制冷剂知识大揭秘、理解制冷过程中的重要角色

                                                                              制冷剂
    制冷剂知识大揭秘：理解制冷过程中的重要角色，在制冷装置中，必须要有工质在其中进行状态变化并完成热力循环过程，制冷装置才能连 续、稳定地向外界供冷，该循环工质称为制冷剂。
    在逆卡诺循环中曾指出，制冷系数的大小与制冷剂性质无关，但在理论和实际制冷循环 中,制冷剂的物理特性对制冷循环的优劣有着重要影响。另外,在选用制冷剂时,还需要考虑 到制冷剂的化学稳定性、毒性、可燃性、价格,以及对生态环境影响等多种因素。 随着科学技术发展，对制冷装置所用的制冷剂一直在进行筛选，其目的主要是使制冷装置 在规定的制冷温度区间内，能具有安全可靠和良好的经济运行性能，而且不会造成环境污染。
    2.1.1制冷剂的种类
    目前,可用做制冷的物质有几十种,但在普通制冷范围(-120~+5℃)所用的制冷剂 只有十几种,而在空调制冷系统中所用的制冷剂仅有几种。
    1.无机化合物
    水(H20)和氨(NH,)是使用最早的两种无机化合物制冷剂，目前，氨主要用在大中型冷库及制冰系统中，而水仅用于溴化锂吸收式制冷装置中。氨作为制冷剂的代号为R717、水为R718。
    2.碳氢化合物
    碳氢化合物类制冷剂主要有乙烷(C2H)、丙烷(C3H)和丙烯(C3H)等，相应的制
    冷剂代号为R170、R1150和R1290。这类制冷剂主要用在石化工业中，空调制冷系统不采用。
    3.氟利昂
    氟利昂是饱和碳氢化合物的卤素衍生物，其分子通式为CmHFXL,Br,并且有2m+2= n+x+y+z的关系,因此,根据氟利昂化合物中不同的原子数,可以有许多种类的氟利昂。按 规定编号方法可编出许多代号，如氟利昂22(HCF2CL)的代号为R22,氟利昂134a (CH2FCF3)的代号为R134a等。
    氟利昂是20世纪30年代随着有机化学工业的发展而研制成功的有机化合物。应该承认， 多品种氟利昂的出现，使压缩式制冷技术得到了极大的改善和发展。
    4.混合制冷剂
    混合制冷剂是由两种或两种以上制冷剂，按一定比例混合而成的一种混合物。它在制取某一区间低温时，能获得比单一化合物更优良的循环运行性能。混合制冷剂分为共沸混合制冷剂和非共沸混合制冷剂两种。
    (1)共沸混合制冷剂。该制冷剂在一定压力下具有一个共沸点。在一定压力下，液化或汽化过 程的温度不发生变化，常用的共沸混合制冷剂有R502(R22/R500)、R500(R12/R152a)等。
    (2)非共沸混合制冷剂。这类制冷剂在一定压力下没有共沸点，液化或汽化过程的温度将 相应变化。因此，在变温热源的制冷循环中，使用非共沸混合制冷剂，能减小蒸发器和冷凝器中的传热温差，提高制冷装置的运行性能。非共沸混合制冷剂主要有R12/R13、R22/R114等。

    2.1.2常用制冷剂的特性
    常用制冷剂的特性仍按传统应用的制冷剂介绍，虽然其中有些制冷剂被禁用或将被禁用，但在目前投入工业及商业运行的制冷装置中仍占极大比例。
    1.氨(NH3)
    氨是使用历史最长的制冷剂。它具有良好的热力性能，循环过程中压力适中，且具有极大 的单位容积制冷量和较高的制冷系数。在氟利昂制冷剂未出现之前，在大中型压缩式制冷装置 中，几乎一统天下。但氨有毒且具有刺激性气味，与空气混合达到一定浓度后有爆炸危险。氨与水混合后会腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。 目前，在新型空调制冷系统中已不再采用。
    2.R22(氟利昂22)
    R22的综合性能极佳，具有良好的热力性能。例如，运行压力适中，单位容积制冷量仅次于氨，等熵指数低于氨。在相同压力比时，排气温度较氨低，而且具有无毒、无燃烧及低爆炸性等优点。R22的出现，使它在空调制冷系统中得到了广泛应用。另外，所有氟利昂对铜及电动机的耐氟绝缘漆均不起作用。因此，结构紧凑的各类封闭式制冷压缩机得以大量使用。
    目前，在各类制冷机组及冷（热）水机组中，多数选用R22为制冷剂。
    3.R12(氟利昂12)
    R12是氟利昂族制冷剂中最早得到广泛应用的一种传统制冷剂。特别是它的冷凝压力较低，等熵指数小，在相同的高/低温介质温度条件下，它的排气温度和压力比氨和R22低，广泛使用在小型冷库、冷柜、电冰箱制冷系统中。但R12的单位容积制冷量较小，远低于氨和R22,因此，在空调制冷系统中，逐渐被R22所代替。
    4.R11(氟利昂11)
    R11的分子量较大，单位容积制冷量较小，常温下的饱和压力较低，仅适用于离心压缩式的制冷系统中，对空调用离心压缩式制冷系统，单级离心压缩机就能达到其运行的压力比。
    5.R502(混合制冷剂)
    R502是由质量分数为48.8%的R22和51.2%的R115组合而成的共沸混合制冷剂，其热力性能优于R12和R22。
    目前，仍在使用的制冷剂及一些新的替代制冷剂的热力特性，参见《制冷工程手册》的 制冷剂热力特性表和热力特性曲线。
  
    2.1.3氟利昂换代
    1.氟利昂换代的必要性
    环保专家指出，氟利昂中的氯原子对大气臭氧层具有破坏作用，当臭氧层减弱或出现空洞 时,短波紫外线将直接照射地球,破坏生态平衡,危及人类生存。同时,这类物质的大量排 放，也会助长地球上的温室效应。
    氟利昂是饱和碳氢化合物的卤素衍生物，或称卤代烃物质。其化学成分比较复杂，组分较 多，对臭氧的破坏程度也不相同。通常把含氯而无氢的氟利昂称为CFC,如R12(CF2CL2)-CFC12、R11(CFCL3)-CFC11,此类物质对臭氧的破坏程度最为严重。对既含氯又有氢的氟利昂称为HCFC,如R22(HCF2CL)-CFC11,此类物质对臭氧的破坏程度较弱。把含氢而无氧的氟利昂称为HFC,如R134a(CH2FCF3)-HFC134a此类物质对臭氧无破坏作用。
    自1977年起，联合国环境署召开了一系列国际会议，对于各种含氯氟利昂对臭氧的破坏 程度，决定按计划逐步进行限制和禁用，并根据各国生产和使用情况，制定了受控制物质的名 称和逐步禁用的进度表。1989年3月，中国政府参加了在伦敦召开的保护臭氧层会议，并于1993年批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。
    对照国际禁用和受控物质名单，与空调和冷藏制冷关系最密切的是CFC11、CFC12和HCFC22三种制冷剂。为寻求这类使用面广、量大的制冷剂替代物，近20年来，制冷和制热物理技术界曾进行了大量研究工作，提出和试验过许多替代工质。
    例如,HFC134a制冷剂,它与CFC12的热力性能相近,但对臭氧无破坏作用,温室效应也远远小于CFC12,是目前替代CFC12最理想的工质，而且已广泛使用。HCFC123制冷剂，早期曾作为离心压缩式制冷系统中替代CFC11使用过，但该制冷剂具有一定毒性，且属于 HCFC制冷剂，因此，目前已不再使用。
    在小型低温制冷系统中，近几年也有选用与R502热力性能相近，但对臭氧层无破坏作用的R404a、R507替代R12和R502的制冷机组,并已进入实际应用阶段。
    2.替代的制冷剂种类
    (1)R418A替代R22、R502、R407C有节能效果。
    (2)R418A与R22、R502、R407C所使用的冷冻油及其他材料完全相容，可直接置换。
    (3)R418A置换R22离心式机组目前存在不节能、制冷量稍微偏小的原因，暂时不改造。
    (4)R418A充注量一般为R22的90%~100%。
    (5)R415替代R12,在涡旋式、活塞式、螺杆式机组及替代R134a螺杆式机组有节能 效果。
    (6)R415B不能替代R134a离心式机组（由于R134a本来是环保制冷剂）。
    (7)R415B与R12、R134a系统的金属材料、塑性材料和弹性材料等均相容，不需要 更换。
    (8)R414B与R134a所使用的酯类油(POE或PAG油)完全互溶，替换R134a时不需要 更换润滑油，可以直接充注。
    (9)R415B与R12系统使用的矿物油(MO油)互溶性略差，替换R12时需要把矿物油更
    换为酯类油(POE或PAG油)。
    (10)R415充注量一般为R12的50%左右，约为R134a的60%左右。
探索可持续未来：制冷剂行业的环保创新与发展趋势以上文章来自沈阳冷水机组回收网http://www.shoukongtiao.com制冷剂安全使用指南：了解潜在风险与防范措施。