第二章--制冷剂及载冷剂-制冷技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,制冷剂的基础知识,制冷剂,在制冷装置中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷作用的工作流体。,制冷剂是制冷装置中进行循环制冷的工作物质，又称为工质。,制冷装置与制冷剂相互依存，相互适应，才能组成完美的制冷系统。根据现实工业条件，提出了对制冷剂的要求：,首先，制冷剂的热力性质对制冷系数的影响可用制冷效率,R,来表述。,制冷效率,理论循环的制冷系数,th,与有温差的逆卡诺循环制冷系数,c,之比。,R,=,th,/,c,其中：,c,=(T,0,-T,0,)/(T,K,+T,K,)-(T,0,-T,0,),R,物理意义：,表示了,制冷剂的节流损失和过热损失的大小。,除了,制冷效率外，还应考虑如下的其他性能：,一,对制冷剂的要求：,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,热力学的性质：,（,1,）蒸发压力和冷凝压力适中；,（,2,）单位制冷量,q,0,和单位容积制冷量,q,v,要大；,制冷剂的凝结温度要高；,凝固温度要适当的低一些；,（,3,）制冷效率高,防止空气渗入；减少装置承压，防止制冷剂外泄；压缩比小减少压缩机的耗功量,减少工质的循环量；缩小压缩机的尺寸,便于用一般冷却水或空气冷凝；接近逆卡诺循环，节流损失小,能得到较低的蒸发温度,压缩机排气温度低提高压缩机容积效率、对润滑油有好处,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,一、,对制冷剂的要求：,物理化学性质：,（,1,）制冷剂在润滑油中的可溶性；,（,2,）制冷剂的导热系数、传热系数要高；,（,3,）制冷剂的密度、粘度要小；,（,4,）制冷剂对金属和其它材料应无腐蚀和侵蚀作用；,（,5,）制冷剂在高温下应不分解，且不燃烧、不爆炸；,其它：,制冷剂对人的生命和健康无危害，不具有毒性、窒息性 和刺激性；,制冷剂应易于购买，且价廉。,提高换热效率，减少蒸发器、冷凝器的传热面积,流动阻力小，降低耗功率、缩小管径,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,一、,对制冷剂的要求：,（三）环境友好性能,反应一种制冷剂环境友好性能的参数有：消耗臭氧层潜值、全球变暖潜值、大气寿命等，为了全面地反应制冷剂对全球变暖造成的影响，提出了变暖影响总当量TEWI(Total Equivalent Warming Impact)指标，该指标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,CO2,二氧化碳对全球变暖的间接效应IE,TEWI=DE+IE （2-1）,DE=GWP.(LN+M.a),IE=N.E.b,LCGWP+LCODP,100000100 (2-2),第二章 制冷剂及载冷剂,常用制冷剂,常用制冷剂（氨及氟利昂）性能比较,序号,R717,F,对比,1,价廉易取,比R717贵十几倍,R717系统投资、运行费低,2,q,0,、q,v,大，M,R,小,相反,同,0,下，R717com尺寸小、管径小,3,几乎不溶于油,大多数易溶于油,R717系统分油易，F系统分油难,4,、,大，k大,相反,R717换热设备尺寸小,5,渗透力弱，易发现,相反,R717损耗小，运行费低,6,无限溶于水,难溶于水,F系统易产生冰堵,7,毒性大,有燃烧爆炸危险,相反,F可用于空调中直接蒸发冷却,8,含水对铜有腐蚀,（系统中无铜）,对天然橡胶有侵蚀,（垫圈不能用橡胶）,不同系统采用不同材料,9,分子量小，t,排,高,相反,R717 com用水冷；F com用风冷,10,粘度小,密度小,阻力小,相反,R717系统管径小、com耗功小,11,对生态环境影响小,某些F工质对生态环境影响大,某些F工质渗透、排放造成人类生态环境恶化,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,（二）分类命名,目前使用的制冷剂有很多种，归纳起来主要有四类：无机化合物、碳氢化合物、氟里昂、及混合溶液。,制冷剂的命名规则如下,：,（1）对甲烷、乙烷等饱和碳氢化合物及其卤族衍生物(氟利昂),饱和碳氢化合物的分子式：CmH2m2,氟利昂的分子式：CmHnFxClyBrz,二者的关系有：2m+2=n+x+y+z,该类制冷剂的编号为：RxxxBx。第一位数字为,m1,，为零时省略；第二为数字为,n1,；第三位数字为,x,；第四位数字为,z,，如为零，则与字母B一起省略。,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,习惯上，R12、R22又称为氟里昂12、氟里昂22，也有写成F12、F22。“氟里昂”是国外一个生产厂商的商业名称（商标）。其他厂商就冠以其他名称，如“阿克敦”（Arcton）、“琴纳特朗”（Genetron）等。,由于乙烷的卤化物有同分异构体，如CHF2CHF2和CH2FCF3都是四氟乙烷，分子量相同，但结构不同，它们的编号根据碳原子团的原子量不对称性进行区分。前者两个碳原子团的原子量对称，则用R134表示；后者不对称较大，则用R134a表示。,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,(4),对于各种有机化合物为“R6xx”系列编号。系列编号的后两位并无特殊含义。如丁烷为R600；乙醚为R610。,(5),对于各种无机化合物为“R7xx”系列编号。系列编号的后两位数为该化合物的,分子量,。如氨为R717，二氧化碳为R744。,(6),对于非饱和碳氢化合物为“Rxxxx”系列编号。第一位数为,非饱和碳键的个数,，二、三、四位分别为,碳原子数减1,、,氢原子数加1,及,氟原子个数,。如：乙烯C,2,H,4,的编号为R1150；氟乙烯C,2,H,3,F的编号为R1141。,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,三、制冷剂的基本热力特性,由于制冷剂的种类较多、性质各异，因而使用的条件也有所不同。通常可以按照制冷剂在标准大气压下的饱和温度tB和常温下的冷凝压力pk的高低及适用温度范围，将其分为高温（低压）、中温（中压）和低温（高压）三大类：,高温（低压）制冷剂一般tB0，pk0.3MPa。如R11、R21、R113、R114等。这类制冷剂多用于空气调节制冷系统的离心式压缩机中；,中温（中压）制冷剂通常tB0-60，pk0.32 MPa，如R12、R22、R717、R142b、丙烯、丙烷等。这类制冷剂适用的温度范围较广，一般的空调制冷系统以及-70以上的单级和两级压缩式制冷装置均采用这种制冷剂。,低温（高压）制冷剂tB-60，pk24 MPa，如R13、R14、乙烯、乙烷等。它们多用于制取-70以下的低温。见表2-4,常用制冷剂的热力性质见表2-5,第二章 制冷剂及载冷剂,2-1 制冷剂,（二）无机化合物,1、氨（NH3，R717）,（1874年问世）,良好的热力学性质和热物理性质,单位容积制冷能力qv大；,压力适中：在大气压力下沸点-33.4，凝固点-77.7；当制冷温度为530时，蒸发压力p0大气压力，防止蒸发器出现真空；采用水作为冷却介质时，冷凝压力不超过1.5 Mpa，如当冷却水为30时，pk1213bar。,粘性小，流阻小，传热好；,对大气臭氧层无任何破坏作用、对全球温室效应无任何作用。,对人体有较大毒性：具有强烈的刺激性臭味，刺激人的眼睛及呼吸器官，接触皮肤会引起冻伤。浓度0.50.6时，人停留半小时即可中毒。可污染空气和食品。,可引起燃烧及爆炸,空气含氨量1114，即可点燃（黄色火焰）；1625时可引起爆炸。,易溶于水（任意比例），所以系统不会出现冰塞，但单位制冷量并腐蚀金属（铜及其合金，除磷青铜外）。所以要求含水量0.12。,不溶于油，所以在换热器上有油膜存在，影响传热。氨油是分层的，要定期排油。,价廉易得，广泛采用，主要用于大型冷库。用于t0-65以上制冷系统。,2、二氧化碳（R744)(自学）,对于氟利昂制冷系统，为什么需要设置干燥装置？若氟利昂制冷系统中发生“冰塞”，最有可能发生在管路中什么地方，为什么？,另一方面，由于氟利昂的吸水性较差，含水量多时容易,发生“冰塞”,。,因此：在蒸气压缩式制冷装置中应,设置干燥器,。,设置干燥器的原因：,一 方面，氟利昂不含水份时不腐蚀金属，但含水量过多时，会引起,制冷剂水解,，,腐蚀金属并产生污垢,。,若氟利昂制冷系统中,发生“冰塞”,，最有可能发生在管路中,膨胀阀的出口处,。,原因：制冷剂流经膨胀阀,绝热节流,时，部分制冷剂发生气化，需吸收气化潜热，自身温度降低。由于水的凝固温度高于氟利昂的凝固温度，因而含水量过多发生“冰塞”时，最有可能发生在管路中,膨胀阀的出口处,。,(冷冻水温正常时“冰塞”为什么不易,发生在蒸发器内,？),第二章 制冷剂及载冷剂,2-3 载冷剂,前面说过，蒸发器一般置于被冷却房间，通过制冷剂蒸发直接制冷。,当在下述情况下：,制冷机房与被冷却地点较远，制冷剂远距离输送会增加制冷剂漏损的可能性；,工作需要制冷剂不能进入被冷却房间。,此时要进行间接制冷，就需要一种中间物质，在蒸发器内被冷却降温，再用它冷却被冷却物，此中间物质称载冷剂。,载冷剂是将制冷装置的制冷量传递给被冷却介质的媒介物质，所以也称冷媒。,大容量集中制冷的制冷装置都采用载冷剂。,一、对载冷剂要求,（一）在使用温度范围内不凝固，呈液态，不汽化；,（二）无毒，化学稳定性好，在大气条件下不分解、氧化，不改变物理性质，不腐蚀金属；,（三）比热大，当0一定时所需流量小；,（四）密度小、粘度小，以减小流动阻力；,（五）导热系数大，以减小传热面积；,（六）来源广泛，价格低廉。,第二章 制冷剂及载冷剂,2-3 载冷剂,二、常用载冷剂的性质,常用的有：水、盐水溶液（NaCl、CaCl2）和有机化合物的水溶液（乙、丙二醇）。,1.水,水是空调系统常用的载冷剂，制冷装置将水冷却到一定温度后，被送入空调器中，与通过空调器的空气进行热、湿交换，将空气冷却到一定的温、湿度要求后送入房间。由于水的冰点为0，若要求载冷剂的温度低于0时，则应采用其它冰点较低的载冷剂，如盐水溶液等。,盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用。含,2-3 载冷剂,t0,o,C，用水；t0,o,C，用盐溶液。,二 盐水溶液,盐水凝固温度与浓度有关。盐水浓度太低，,会析出冰粒；浓度太高，比热小、比重大、流阻大、有盐粒析出。,第二章 制冷剂及载冷剂,浓度确定方法：,盐水溶液浓度对应的凝固温度,t,凝,=t,0,-(68),o,C,；,且,t,凝,t,合晶点,；（,NaCl,为,-21.2,o,C,；,CaCl,2,为,-55,o,C,；）,一般使用时：,0,o,C t,0,-16,o,C:,可用,NaCl,；,-16,o,C t,0,-50,o,C:,可用,CaCl,2,；,且,合晶点,。,盐水腐蚀性强，还应加入缓蚀剂。,由于盐水对金属有强烈腐蚀作用，溶液中要加入缓蚀剂。1m,3,CaCl,2,溶液：1.6kgNa,2,Cr,2,O,7,、0.45kgNaOH;1m,3,NaCl溶液：3.2kgNa,2,Cr,2,O,7,、0.89kgNaOH,盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用。含,三、乙二醇水溶液,第二章 制冷剂及载冷剂,特点：,冻结温度合适，适用范围广,热物性较佳：比冷冻水差，但优于其它盐类不冻液,腐蚀性低,化学稳定好,安全性好,易于购买,什么是载冷剂，常用的载冷剂有哪些？,载冷剂的概念,将制冷装置产生的制冷量传递给被冷却介质的媒介物质。,常用的载冷剂包括：,水：,空调系统,中常用，但只能做,0,以上,的载冷剂；,盐水溶液：,NaCl,、,CaCl,2,、,MgCl,2,水溶液等；,有机物及其水溶液：乙二醇、丙三醇等水溶液。,