溶液
图 2-4 具有最高沸点的共沸溶液
共沸混合溶液：在某段浓度范围溶液的蒸发温度低于或
高于两个纯组分的蒸发温度，具有最低沸点或最高沸点
3 类 在 101kPa、21℃和相对湿度为 50%条件下，制冷剂 LFL≤0.1 kg/m3，且燃烧产生热量大于等于 19000kJ/kg 者为有很高的燃烧性，即有爆炸性
2.混合物制冷剂的安全分类
自学。
（二）分类命名
两种命名方式：
1.采用技术性前缀符号“R”（refrigeration）
主要应用于技术出版物、设备铭牌、样本以及使用维护说明 书中；
•
低温下的饱和压力接近大气压；
•
常温下冷凝压力不应过高，不超过2MPa。
（3）单位容积制冷能力大
qv 越大，产生一定冷量时，所需制冷剂的体积循环量越小。
例外：小型容积型压缩机或离心式压缩机，尺寸过小会带来
制造困难，希望qv 小一些。 （4）临界温度高
单位容积制冷能力（kJ/m3）
5000
R32
4000
可燃性则按燃烧最小浓度值（Lower Flammability Limit，LEL）和燃烧时产生的热量大小分为1、2、3 三类（对于单组分制冷剂）
制冷剂的燃烧性危害程度分类
表 2-3
分类
分类方法
1 类 在 101kPa 和 18℃的大气中实验时，无火焰蔓延的制冷剂，即不可燃
2 类 在 101kPa、21℃和相对湿度为 50%条件下，制冷剂 LFL>0.1 kg/m3，且燃烧产生热量小于 19000kJ/kg 者，即有燃烧性
应用 冷冻冷藏设备、中 调、电冰箱
藏设备
调器
空调、中央空调
例 央空调冷水机组、
冷水机组
汽车空调
润滑油（冷冻机油）的特性指标：
1. 黏度 2. 浊点：当温度降低到某一数值时，油中开始析出石蜡，使
润滑油变浑浊时的温度。 3. 凝固点 4. 闪点：被加热时，器蒸气与火焰接触发生明火时的温度。
闪点必须比压缩机的排气温度高出15~30℃. 5. 化学稳定性和抗氧化性 6. 水分和机械杂质 7. 绝缘性能
三、润滑油的选择
应考虑润滑油的低温性能和与制冷剂的互溶特性。 1. 低温性能 （1）黏度
N15、N22、N32、N46、N68五个黏度等级。 （2）流动性
润滑油的凝固点要比蒸发温度低5~10℃. 2.与制冷剂的互溶性
第3节 载冷剂
空调工程、工业生产和科学试验中，采用制冷装置间接冷却 被冷却物，或者将制冷装置产生的冷量远距离输送时，需 要一种中间物质，在蒸发器内被冷却降温，然后再用它冷 却被冷却物，这种中间物质称为载冷剂。
二、润滑油的种类
1. 天然矿物油(Mineral Oil, MO)
国标品种 L-DRA/A L-DRA/B
L-DRB/A L-DRB/B
ISO 品种 L-DRA
L-DRLB
矿物油的应用范围
表 2-6
主要组成 深度精制矿物油（环烷 基、石蜡基或白油） 合成烃油
深度精制矿物油 合成烃油 合成烃油
工作温度 高于 －40℃
第2章 制冷剂与载冷剂
第1节 制冷剂
制冷装置中进行循环制冷的工作物质，又称为“工质”。
本小节主要内容： 一、对制冷剂的基本要求
（一）热力学性质 （二）物理化学性质 （三）环境友好性能 （四）其他
二、制冷剂的安全标准与分类命名 三、常用制冷剂的基本热力性能
（一）热力学性质
（1）制冷效率高
（2）压力适中
不可燃
A1
B1
表 2-1 C 高毒性
C3 C2 C1
毒性按急性和慢性允许暴露量将制冷剂的毒性危害 分为A、B、C三类（对于单组分制冷剂）
制冷剂的毒性危害程度分类
分类
分类方法
备注
表 2-2
LC50(4-hr) A 类 ≥0.1%（V/V） B 类 ≥0.1%（V/V） C 类 < 0.1%（V/V）
1. 聚烯烃乙二醇油(PAG) 2. 烷基苯油(AB) 3. 聚酯类油(POE) 4. 聚醚类油(PVE)
选择润滑油时更多考虑的是制冷剂， 其次是压缩机的型式和运行工况。
几类主要制冷润滑油的适用性
表 2-7
项目
MO
PAG
AB
POE
PVE
适用 往复式、旋转式、 往复式、斜盘式、 往复式、旋转式 往复式、旋转式、 往 复 式 、 旋 转
（二）无机化合物
1. R718
蒸发温度必须高于0℃。
2. R717
主要用于陆上食品冷藏库制冷系统、盐 水制冰系统等。
3. R744
汽车空调、复叠式制冷的低温级等
（三）混合溶液
二元溶液的相平衡图：
二元溶液的特性： 1.给定压力下，二元溶液的沸 腾温度介于两个组分蒸发温度 之间。
T (℃)
A
B
p＝常数 过热蒸气区