制冷剂的类型与参数

制冷剂的类型与参数

按制冷剂包含的成份可分为：1、单一制冷剂2、混合制冷剂。

单一制冷剂只含有一种化学物质，其热物理性能参数恒定不变，如，

R134a、R152a等制冷剂都具有较高的能量效率。

混合制冷剂是由两种或两种以上制冷剂组成的混合物。

根据它在气液相平衡时气相和液相的组成是否相等又分为：

1、共沸混合制冷剂：气液相平衡时气液两相组成相等的属于共沸混合制冷剂(包括相平衡时气液两相组成近似相等的近共沸混合制冷剂)，

2、非共沸混合制冷剂。组成不相等的属于非共沸混合制冷剂。

共沸混合制冷剂的选用与节能

共沸混合制冷剂在一定的压力下蒸发和冷凝时，气相和液相的组成不变，且能保持恒定的温度。它和单一制冷剂具有近似的热物理性能。这类制冷制是研究和应用最早、最成熟的制冷剂，现将已研究的共沸混合制冷剂列入表1中。

对于非共沸混合制冷剂，其在蒸发器中的蒸发过程及在冷凝器中的冷凝过程都是非理想混合过程。这两种非理想混合过程使得混合制冷剂在制冷系统中冷凝压力降低，蒸发压力升高，压缩机的排气温度降低。这就使得制冷机的压比降低，制冷系数提高，从而提高了制冷系统的能量效率。

表1已研究的共沸混合制冷剂

不同种类的混合制冷剂具有不同的热物理性质，这就会为制冷剂的优选提

供了较大的余地。对于某一固定的制冷系统，在其最佳运行工况下，要求制冷

剂必须具有特定的热物理性质。合理选用不同的共沸混合制冷剂使其满足这种

特定的热物理性质，就可以提高制冷系统的热力学效率，从而达到节能的效果。

由于共沸混合制冷剂可使冷凝压力降低，而同时蒸发压力升高，这样在冷

凝温度和蒸发温度不变的情况下，压缩机的压比就会减小，从而使压缩机的功

耗降低。因此获得同样的制冷量时就只需较少的功。同时蒸发压力的升高会减

小蒸发器的真空度，使蒸发器更稳定地工作，而冷凝压力的降低会使冷凝器在

更安全的状态下远行。印度的制冷专家C.P.A RORA在第十五届国际制冷学会上

发表的论文中，以共沸混合制冷剂R22/R12(85/15)为例肯定了这个效果。由于

压比的降低，压缩机的容积效率得到改进，制冷量增加，性能系数提高，同时

压缩机的电机温度也从87.5℃降低到70.3℃，电机启动线圈的温度从97.3℃

降到58.3℃，对空调器的安全运转起了重要的作用。

采用共沸混合制冷剂能够使压缩机的排气温度降低，它与制冷剂的性质密

切相关。研究证明制冷剂的热容越大或绝热指数越小，则压缩机的排气温度就

越低。制冷剂R115、R114、RC318的热容都很大，它们作为混合制冷剂的组分

都有降低压缩机排气温度的能力。如共沸混合制冷剂R22/R115(48.8/51.2)在

冷凝温度44℃、蒸发温度-12℃的情况下，其排气温度为108℃，而采用单一制

冷剂R22，其排气温度为133℃；采用R12时排气温度为112℃。

非共沸混合制冷剂的应用与节能非共沸混合制冷剂在蒸发和冷凝时，温度

及气液相组成是不断变化的，正是由于它在蒸发器和冷凝器中的温度变化，在

蒸发器和冷凝器中实现了非等温换热，表现出它自己独特的节能特点。现将正

在使用和研究的非共沸混合制冷剂列入表2中。

非共沸混合制冷剂在相变过程中出现各组分的混合与分离现象。冷凝过程

是高沸点组分冷凝和低沸点组分溶解的过程。其中各组分既要放出自己的液化潜热又要放出混合热，最终使单位制冷剂的冷凝热增大。而蒸发过程是低沸点组分解吸和高沸点组分蒸发的过程，此时各组分除吸收各自的汽化潜热外，还将吸收相应的分离热，结果使单位制冷剂的吸热量即制冷量增加。这是制冷系统在没有增加功耗的情况下增加了制冷量。同时制冷剂的单位容积制冷量也相应提高。研究表明，使用非共沸混合制冷剂后，制冷系统显著降低了能耗。例如R22/R114(50/50)非共沸混合制冷剂取代R22用于热泵，制冷系数提高了25%，R22/R11(50/50)在冰箱中取代R12后，功耗降低20%。

表2已进行研究的非共沸混合制冷剂

非共沸混合制冷剂在相变过程中其气相和液相间的织成差异影响非共沸混合制冷剂的热力学性能。在相变过程中出现的气相和液相的组成的明显差异使非共沸混合制冷剂的各组分比较容易混合与分离，从而达到调节混合比的目的。一些民用空调器，在全年运行期间，外界的环境条件变化相当大，常规使用的单一制冷剂的空调器，如单一制冷剂R22的适用范围很小，它在某一特定气候条件下性能指标非常好。而在气候条件变化时性能指标就会下降。非共沸混合制冷剂因其相变时配比随之变化，对变工况运行的适应能力较强，可以根据气候条件变化来调整制冷剂各组分的浓度。如使用R22/R13B1，在夏季制冷时，以高浓度R22运行，在冬季供暖时以高浓度R13B1运行。使用这种非共沸混合制冷剂后，空调器全年能在较高的热力学效率下运行，具有显著的节能效果。

另外，采用非共沸混合制冷剂可以实现劳伦兹循环，其吸热平均温度较高，

放热平均温度较低，因此具有较高的卡诺效率。如图1所示，当制冷剂在(a)给

出的变温热源下工作时，理论上可以实现的逆卡诺循环为(b)中的abcda，而劳

伦兹循环为(c)中的ABCDA，由图可以看出，对于逆循环即制冷循环，劳伦兹循

环比相应的逆卡诺循环省功。

常用制冷剂

用

制

冷

剂

知

识

1．

制

冷剂R123不在《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》（1999年）受

控的10种物质之内，R123符合《国家方案》的环保要求。

2．哥本哈根国际《议定书》修正案规定R123可使用到2040年，并且中国目前

尚未签署《议定书》哥本哈根修正案。

3．环保制冷剂是指当制冷剂散发至大气层后，对臭氧层的破坏大小和对全球气

候变暖的影响大小；R134a对臭氧层没有影，但对全球气候变暖的影响是R123

的十几倍，所以《京都议定书》对R134a也作了限定使用；R123对臭氧层有较

小的影响，但对全球气候变暖影响很小。

氟利昂制冷剂

已淘汰的氟利昂CFC Rl1、R12、R13

过渡期使用的氟利昂HCFC R22、R123、R124、R142b

HCFC混合制冷剂R401、R402、R403系列

可长期选择的氟利昂HFC R134a、R125、R32、R143a

HFC混合制冷剂R404A、R507A、R410A、R407系列

非氟利昂类制冷剂

非氟利昂类制冷剂R717(NH3)、R290(C3H8)、R1270(C3H6)、

R170(C2H6)、R600a(C4Hlo)、R744(CO2)

非氟利昂类混合制冷剂R290、R600a