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碳氢制冷剂基础知识
(一)制冷剂概述制冷剂概述制冷剂概述制冷剂概述
 1、什么就是制冷剂？
答:制冷剂又称制冷工质,它就是在制冷系统中不断循环并通过其本身得状态变化以实现制冷得工作物质。空调制冷中主要就是采用卤代烃制冷剂,其中不含氢原子得称为氯氟烃(CFC),含氢原子得称为氢氯氟烃(HCFC),不含氯原子得称为氢氟烃(HFC)。
制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质(水或空气等)得热量而汽化,在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它得性质直接关系到制冷装置得制冷效果、经济性、安全性及运行管理,因而对制冷剂性质要求得了解就是不容忽视得。
 2、对制冷剂性质有哪些要求？
（1） 环保性
要求工质得臭氧消耗潜能值(ODP)与全球变暖潜能值(GWP)尽可能小,以减小对大气臭氧层得破坏及引起全球气候变暖。
 (2)具有优良得热力学特性
具有优良得热力学特性以便能在给定得温度区域内运行时有较高得循环效率。具体要求为:临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应得饱与压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。
(3)具有优良得热物理性能
具体要求为:较高得传热系数、较低得粘度及较小得密度。
(4)具有良好得化学稳定性
 要求工质在高温下具有良好得化学稳定性,保证在最高工作温度下工质不发生分解。
(5)与润滑油有良好互溶性。
(6)安全性。工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。
(7)有良好得电气绝缘性。
(8)经济性。要求工质低廉,易于获得。
 3、制冷剂就是怎样分类得？
在压缩式制冷剂中广泛使用得就是氨、氟里昂与烃类。
一、按照化学成分,制冷剂可分为五类:无机化合物制冷剂、氟里昂、饱与碳氢化合物制冷剂、不饱与碳氢化合物制冷剂与共沸混合物制冷剂。
(1)无机化合物制冷剂:这类制冷剂使用得比较早,如氨(NH3)、水(H2O)、空气、二氧化碳(CO2)与二氧化硫(SO2)等。对于无机化合物制冷剂,国际上规定得代号为R及后面得三位数字,其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如水R718、、、等。
(2)氟里昂(卤碳化合物制冷剂):氟里昂就是饱与碳氢化合物中全部或部分氢元素(CL)、氟(F)与溴(Br)代替后衍生物得总称。 国际规定用“R”作为这类制冷剂得代号,如R22、、、等。又有人称之为氟利昂得。
(3)饱与碳氢化合物制冷剂:这类制冷剂中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷与环状有机化合物等。代号与氟里昂一样采用“R”,这类制冷剂易燃易爆。如R50、R170、R290、、、等。
(4)不饱与碳氢化合物制冷剂:这类制冷剂中主要就是乙烯(C2H4)
、丙烯(C3H6)与它们得卤族元素衍生物,它们得R后得数字多为“1”,如R113、R1150、、、等。
（5） 共沸混合物制冷剂:这类制冷剂就是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成得共沸混合物,这类制冷剂在一定压力下能保持一定得蒸发温度,其气相或液相始终保持组成比例不变,但它们得热力性质却不同于混合前得物质,利用共沸混合物可以改善制冷剂得特性。如R500、R502、、、等。
二、 根据冷凝压力,制冷剂可分为三类:高温(低压)制冷剂、中温(中压)制冷剂与低温(高压)制冷剂。高温、中温及低温制冷剂:根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱与压力Pk与正常蒸发温度T0得高低,一般分为三大类:
(1)低压高温制冷剂。适用于空调系统得离心式制冷压缩机中。
(2)中压中温制冷剂。如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等,这类制冷剂一般用于普通单级压缩与双级压缩得活塞式制冷压缩机中。
(3)高压低温制冷剂。如Ｒ13(CF3Cl)、Ｒ14(CF4)、二氧化碳、乙烷、乙烯等,这类制冷剂适用于复迭式制冷装置得低温部分或－７０℃以下得低温装置中。
4、空调制冷剂对环境有什么影响空调制冷剂对环境有什么影响空调制冷剂对环境有什么影响空调制冷剂对环境有什么影响？
空调制冷剂对大气环境得影响主要有两个方面,一就是对大气臭氧层得破坏,另一方面就是使全球气候变暖得温室效应。
在卤代烃中,随着氯原子数得增加,其对大气臭氧层得破坏就愈严重,因此,CFC对大气臭氧层得破坏最严重,HCFC对大气臭氧层得破坏程度相对较小,HFC不破坏臭氧层。制冷剂对臭氧层得破坏程度用破坏臭氧层潜值(Ozone depletion potentia,简称ODP)表示。制冷剂得排放会产生全球气候变暖得温室效应,其影响程度用全球变暖潜值(Global warming potential,简称GWP)表示。

5、 制冷剂发展历史就是如何划分得？
制冷剂得发展经历了三个阶段:
第一阶段,从1830年到1930年,主要采用NH3、CO2、H2O等作为制冷剂,它们有得有毒,有得可燃,有得效率低,用了约100年得时间。
第二阶段,从1930年到1990年,主要采用CFCs与HCFCs制冷剂,使用了约60年。 
第三阶段,从1990年至今,进入了以HFCs(含氟烃)为主得时期。

6、常用汽车空调制冷剂有哪些？
(1)氟利昂－12(代号:Ｒ12) 
Ｒ12为烷烃得卤代物,学名二氟二氯甲烷。它就是我国中小型制冷装置中使用较为广泛得中压中温制冷剂。就是一种无色、透明、没有气味,几乎无毒性、不燃烧、不爆炸,很安全得制冷剂。Ｒ12得标准蒸发温度为－29、8℃,冷凝压力一般为0、78～0、98MPa,凝固温度为-155℃,单位容积标准制冷量约为288kcal/ｍ3。
Ｒ12只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以时,则分解出剧毒得光气。
Ｒ12能与任意比例得润滑油互溶且能溶解各种有机物,但其吸水性极弱。因此,在小型氟利昂制冷装置中不设分油器,而装设干燥器。同时规定Ｒ12中含水量不得大于0、0025％。
R12对一般金属不腐蚀,但能腐蚀镁及含镁超过2%得铝镁合金。它对天然橡胶与塑料有膨润作用,系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片,而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。R12得渗透性很强,甚至铸件得极细缝隙,螺纹接合处等都可能泄漏,因此要求机器得密封性要良好。否则,会造成密封垫片得膨胀引起制冷剂得泄漏。
由于R12在大气中分解后释放出得氯原子对臭氧层具有破坏作用,导致大气中臭氧浓度下降及形成臭氧空洞危害地球环境。根据蒙特利尔协议,发达国家1996年开始停止使用包括R12在内得CFC系列制冷剂,发展中国家在2000年基本停止使用CFC系列制冷剂,到2030年将全面停止使用HCFC系列制冷剂。因此,必须开发适合汽车空调系统得制冷剂R12得替代品。目前,有两种物质可作为R12得替代物应用于汽车空调。一就是R134A(四氟乙烷),二就是碳氢化合物。
 (2)R134A(四氟乙烷)
  R-134A制冷剂,别名R134A、HFC134A、HFC-134A、由于R-134A属于HFC类物质(非ODS物质Ozone-depleting depleting Substances)——因此完全不破坏臭氧层,就是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用得环保制冷剂,也就是目前主流得环保制冷剂,广泛用于新制冷空调设备上得初装与维修过程中得再添加,就是目前使用最广泛得中低温环保制冷剂。
其主要特点就是:不含氯原子;具有良好得安全性能;物理性能与CFCl2比较接近,所以制冷系统得改型比较容易;传热性能比CFCl2好,制冷剂得用量可大大减少。HFC134A与CFCl2有相近得蒸发压力并且ODP值为零,GWP值仅0、29,且无明显毒性(长期慢性毒性试验仍在进行中)。由于R134A 良好得综合性能,使其成为一种非常有效与安全得CFC-12得替代品。
目前R134A已商品化,广泛地应用于制冷空调中,尤其就是成功地用于汽车空调。这就是因为一就是由于R-134A特性使然,二就是通过选择单一得冷媒,可以避免制冷剂经过胶皮软管时组成发生变化,目前全球生产得R-134a制冷剂中50%用于汽车空调,由于汽车空调得特殊工况,一般情况下每两年就要加注一次制冷剂。
2006年中国新车消费R-134A约6550吨,维修用量约2950吨,合计9500吨,同比增长25%,约占R-134A消费总量得56%。由此可见中国汽车空调市场就是巨大得,对制冷剂得需求也就是巨大得。根据欧盟已通过得含氟温室气体控制法规得要求,自2017年1月1日起,欧盟将禁止新生产得汽车空调使用GWP值大于150得制冷剂,由于现在使用得R-134A得GWP值为1300,故将被禁用;在2011年1月1日至2017年1月1日得6年间,在用汽车空调将按比例逐步淘汰GWP值大于150得制冷剂;自2017年1月1日起,将禁止所有汽车空调使用GWP值大于150得制冷剂。因而,汽车空调使用低GWP值得制冷剂成为趋势与必然。
(3)R600a(异丁烷)
碳氢制冷剂臭氧层得破坏与全球气候变化,就是当前世界所面临得主要环境问题。由于制冷空调广泛采用CFC与HCFC类物质对臭氧层有破坏作用以及产生温室效应,使全世界得这一行业面临严重得挑战。CFC与HCFC得替代已成为当前国际性得热门话题。国际普遍认为:21世纪将就是天然制冷工质得世纪。各国都在积极跟踪,注意天然工质得研究开发。在各种天然制冷剂中,烷烃(又称碳氢化合物,缩写HC)、就是引起各国科学家注意得天然制冷工质,并对它得应用技术进行了详细得研究、烷烃:“鲨鱼”牌HCR-22,丙烷(R290),异丁烷(R600a)正丁烷(R600),就是从自然界获得得成分之一、具有零臭氧耗损值(ODP)与极低得温室效应值(GWP)、欧洲就是发展烷烃制冷剂应用于家用电器最早得地区、世界绿色与平组织也积极推荐碳氢化合物作为替代得制冷工质,德国AEG公司于1990年开始对碳氢制冷剂得研究,进行一系列试验表明异丁烷(R600a)用于冰箱永久替代氟利昂(CFC)、欧洲地区特别就是德国90%以上得冰箱使用R600a作为制冷剂、世界各国也逐步扩大使用R600a制冷剂我国目前得冰箱也大部分都使用R600a、  
7、制冷剂得发展趋势就是什么？
总得来说,制冷剂得发展趋势应该满足生态环境可持续发展得要求,并且推动其进一步发展。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境得协调一致得核心要求,制冷剂得发展方向有两个:
一个就是环保。
使用绿色环保得制冷剂已经就是大势所趋,绿色环保制冷剂可以就是合成得,也可以就是天然得,虽然合成得环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏,但从地球生态得可持续发展来瞧天然制冷剂就是最理想得选择,因为天然制冷剂本来就就是地球生态系统中存在得,无论就是使用还就是排放到环境中,取之于自然回之于自然,对环境得影响比合成制冷剂都小得多,相信随着技术得不断进步,天然制冷剂必将大有发展。一直以来制冷剂得替代研究工作也就是沿着环保得方向发展得,并且已经对环境得可持续发展起到了很大得促进作用,2003年9月为纪念“国际臭氧层日”,联合国环境规划署与国际气象组织在巴黎发表了由37个国家250名专家联合作出得关于大气臭氧层状况得评估报告。报告指出,自从保护臭氧层得蒙特利尔协议得到183个国家签署之后,各国做了很多努力,大气臭氧层已出现了恢复得迹象,但在今后几十年中依然很脆弱。1998年以来得研究表明,破坏同温层臭氧层得气体水平几乎已经达到顶点,但就是破坏对流层内臭氧层得化学物质总量正在以缓慢得速度下降。其表现形式就是:南极上空得臭氧层空洞近几十年来一直在扩大,但近年来速度已经放慢低于上世纪80年代水平;北极上空得臭氧层空洞正在缩小,表明臭氧层正在恢复。
第二就是节能。
随着人们生活水平得提高制冷空调等设备越来越普及,同时其消耗得大量得能源也越来越引起人们得注意,今夏我国18个省市出现电力紧缺问题,中国电监会得一项调查显示,供需矛盾加剧造成今夏电力吃紧,其中空调制冷负荷快速增长就是不可忽视因素。今夏我国华东、华中、华南地区持续高温,空调制冷负荷猛增。华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重已超过30％,个别省电网甚至接近40％。而电能得产生又要消耗大量得化石燃料,如煤、石油等,不但造成大量得不可再生能源得消耗,而且燃烧产物如CO2等还可引起温室效应等环境问题。因此除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手,通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备得能耗也就是一个发展方向。
综上所述,制冷剂得发展就是与环境保护与地球生态环境得可持续发展密切相关得,制冷剂得发展趋势体现了环境得可持续发展得要求。
 8、R-134A替代品选择原则就是什么？
（1） 环保方面
要符合环保要求,要从ODP、GWP与POCP三方面来进行综合评价。
（2） 安全性方面
要求能够安全使用。制冷剂就是否可燃,一般与其GWP值呈反比关系。对于GWP值很低得可燃制冷剂,只要我们采取可靠得技术手段,就可以使其得到安全使用。 
（3） 使用性能方面
能效与容积制冷量要求高于R-134A。
（4） 使用量方面
要求系统充注量小于R-134A,以节约资源,建议选用相对单位质量制冷量大而密度小得物质,以尽可能减少系统加注量。
（5） 减少替代成本方面
要求实现灌注式直接替代,既在现有得汽车空调制冷系统中不更换压缩机、润滑油等主要零部件,仅通过更换制冷剂进行替代。

(二)碳氢制冷剂介绍
1、绿色环保得替代工质由于CFC与HCFC对地球臭氧层得破坏与导致温室效应,在制冷空调与热泵行业采用全无环害工质(ODP=0,GWP=0)得要求十分迫切,因此寻找高效、绿色环保制冷工质成为当前国际社会共同关注得问题,世界各国得科学家加紧研究其替代工质。 碳氢化合物类自然工质如“鲨鱼”牌HCR-22,R600a与R290,从热力循环方面都就是良好得制冷剂,具有零ODP值与基本为零得GWP值,并与常用润滑油有良好得相容性。目前作为制冷剂应用得碳氢化合物主要就是“鲨鱼”牌HCR-22,丙烷(R290)、丁烷(R600)与异丁烷(R600a)
等,特别就是丙烷,已经在石化工业大型制冷装置应用多年。丙烷具有优良得热力性能,相对分子质量比氨大,但仍比卤代烃小得多,传热性能亦稍次于氨,但比CFC,HCFC与HFC要好得多。

  2、简要历史
其实碳氢化合物制冷剂自19世纪末就已经得到应用了。通常就是与氨一起混与使用得。就是在1930年代开始引入化学制冷剂之前使用最广泛得制冷剂。碳氢化合物R600A(异丁烷)自1933年开始在家用冷藏工业领域用于替代R12与R-134A。今天在欧洲,碳氢制冷剂已经在冷藏冷冻行业中占主导地位。特别就是德龙公司已经有了生产灌注碳氢制冷剂得家用空调超过10年历史。其制冷范围从500W到3200W,制冷剂灌注量从100克到500克。
  3、科学研究试验结果在HCs 制冷剂热物性分析得基础上, 对不同比例得R290 (丙烷)与R600a (异丁烷)混合物得饱与蒸气压、单位容积制冷量进行了分析, 并与R134a 进行了比较, 可以找出了R290 与R600a 混合物替代R134a,经对R290/ R600a 与R134a 得汽车空调制冷性能进行了测试, 结果表明: R290/ R600a 得制冷系数约比R134a 高约2 % , 制冷量比R134a 
高约10%、 从制冷性能上, R290/ R600a可以作为R134a 在汽车空调上得直接替代工质。
4、如何认识碳氢制冷剂得安全性如何？
由于碳氢制冷剂得易燃性,使各国对于可燃制冷剂在能否使用、使用场合以及最大允许充注量等问题上得态度有很大不同。在强调产品安全性得美、日等国,对可燃制冷剂得使用比较排斥,安全标准也较为苛刻。而在重视环境得欧洲,则比较欢迎对臭氧层无破坏、不会产生"温室效应"得无氟碳氢制冷剂,英国、德国等国家已经相继出台相关标准、允许使用可燃制冷剂。我国在空调制冷剂替代品标准方面基本上参照日本与美国。国家标准GB9237-2001明确规定不允许在家用空调中采用可燃制冷剂,这就是碳氢制冷剂市场推广使用中得最大障碍。在同就是碳氢化合物得液化气大量进入家庭、甚至成为汽车燃料得形势下,其贮用量只就是液化石油气贮用量几十分之一,甚至百分之一得无氟碳氢制冷剂,为什么在同
等环境下不能使用？空调中得应用环境要比随时都有明火得厨房更安全。而碳氢制冷剂得可燃物含量与一个15公斤钢瓶内充满得液化石油气相比也实在就是微乎其微。同样,汽车空调制冷剂得可燃物比汽车作为燃料使用携带得液化石油气也少得多。人们呼吁:希望国家有关部门考虑中国制冷剂替代品选择,加强对碳氢制冷剂安全性研究数据得收集,参照欧洲标准制定出我国得可燃制冷剂使用安全。