丙烷与几种主要制冷剂的比较

4.820
―
0 1500
4.95
4.986
―
1.905
0 2100
0.04-0.06 1810
2.2.2 几种制冷剂在设定运行条件下的制冷循环性能分析： 下面对几种制冷剂在 40℃/7℃运行条件下的制冷循环性能分析：
制冷剂 冷凝压力 Pk
/kPa 蒸发压力 P0
/kPa 压力比ε
Pk/P0 排气温度 tk
基 性，化学性能 有一定的毒 低 ， 流 动 阻 无 腐 蚀 性 , 比 较 低 。 制 冷 量 化 学 和 热 稳 定 性
本 稳定，与许多 性和可燃
力小，传热 安全类别为 在较高的 大，传热 高,不与矿物油
物 矿 物 油 是 相 性。来源广 效 率 较 高 。 A1[6]。但对系 冷 凝 温 度 性 能 较 差 或 烷 基 苯 油 相
丙烷与几种主要制冷剂的比较
宁静红 刘敬坤
（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津 300134）
摘 要：针对 R290 与自然工质如 R717、R744，以及目前广泛使用的合成工质如 R134a、 R404A、R410A、R407c 等，作相应的热物性及应用比较，并通过模拟制冷循环，计算热力 参数和制冷循环效率，绘制出制冷剂在不同蒸发、冷凝温度下的 COP 变化曲线。通过分析比 较，可以得出 R290 拥有良好的发展前景。 关键词：R290 COP 蒸发温度 冷凝温度
针对目前比较热点的制冷剂，以下简述其基本物性和应用领域，对其热力性质及其在 40℃ /7℃制冷循环中的蒸发、冷凝压力，COP 等进行比较,并通过软件模拟不同冷凝、蒸发温度下 的 COP 变化曲线。
1 基本物性和应用
表 1 显示出几种制冷剂的基本物性和应用。
表 1 几种制冷剂的基本物性及应用
制
冷
R290
2.2 制冷循环应用分析 2.2.1 在指定的温度范围的制冷循环中，制冷剂应满足： 1） 压力和压力比适中（高压不过高，低压无负压，压力比不过大）； 2） 单位容积制冷量和单位质量制冷量大； 3） 排气温度不高； 4） 压缩的比功小； 5） 性能系数大。
制冷剂
组成
标准沸点 t/℃
凝固温度 t/℃
R290 C3H8 -42.17
图 2 不同制冷剂制冷循环的 COP 随冷凝温度的变化
图 3 不同制冷剂制冷循环的 COP 随蒸发温度的变化
观察不同制冷剂制冷循环的 COP 值随蒸发、冷凝温度变化曲线可知： 1）所有制冷剂的 COP 随蒸发温度的上升、冷凝温度的降低均不断升高； 2）在相同的蒸发、冷凝温度下，R717 的 COP 最高，R407c 最低； 3）R290、R134a 和 R22 拥有相近的制冷效率。
988.6
621.7
2.444
2.468
53.44
54.59
157.6
157.9
23.84 6.608
22.3 7.082
由上表分析可知： 1） R290、R134a 拥有较低的冷凝压力和排气温度，COP 值也很高，接近于 7； 2） R717 的单位质量的制冷量最大，耗功最多、排气温度也很高； 3） R407c 的压缩比最高，但 COP 最低。 2.2.3 不同制冷剂在制冷循环中 COP 值随蒸发、冷凝温度的变化:
式干燥器；
领 烧 烤 食 品 及 域、建 筑领 藏运输；
药、化妆品、 制冰机。
3）船用制冷设
域 家 用 取 暖 系 域、水 利建 3 ） 地 源 热 清洗行业。
备、工业制冷等
统的燃料。 设 、 远 洋 捕 泵 、 水 源 热
制冷设备。
捞及特种实 泵空调系统
验 场 所 。 [4] 。 [5]
2 热力计算
对比可知，R290 适合作为重点发展的制冷剂，拥有广阔的发展前景。
参考文献
[1] 马 一 太 ， 魏 东 ， 王 景 刚 . 国 内 外 自 然 工 质 研 究 现 状 与 发 展 趋 势 [J]. 暖 通 空 调 HV&AC.2003,33(1):41-46
[2] 汪 琳 琳 ， 马 一 太 等 . 新 型 制 冷 剂 的 研 究 现 状 及 应 用 前 景 [J]. 工 程 热 物 理 学 报.2009,30(11):1181-1184.
2.1 制冷剂热力性质及环境评价指标比较 由表 2 分析可知： 1)除 R134a 外，表中所列工质均能满足我国不同地区的实际需要（R134a 不适合在寒冷地
区应用）； 2)R134a、R404A、R407c、R410A、R22 均有较高的 GWP，不适合长期、大量使用； 3）R717 具有很高的临界压力，在其制冷循环中，要考虑压缩机的高压安全性。
0 引言
臭氧层耗减和全球暖化进程的加剧，已成为日益严峻的全球环境问题。氟利昂对臭氧层 的破坏及产生温室效应，使制冷行业面临严重挑战，寻找高效、绿色环保制冷工质已成为当 前国际社会共同关注的热点话题[1]。
目前，研究热点主要分为人工合成制冷工质和自然工质两大主要方向。人工合成制冷工 质领域，主要有 R404A、R410A、R134a、R407c；自然工质领域，则主要是 R290、R717 和 R744 。 [2]
576.2
2.34 2.807 2.713
2.445
3.015
43.39 81.05
43.5
44.24
55.97
274.7 1078
146.2
108.8
153.9
39.67 145.6 6.924 7.403
20.71 7.061
17.4 6.25
27.34 5.631
R410A 2416
R22 1534
应 用 场 合 中 贮藏、 食品 调，家 用及 调，冰箱、 冻柜、冷 空 调 行 小型商用空调、
理 想 的 替 代 保鲜贮 藏、 商用空调； 中央空调、 库、陈列 业。
移动空调；
应 物；
大型制冰； 2）食品的低 商业制冷； 柜；2）运
2）除 湿 机 、冷 冻
用 2）发动机、 2 ） 化 工 领 温 冷 冻 及 冷 2）医药、农 输冷冻、
R717
R744
R134a
R404A
R407c
R410A
剂
环境性质好， 绝热指数较 无 毒 ， 不 燃 不 易 燃 、 不 近 共 沸 混 清 洁 , 低 外 观 无 色 ， 不 浑
无 任 何 破 坏 大，具有刺 烧 ， 导 热 系 爆炸、无毒、 合 工 质 ， 毒 ,不 燃 , 浊，易挥发，毒
作 用 ， 无 毒 激性气味， 数 大 ， 黏 度 无 刺 激 性 、 滑 移 温 度 单 位 容 积 性极低,不可燃,
Comparison of R290 with some major refrigerants
NING Jinghong, LIU Jingkun
(Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)
性 溶的[3]。
泛、价格低 来 源 广 泛 ， 统 的 干 燥 和 下 ， 它 的 [6] 必 须 液 溶。
廉。
价格低 廉， 清 洁 要 求 更 能 量 损 失 态充注。
运 行 费 用 高。
较显著[7]。
低。
1）R22 在低温 1）食品冷冻 1 ） 汽 车 空 1）汽车空 1）超市冷 大 量 用 于 1）家用空调、中
-187.1 -77.7 -101.0
―
―
-155
-160.0
临界温度 /℃
96.8
132.4 101.1
72.1
87.3
72.5
96.13
临界压力/MPa 临界比体积 /10^(-3) /kg ODP GWP
4.256
4.46
0 20
11.52
4.06
4.13
1.942
0
0
0wk.baidu.com
1430
3.728
―
0 3900
[3]宁静红，李慧宇，彭苗. R290/CO2 复叠式制冷系统的性能实验[J].制冷学报.2007, 28 (6):57-60.
[4]杨一凡.氨制冷技术的应用现状及发展趋势[J].制冷学报.2007,28(4)：12-19. [5] 高 新 华 ， 高 云 . 二 氧 化 碳 制 冷 循 环 的 应 用 . 见 ： 中 国 环 境 科 学 学 会 学 术 年 会 论 文
Abstract: In this paper, the thermal physical parameters and applications of R290 are compared with the refrigerants such as R717, R744, R134a, R404A, R407c and R410A. By simulating the refrigeration cycles, calculating the thermodynamic parameters and drawing the COP plots of the refrigeration cycles at different evaporating and condensing temperatures, it is concluded that the R290 has a promising future. Key words: R290，COP，evaporating temperature，condensing temperature
3.结论
通过热物性和制冷循环能效分析可以得出，R290 拥有较宽的温度适用范围，并且对臭氧 层无破坏、温室效应很小。在 40℃/7℃制冷循环中，R290 的蒸发冷凝压力适中，压缩机的排 气温度也不高，制冷量达到 274.7kJ/kg，能效比 COP 达到 6.924，为相同制冷循环中 R22 的 97.8%，R404A 的 1.1 倍，R407c 的 1.23 倍。综合考虑各种制冷剂的热物性、安全性、高效性，
表 2 几种制冷剂的热力性质及环境评价指标比较
R717
R134a
R404A
R407c
R125/143a/13 R32/125/1
NH3
CH2FCF3
4a,44/52/4
34a
R410A R32/125,
50/50
-33.35 -26.2
-46.5
-43.6
-52.5
R22 CHF2Cl -40.84
集.2010.4124-4127. [6]徐丽丽.新型制冷剂的研究与发展[R].中国制冷学会 2007 学术年会.520-522. [7]罗昕岚，南晓红. R290 和 R404A 螺纹管内凝结换热及流阻特性的比较:[学位论文].西安建
筑科技大学，2006.
联系方式：liushch@tjcu.edu.cn
/℃ 单位质量制冷量 q
/kJ kg-1 单位质量功耗 w
/kJ kg-1 性能系数 COP
图 1 理论制冷循环的压焓图
表 3 几种制冷剂在 40℃/7℃的理论循环性能比较
R290
R717
R134a
R404A
R407c
1369 1555
1017
1833
1737
584.4 554.1 374.9
749.7