空調(diào)制冷劑的發(fā)展歷史與分類選擇

1、空調(diào)制冷劑的發(fā)展歷史與分類選擇空調(diào)制冷劑的種類和性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、 經(jīng)濟性、 安全性及運行管理, 因而對制冷劑種類和性質(zhì)要求的了解是十分必要的。一、制冷劑的發(fā)展歷史制冷的歷史可以追溯到古代, 當(dāng)時用以儲冰和其一些蒸發(fā)進程。乙醚是最早使用的制 冷劑。 1866年,威德豪森 (Windhausen提出使用 CO2作制冷劑。 1870年,卡爾林德 (CartLinde用 NH3作制冷劑。 1874年,拉烏爾皮克特 (RaulPictel采用 SO2作制冷劑。 從歷史上看,制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:第一階段,從 1830年至 1930年,主要采用 NH3、 HC 、 SO2、 CO2

2、、空氣等作為制冷 劑,有的有毒,有的可燃,有的效率很低,主要出安全代表性的考慮。盡管使用了百年 之久,當(dāng)出現(xiàn)了 CFC 和 HCFC 制冷劑后,還是當(dāng)機立斷,實現(xiàn)了重大的第一次轉(zhuǎn)軌。 第二階段,從 1930年到 1990年,主要用 CFC 和 HCFC 制冷劑。使用了 60年后,人 們認識到這些制冷劑對環(huán)境有害,并且出于環(huán)保的需要開始尋找代替品。第三階段, 從 1990年至今, 進入以 HFC 制冷劑為主的時期。 我國已于 2010年 1月 1日起全面禁用氟利昂類物質(zhì)。二、制冷劑的種類及符號機房空調(diào)中使用的制冷劑又稱制冷工質(zhì),俗稱雪種。它是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通 過其本身的狀態(tài)變化以實現(xiàn)制冷

3、的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)(水 或空氣等的熱量而汽化,在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。它的種類 和性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟性、安全性及運行管理,因而對制冷劑種 類和性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。制冷劑的種類具體命名與分類如下:(1無機化合物命名方法:R7*(*為無機物的分子量例:氨 NH3 R717,水 H2O R718,二氧化碳 CO2 R744(2鹵代烴(氟利昂分子式:CmHnFxClyBrz (滿足 2m+2=n+x+y+z命名法一:R(m-1(n+1(xB(z例:一氯二氟甲烷分子 CHF2Cl-R22一溴三氟甲烷分子 CF3Br-R13B1四氟乙烷

4、分子 C2H2F4-R134a命名法 2:區(qū)分氟利昂對大氣臭氧層的破壞程度。CFC 氯 氟 化 碳 , 不 含 氫 , 公 害 物 , 嚴(yán) 重 破 壞 臭 氧 層 (禁 用 。 如 CF2Cl2 R12 CFC12, CFCl3 R11 CFC11。HCFC 氫 氯 氟 化 碳 , 含 氫 , 低 公 害 物 質(zhì) (屬 于 過 渡 性 物 質(zhì) 。 如 CHF2Cl R22 HCFC22, C2H2F4 R134a HFC134a 。HFC 氫氟化碳,不含氯,無公害(可作為替代物,待研究開發(fā)(3烴類(碳氫化合物烷烴類:甲烷 CH4,乙烷 C2H6,丙烷 C3H8;烯烴類:乙烯 C2H4,丙稀 C

5、3H6。烷烴類命名方法 :與 氟 利 昂 相 同 (丁 烷 例 外 , 為 R600 , 如 CH4 R50, C2H6 R170, C3H8 R290。烯烴類命名方法:R后先寫上 “1” ,再按氟利昂方法命名,如 C2H4 R1150, C3H6 R1270。 (4混合溶液(混合制冷劑混合溶液是由兩種 (或以上 制冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物。類型:共沸溶液:定壓下蒸發(fā)或冷凝時,相變溫度固定不變,氣液相組分相同。命名:R5*(*為發(fā)現(xiàn)的順序:R500、 R501、 R502R507非共沸溶液:定壓下蒸發(fā)或冷凝時,相變溫度改變,造成氣液相組分不同。命名:R4*(*為發(fā)現(xiàn)的順序:R400、

6、 R401、 R402、 R411三 . 常用制冷劑的特性目前使用的制冷劑已多達近百種,并正在不斷發(fā)展增多。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷 的僅十多種。其中被廣泛采用的只有以下幾種:(1 NH3(代號:R717氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。 氨的凝固溫度為 -77.7, 標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫 度為-33.3,在常溫下冷凝壓力一般為 1.11.3MPa ,即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達 30 時也不超過 1.5MPa 。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為 520kcal/m3。氨有很好的吸水性,即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié),故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生 “ 冰塞 ” 現(xiàn)象。 氨對鋼鐵不起腐蝕作用, 但氨液中含有水分

7、后, 對銅及銅合金有腐蝕作用。 氨作為制冷劑的優(yōu)點是:易于獲得、價格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù) 高、幾乎不溶解于油、流動阻力小,泄漏時易發(fā)現(xiàn)。其缺點是:有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸,對銅及銅合金有腐蝕作用。(2 CF2Cl2(代號:R12R12為烷烴的鹵代物,學(xué)名二氟二氯甲烷。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛 的中壓中溫制冷劑。 R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29.8, 冷凝壓力一般為 0.780.98MPa , 凝固溫度為 -155,單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為 288kcal/m3。R12是一種無色、 透明、 沒有氣味, 幾乎無毒性、 不燃燒、 不爆炸, 很安全的制冷劑。 只有在

8、空氣中容積濃度超過 80%時才會使人窒息。 但與明火接觸或溫度達 400以上時, 則分解出對人體有害的氣體。(3 CHClF2(代號:R22R22也是烷烴的鹵代物,學(xué)名二氟一氯甲烷,標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為-41,凝固溫度約 為-160,冷凝壓力同氨相似,單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為 454kcal/m3。R22的許多性質(zhì)與 R12相似,但化學(xué)穩(wěn)定性不如 R12,毒性也比 R12稍強。但是, R22的單位容積制冷量卻比 R12大的多,接近于氨。當(dāng)要求-40-70的低溫時,利 用 R22比 R12適宜,故目前 R22被廣泛應(yīng)用于-40-60的雙級壓縮或空調(diào)制冷系 統(tǒng)中。(4 CH2FCF3(代號:R134a

9、R134a學(xué)名四氟乙烷, R134a 作為 R12的替代制冷劑, 它的許多特性與 R12很相像。 R134a的毒性非常低,在空氣中不可燃,安全類別為 A1,是很安全的制冷劑。 R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好,然而由于它的溶水性比 R22高,所以對制冷系統(tǒng)不利,即 使有少量水分存在,在潤滑油等的作用下,將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳,將對金 屬產(chǎn)生腐蝕作用, 或產(chǎn)生 “ 鍍銅 ” 作用, 所以 R134a 對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。 R134a 對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,僅對鋅有輕微的作用。R134a是目前國際公認的替代 CFC-12的主要制冷工質(zhì)之一,也可以用來配置其他混

10、 合制冷劑,如 R404a 和 R407c 等。(5 R404A 制冷劑R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑, 常溫常壓下為無色氣體, 貯存在鋼瓶內(nèi)是 被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0,因此 R404A 是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主 要用途:R404A 主要用于替代 R22和 R502,具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特 點,大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。(6 R-410A 制冷劑R410A在常溫常壓下是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑, 貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓 縮的液化氣體。其 ODP 為 0,因此 R410A 是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途:R410A 主要用于替代 R2

11、2和 R502,具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好 等特點,大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。四、制冷劑的替換目前,我國的制冷行業(yè)的 CFC 與 HCFC 替代工作,是大勢所趨,時間緊迫。從我國 情況看, 當(dāng)前應(yīng)首先抓好 CFC-12、 CFC-11、 R502等含 CFC 物質(zhì)的轉(zhuǎn)軌工作, 而 HCFC 類物質(zhì)替代物是近來發(fā)達國家的研究開發(fā)重點,發(fā)展迅速。人們要正確認識混合制冷劑的作用,并給予足夠重視。事實上,不但 R22和 R502的 替代物主要都是混合物, 即使 CFC-12的替代物中, 混合物也占了相當(dāng)份額。 究其原因, 混合物可以充分發(fā)揮 " 優(yōu)勢互補,取長補短 " 的作用,例如在發(fā)揮環(huán)保性能、熱工性能和 使用性能好的易燃工質(zhì)(包括 HC 、 HFC-32和 HFC-152a 優(yōu)勢的同時,采用可抑制其 易燃性的其他工質(zhì)構(gòu)成混合物,特別是有些混合物,具有低 GWP 、高效、安全、直接 充灌、降低轉(zhuǎn)軌成本等優(yōu)