制冷原理与设备配置

制冷原理与设备配置山西财贸职业技术学院制冷剂的特性及应用制冷剂的特性及应用•氨制冷剂的特性及应用•氟利昂类制冷剂的特性及应用•混合制冷剂的特性及应用•制冷剂的环保特性及应用•载冷剂与蓄冷剂的特性及应用制冷剂的特性及应用制冷剂的作用制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，即制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用.制冷剂的特性及应用制冷剂的使用历程SO2和CO2在历史上曾经是比较重要的制冷剂。NH3氨广泛使用。乙醚是最早使用的制冷剂1955年起氟里昂大规模使用初期发展现在制冷剂的特性及应用制冷工质历史乙醚是最早使用的制冷剂。1866年威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。1870年卡尔·林德(CartLinde)用NH3作制冷剂。1874年拉乌尔·皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷剂。SO2和CO2在历史上曾经是比较重要的制冷剂。SO2毒性大，但作为重要制冷剂曾有60年历史。CO2在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达50年之久，1955年才被氟里昂所取代。制冷剂的特性及应用DBCA无机化合物类制冷剂氟里昂(卤代烃类制冷剂)烷烃类制冷剂混合类制冷剂分类ASHARE标准制冷剂的分类和命名制冷剂的特性及应用常用制冷剂氨（R717）的特性•沸点-33.3℃，凝固点-77.9℃•单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小•毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2•氨蒸汽无色，具有强烈的刺激性臭味•氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤•氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量•以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小•系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸•氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出•在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外)制冷剂的特性及应用制冷剂的命名-无机物无机化合物R717R744R718R7XX无机化合物的分子量编号氨二氧化碳水举例制冷剂的特性及应用理想制冷剂的性质•（一）对环境友善•（二）热力学性质方面的要求•（三）有好的物理化学性质•（四）来源广泛、易于制取制冷剂的特性及应用对环境友善•对环境友善。•无毒或低毒，相对安全性好。•具有易检漏的特点。制冷剂的特性及应用热力学性质方面的要求(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比。(2)单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3)比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。蒸发压力≧大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大(4)等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。制冷剂的特性及应用有好的物理化学性质1）粘度、密度尽量小。2）热导率要求高3）纯度高。4）化学稳定性和热稳定性好。5）良好的电绝缘性。6）溶解于油的不同性质表现出不同的特点。7）无毒，在工作温度范围内不燃烧、不爆炸，使用安全。制冷剂的特性及应用来源广泛、易于制取•制冷剂经济性的要求：•制冷剂的生产工艺简单，价廉、易得。制冷剂的特性及应用制冷剂对材料的作用正常情况下，卤素化合物制冷剂与大多数常用金属材料不起作用。只在某种情况例如水解作用、分解作用等下，一些材料才会和制冷剂发生作用。“镀铜”现象当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜溶解到混合物中，当和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子析出并沉浸在钢铁部件上形成一层铜膜。制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。制冷剂的特性及应用制冷剂与润滑油的互溶性的影响制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将油分离出来，避免油带入蒸发器中降低传热效果。制冷剂的特性及应用制冷剂与水的溶解性“冰堵现象”•当温度降到0℃以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。制冷剂的特性及应用制冷剂的泄漏性氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏制冷剂的特性及应用常用制冷剂氟里昂的特性•氟里昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟里昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。•氟里昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟里昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。制冷剂的特性及应用常用的氟里昂制冷剂常用氟制冷剂R134aR502R22R12制冷剂的特性及应用制冷剂的命名-卤代烃卤代烃R22分子式CmHnFxClyBrzn+x+y+z=2m+2举例二氟一氯甲烷(CHClF2)二氟二氯甲烷(CCl2F2)R12R(m－1)(n+1)x(a,b…)Bz同分异构体溴分子数，为0，B可省略编号制冷剂的特性及应用制冷剂的命名-烃类碳氢化合物(烃类)不饱和碳氢化合物和卤代烯R50R170R1150R1270编号与氟利昂编号方法相同举例甲烷(CH4)乙烷(C2H6)R1+氟利昂编号方法编号举例乙烯(C2H4)丙烯(C3H6)烷烃类烯烃类正丁烷和异丁烷例外，用R600和R600a(或R601)表示制冷剂的特性及应用氟利昂12的特性R12对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受到限用与禁用。但它目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之一，2010年1月1日起将在我国完全停止生产和消费。南极臭氧空洞的变化制冷剂的特性及应用氟利昂12（CF2CL2，R12）的特性•R12无色、气味很弱、毒性小、不燃烧、不爆炸，•R12等熵指数小，压缩机的排气温度较低。单位容积制冷量小、相对分子质量大、流动阻力大、热导率较小。•水在R12中的溶解度很小，低温状态下水易析出而形成冰堵，因此在充灌R12前，必须经过干燥处理•R12能与矿物性润滑油无限溶解，润滑油在蒸发器中逐渐积存，使蒸发温度升高，传热系数下降。•R12对一般金属没有腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过2％的铝镁合金。含水后会产生镀铜现象。R12对天然橡胶及塑料等有机物有膨润作用，R12极易渗透。•R12由于压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳定、无毒、不燃、不爆，广泛用于冷藏、空调和低温设备。制冷剂的特性及应用氟里昂134a•是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。制冷剂的特性及应用R134a制冷剂的特性及应用氟利昂22（CHF2CL，R22）的特性•R22对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应。它是第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国将在2040年1月1日起禁止生产和使用。•R22是最为广泛使用的中温制冷剂•R22属安全性制冷剂。•R22化学性质不如R12稳定。•R22能部分地与润滑油互溶，R22对金属的作用、泄漏性与R12相同。•R22广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、离心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用，故可作为R12的近期、过渡性替代制冷剂。制冷剂的特性及应用碳氢化合物的特性丙烷（R290）是较多采用的碳氢化合物。属中温制冷剂。难溶于水。大气环境特性优良（ODP=O，GWP=0.03），是目前被研究的替代工质之一。除丙烷外，通常用作制冷剂的碳氢化合物还有乙烷（R170）、丙烯（R1270）、乙烯(R1150)。制冷剂的特性及应用氟利昂600a的特性•R600a属中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用，无温室效应。可燃、可爆，不允许采用气焊或电焊。价格便宜。由于具有极好的环境特性，目前广泛被采用，作为R12的替代工质之一。制冷剂的特性及应用混合制冷剂共沸溶液制冷剂一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度溶液制冷剂非共沸溶液制冷剂一定蒸发压力下蒸发时沸点不断升高制冷剂的特性及应用共沸制冷剂共沸(液体)制冷剂=R152a/R12(26.2/73.8)=R22/R115(48.8/51.2)质量百分比组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。编号R5XX举例R500R502已经商品化的共沸混合物，依应用先后在500序号中顺次地规定其识别编号。制冷剂的特性及应用非共沸制冷剂非共沸(液体)制冷剂组成由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分不断变化，对应的温度也不断变化。编号R4XX举例R407cR404a已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号中顺次地规定其识别编号。R32/R125/R134a(23:25:52(%))R125/R143a/R134a(44:52:4(%))制冷剂的特性及应用共沸溶液制冷剂一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。制冷剂的特性及应用几种共沸制冷剂的组成和沸点-48.8/-47.7－-46.798.950.0/50.0R125/143aR507-9.8/3.518-12.593.755.1/44.9R31/114R506-29.8/-9.8115-30103.578.0/22.0R12/31R505-51.2/-3817-59.279.248.2/51.8R32/115R504-82.2/-81.588-88.087.640.1/59.9R23/13R503-40.8/-3819-45.4111.648.8/51.2R22/115R502-40.8/-29.8-41-41.593.184.5/15.5R22/12R501-29.8/-250-33.599.373.8/26.2R12/152aR500各组分的沸点(℃)共沸温度沸点(℃)分子量质量成分组分代号制冷剂的特性及应用氟里昂502（R502）•R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃，正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。制冷剂的特性及应用非共沸溶液制冷剂一定压力下溶液加热时，首先到达饱和液体点A(泡点)，再加热到达点B，即进入两相区，继续加热到点C(露点)时全部蒸发完成为饱和蒸汽。泡点温度和露点温度的温差称之为温度滑移制冷剂的特性及应用几种非共沸溶液制冷剂性质泡露点温差大，使用时最好将热交换器作成逆流形式不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。泡露点温差仅0.2℃，可称之为近共沸混合制冷剂。具有与共沸混合制冷剂类似的优点。不能直接用来替换R22的制冷系统。R410A两元混合制冷剂R407C三元非共沸混合制冷剂制冷剂的特性及应用制冷剂的发展和环保化替代ConceptBECDA制冷剂的发展替代工质的研发替代的