第二章制冷技术-制冷工质-0711092.ppt
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1、第二章 制冷技术,第一节 蒸气压缩式制冷原理 第二节 制冷工质,第二节 制冷工质,一、制冷剂的发展、应用与选用原则,1.热力学性质方面,2.迁移性质方面,(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。,制冷剂的要求,3.物理化学性质方面,4.其它,原料来源充足,制造工艺简单,价格便宜。,二、制冷剂命名,制冷剂按其化学组成主要有三类,字母“R”和它
2、后面的一组数字或字母,表示制冷剂,根据制冷剂分子组成按一定规则编写,1.无机化合物,2.氟里昂和烷烃类,编写规则,制冷剂的简写符号,3.非共沸混合工质,4.共沸混合工质,5.环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物,简写符号规定:环烷烃及环烷烃的卤代物用字母“RC”开头,链烯烃及链烯烃的卤代物用字母“R1”开头,其后的数字排写规则与氟里昂及烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。,表1 制冷剂符号举例,为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力,将氯氟烃类物质代号中的R改用字母CFC,氢氯氟烃类物质代号中的R改用字母HCFC,氢氟烃类物质代号中的R改用字母HFC,碳氢化合物代号中的R改用字母HC,数字编号不变,
3、三、制冷剂的物理化学性质及其应用,1.安全性,(1) 毒性,虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低,但在高温或火焰作用下会分解出极毒的光气。,表2 制冷剂的毒性指标给出常用制冷剂TLVs或AEL值,(2) 燃烧性和爆炸性,(3) 安全分类,表4与表5分别给出了6个安全等级的划分定义和一些制冷剂的安全分类。,2.热稳定性,制冷剂在正常运转条件下不发生裂解。在温度较高又有油、钢铁、铜存在长时间使用会发生变质甚至热解。,爆炸极限,表3 一些制冷剂的易燃易爆特性,注:None表示不燃烧,na表示未知。,表4 ASHRAE34-1992以毒性和可燃性为界限的安全分类,表5 一些制冷剂的安全分类,3.对材料的作
4、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。,制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。,4.与润滑油的互溶性,对每种氟利昂存在一个溶解临界温度,即溶解曲线最高点的温度,常温下氟利昂与矿物润滑油溶解关系可用经验公式判别,5.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。,6.泄漏性,表6 水分在一些制冷剂中的溶解度(25),注:na表示没有找到可用的数据。,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
5、毒性较大,有一定的可燃性,安全分类为B2 氨蒸气无色,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),四、常用制冷剂,1.无机物,2.氟利昂,(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.碳氢化合物,(1) R600a
6、(异丁烷 i-C4H10),(2) R290(丙烷 C3H8),沸点和凝固点比R600a低,蒸气压较高和容积制冷量比R600a大,其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。,4.混合制冷剂,(1) 共沸制冷剂,共沸制冷剂特点:,表7 几种共沸制冷剂的组成和沸点,(2) 非共沸制冷剂,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气。,泡点温度和露点温度的温差称之为温度滑移,(3) 常用混合制冷剂的特性,沸点-33.5,ODP值较高。,5) 非共沸制冷剂R401A和R401B,5.氟里昂 与臭氧层,离地球表面高度大约
7、15-25km处,集中了大气中的70的臭氧,这一层大气圈称为臭氧层。 几乎全部吸收了对人体有害的太阳紫外线 ,形成了地球上生物和人类生存繁衍的保护伞,是一道天然屏障 。,(1)臭氧层,1974年 ,罗兰教授 和莫利纳博士在自然杂志上发表文章指出,紫外线照射使氯氟烃化合物分解出氯原子,与臭氧进行连锁反应,是臭氧层遭到破坏,危及人类的健康和生态平衡。 CF2Cl2CF2Cl+Cl Cl+O3ClOO2 ClOOClO2,近年来,人们还发现卤代烃分子中如同时存在氢原子与氯原子,则氢原子能减弱氯原子对臭氧层的破坏。 从代号上直接反映对臭氧层破坏 ,将卤代烃分成CFC、HCFC、HFC、HC、及FC等五
8、类。 CFC ChloroFluoroCarbon 对大气臭氧层破坏最大的一类。R11( CCl3F) R12 (CCl2F2) HCFC,是对大气层有一定破坏的一类,属于过渡性使用物质 。R22 (CHClF 2) HFC、HC、及FC均不含氯原子,不存在对臭氧层的破坏问题。R134a(CF3CHF2) R14(CF4) R290(C3H8),(2) ODP 与GWP,ODP表示消耗臭氧层潜能值 。 GWP表示全球变暖潜能值 。 ODP及GWP值越小,则制冷剂对环境的影响越小。 ODP值小于或等于0.05和GWP值小于或等于0.5的制冷剂是可以接受 。 R11 1.0/1.0 R22 0.0
9、4/0.32 R134a 0/0.25,(3) 制冷剂TEWI,评价某种制冷剂在制冷系统运行若干年而造成对全球变暖的影响。 英文Total Equivalent Warming Impact的缩写,总体温室效应 。 造成温室原因 制冷剂泄漏所致 制冷剂回收不彻底所致 制冷装置耗电所致(火力发电造成的CO2排放)。,采用GWP值低的制冷剂 力求减少制冷系统的泄漏 降低制冷系统的制冷剂充注量 在制冷装置维修或废弃时提高制冷剂的回收率 提高制冷系统的COP值已降低能耗 提高火力发电厂的效率以降低单位发电量的CO2的排放,(4)降低TEWI的方法,指间接冷却系统中传递热量的物质 。 (制冰池中的盐水,
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