1、制冷原理,王亮 2015制冷班,第1章 制冷剂及载冷剂,本章主要内容 2.1制冷剂 2.2CFCs的使用与替代 2.3载冷剂,2.1 制冷剂,2.1.1定义：又称制冷工质,它是制冷系统中完成制冷循环所必需的工作介质。,2.1.2 对制冷剂的要求：,1、热力学的性质 （1）蒸发压力和冷凝压力适中A）蒸发压力不低于大气压力 （希望制冷剂是在大气压力下沸点较低的物质）B）常温下制冷剂的冷凝压力也不应过高，一般不要超过1215barC）冷凝和蒸发压力之比不要过大（增压比较小）,4,（2）单位容积制冷能力要大：单位容积制冷能力越大，就可以减小压缩机的尺寸 （3）临界温度要高，凝固温度要低 （4）绝热指数
2、要低一些：绝热指数越小，压缩机排气温度越低，增压比小,5,（3）密度、粘度要小 （4）不燃烧、不爆炸、无腐蚀、高温下不分解 3、其它: 无害、无毒、无刺激性、温室效应小、不破坏大气臭氧层、材料易得、价格便宜,2、物理化学的性质 （1）在润滑油中的可溶性 （2）导热系数、放热系数要高,6,1）破坏臭氧潜能值（臭氧衰减指数ODP）： 表示物质对大气臭氧层的破坏程度。以的值作为基准值 应越小越好，ODP=0则对大气臭氧 层无害。 2）温室效应潜能值（温室效应指数GWP）： 表示物质造成温室效应的影响程度。以二氧化碳的值作为基准值 应越小越好，GWP=0则不会造成大气变暖,8,2.1.3 安全标准与分
3、类命名: (一)安全性分类：分为六级，每级分为A、B两级。 表2.3,9,(二)制冷剂的种类 1、卤代烃（氟利昂族）：是饱和碳氢化合物（ ） 的卤族衍生物的总称（ ）,则：2m+2=n+x+y+zR(m-1)(n+1)xBz Eg：CHF2Cl,10,2、多元混合液 非共沸溶液在固定压力 下蒸发或冷凝时，其蒸发温度或冷凝温度以及各组分的浓度不能保持恒定。R4( )( ) 获得命名的先后顺序号,共沸溶液在固定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发温度或冷凝温度恒定不变，而且它的气相和液相具有相同的组分。R5( )( ) 获得命名的先后顺序号,11,3、有机化合物： R6 如丁烷为R600 4、无机化合物：氨
4、（R717）、水（R718）、二氧化碳（R744） 5. 烷烃类：R（m-1）（n+1）。正丁烷和异丁烷例外。,2.1.4 常用制冷剂,1、氨: 氨除了毒性大些以外，是一种很好的制冷剂。,（1）最大的优点是单位容积制冷能力较大，蒸发压力 和冷凝压力适中； 粘性小，密度小，流动阻力小，传热性能好； （2）吸水性强，吸水后对铜和铜合金有腐蚀作用，但不会产生冰塞； （3）几乎不溶于润滑油（需定期放油） （4）价廉，极易购得，是我国生产企业最广泛采用的中温制冷剂 （5）最大的缺点是有毒，且具可燃性，有爆炸危险。绝热指数高，排气温度高，需降温。 适用：大中型工业制冷装置（-65以上）和大中型冷库,13,
5、2、氟利昂大多数氟利昂本身无毒、无臭、不燃、与空气混合遇火也不爆炸，适用于公共建筑或实验室的空调制冷装置。氟利昂中不含水分时，对金属无腐蚀作用。绝热指数小、排气温度低。氟利昂的放热系数低，价格较高。密度大、粘性大、流动阻力大；极易渗漏又不易被发现，而且它的吸水性较差，为了避免发生“冰塞”现象，系统中应装干燥器。有水分存在时，对金属有腐蚀。含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光气COCl2。,14,适用：范围广,常用的制冷剂R12、R22、R11、R502等在通常的制冷温度下，会和润滑油互溶，会降低润滑油的粘度，在相同的蒸发压力下，蒸发温度将升高，使制冷量减少。在换热器表面不会形成油膜，且润
6、滑良好。,CFCs、HCFCs、HFCs,(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）,(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）,(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）,(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）,3. 混合制冷工质 由两种或两种以上的纯制冷工质以一定的比例混合而成。,共沸混合制冷工质（与单一制冷剂比，单位容积制冷量大，化学稳定性好，对电动机有更好的冷却效果） 非共沸混合制冷工质（无共沸点，定压相变时，温度变化，用于变温热源的温差匹配场合，实现近似的洛伦兹循环）,2.2CFCs的使用与替代,一、臭氧层的破坏 1、问题的提出： 1974年，美加州大学科学家在Natur
7、e杂志发表论文，提出卤代烃中的cl原子会破坏大气O3层。（获1995年诺贝尔化学奖）,后果：O3层的破坏，增加太阳对地面紫外线辐射强度 人的免疫系统受到破坏，抵抗力下降 皮肤癌、白内障等 农作物、鱼类减产 树木坏死、塑料制品老化加速 城市光化学烟雾发生几率提高,2.2CFCs的使用与替代,2、保护措施及发展过程 蒙特利尔议定书及其修正案 1985年：维也纳公约，二十多国家签署 1987年:蒙特利尔议定书，主要发达国家成员 1990年：伦敦修正案 1993年：哥本哈根修正案，第一次对HCFC类提出限制 CFC类:发达国家1996年;发展中国家2010年。我国已于2007年7月1日停止使用 HCF
8、C类：发达国家2030年；发展中国家2040年,2.2CFCs的使用与替代,1997年：蒙特利尔修正案，将HCFC类的禁用时间提前10年； 1999年：北京修正案 这些修正案对议定书所列的种类、消耗量基准和禁用时间做了进一步调整和限制。,2.2CFCs的使用与替代,二、温室效应及京都议定书 CFCs、HCFCs及HFCs的排放会加剧地球的温室效应 带来的危害:气温上升、海平面上升、土地沙漠化加速、 厄尔尼诺现象 1997年10月，联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议在日本东京召开，通过了京都议定书:将CO2、HFCS等6种气体定为受管制的温室气体，并限制其排放总量,但无禁用期。 我国2002
9、年9月加入，并承担相应国际义务。,2.2CFCs的使用与替代,替代方案,2.2CFCs的使用与替代,替代选择时考虑的主要问题： 热力性质（相近）、兼容性、ODP、GWP值（小） 替代过程中的注意事项：压缩机尺寸、密封性能、干燥剂、制冷剂量,中央空调系统原理图,12.6,7,32,36.8,54.4kPa,100% RLA,冷凝器,蒸发器,冷却塔,室内空调末端,冷凝器,冷水机组蒸发器,水,7.22,12.78,中央空调系统原理图,室内空调末端(间接制冷系统),末端,蒸发器,冷凝器,制冷设备内部循环系统 (直接制冷系统),中央空调系统原理图,蒸发器,水冷式,冷凝器,35,29.44,冷却塔,中央空
10、调系统原理图,冷却水循环系统 (间接制冷系统),水,1.4载冷剂,载冷剂是指在间接制冷系统中用来传递冷量的中间介质。,1.4载冷剂,制冷剂选用要求的几个方面 1 物理化学 2 热力学 3 环境影响环保性 4 安全性 5 经济性,1.4载冷剂,一、载冷剂选用的基本要求,5.来源广泛，价低易得。,工作温度范围内始终呈液态，不凝固、不汽化；,2. 无毒、无刺激性、化学稳定性好，环保、安全，腐蚀性小；,3. 比热大，同样质量则载冷量大，传热性好；,4.流动性好，密度小，粘度小,流动阻力小；,1.4载冷剂,二、常用载冷剂：,3.有机化合物及其水溶液：乙醇(酒精)、丙三醇(甘油),1. 水：,2.盐水溶液： NaCl、CaCl2,1.4载冷剂,二 盐水溶液的特性 1 工作温度范围内始终呈液态，不凝固、不汽化； 2 无毒、无刺激性、化学稳定性好，环保、安全，腐蚀性大； 3 比热，传热性随溶液浓度和温度变化而变化； 4 流动性，密度，粘度,流动阻力随溶液浓度变化而变化； 5 来源广泛，价格较高。 6 有析冰和析盐现象，必须严格控制盐水溶液的浓度和工作温度。,2.3载冷剂,
