,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油,第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油,1,第一节 制冷剂的种类和要求,制冷剂：,是制冷机中的,工作流体,，它是制冷系统中为实现制冷循环的,工作介质,，也称为制冷工质，或简称工质。,第一节 制冷剂的种类和要求 制冷剂：,2,一、制冷剂的发展史,蒸气制冷机中的制冷剂从低温热源中,吸取热量,，在低温下,气化,，再在高温下,凝结,，向高温热源,排放热量,。因此，只有在工作温度范围内能够气化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。,一、制冷剂的发展史 蒸气制冷机中的制冷剂从,3,乙醚,1834年,查尔斯泰勒,（Charles,Tellier),二甲基乙醚,拉乌尔皮克特,（Raul Pictel）,SO,2,1874年,混合制冷剂,二十世纪,五六十年代,卡特林德,（Carl Linde),NH,3,1870年,威德豪森,（Windhausen）,CO,2,1866年,汤姆斯米杰里,（Thomas,Midgley）,卤代烃,1929-1930年,乙醚查尔斯泰勒拉乌尔皮克特混合制冷剂 卡特林德威德豪森,4,1974年,美国加利福尼亚大学的,罗兰（Sherwood Rowland）,教授和他的博士后,莫利纳（Mario Molina）,在“自然”杂志上发表文章，指出,卤代烃,在紫外线作用下会释放出氯离子，而氯离子会,消耗,地球周围热成层（Stratosphere，原名平流层）中的,臭氧,（Ozone,O,3,），而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生物和人类带来一系列的危害。为此，瑞典皇家科学院将,2019年的诺贝尔化学奖,授予这两位和一名德国的化学家，以表彰他们在大气化学特别是臭氧的形成和分解研究方面作出的杰出贡献。,1974年美国加利福尼亚大学的罗兰（,5,二、卤代烃制冷剂的命名,二、卤代烃制冷剂的命名,6,蒙特利尔议定书,1对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5 等氯氟烃物质：,（1）对,发达,国家，规定从,2019年1月1日,起,完全停止,生产与消费；,（2）对,发展,中国家（CFCs人均消耗量,小于0.3kg/年,），最后停用的日期是,2019年,。,2对HCFCs，包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等：,（1）对,发达,国家，从,2019年,起冻结生产量，,2019年,开始削减，至2020年完全停用；,（2）对,发展,中国家，,从2019,年开始冻结生产量，,2040年,完全停用。,蒙特利尔议定书 1对CFCs，包括CFC11、CFCl,7,作为制冷剂应该符合如下要求：,1热力学性质方面：,（1）在工作温度范围内有,合适的压力和压力比,。,（2）通常要求单位制冷量,q,0,和单位容积制冷量,q,v,较大,。,（3）单位质量所消耗的功,w,和单位容积压缩功,w,v,要小,，循环效率高，经济性好。,（4）等熵压缩的,终了温度不要太高,。,（5）,绝热压缩指数要小,。,（6）,气化潜热要大。,作为制冷剂应该符合如下要求：,8,2传输性质方面：,（1）粘度、密度尽量小。,（2）热导率大。,（3）物理化学性质方面。,无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。,化学稳定性和热稳定性好。,对大气环境无破坏作用。,（4）对材料的作用“镀铜”现象。,（5）与润滑油的关系。,（6）对水的溶解性。,（7）泄漏性。,（8）抗电性。,（9）安全性。,（10）来源充足，制造工艺简单，价格便宜。,2传输性质方面：,9,三、制冷剂的分类和命名,1制冷剂的分类,（1）,无机物,制冷剂。如NH,3,、CO,2,和H,2,O等。,（2）,卤代烃,制冷剂（,氟利昂,）。如R12、R134a、R22、R11、R123等。,（3）,碳氢化合物,制冷剂。如甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、乙烯、丙烯等。,（4）,环烷烃,的卤代物、,链烯烃,的卤代物也可作制冷剂使用，如八氟环丁烷，二氟二氯乙烯等。,（5）,共沸,制冷剂。如R500，R502、R507等。,（6）,非共沸,制冷剂。如R400，R402、R407等。,三、制冷剂的分类和命名1制冷剂的分类,10,2制冷剂的命名,（1）,无机化合物,。无机化合物的简写符号规定为,R7（）,。括号代表一组数字，这组数字是该无机物,分子量,的整数部分。,（2）,卤代烃和烷烃类,。烷烃类化合物的分子通式为C,m,H,2m+2,；卤代烃的分子通式为C,m,H,n,F,x,Cl,y,Br,z,（2m+2=n+x+y+z），它们的简写符号规定为,R（m-1）（n+1）（x）B（z）,。表25为一些制冷剂的符号举例,2制冷剂的命名,11,（3）,非共沸,混合制冷剂。非共沸混合制冷剂的简写符号为,R4（）,。括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。,（4）,共沸,混合制冷剂。共沸混合制冷剂的简写符号为,R5（）,。括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。,（5）环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物。其简写符号规定：,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。,（）,有机,制冷剂则在,600,序列任意编号。,（3）非共沸混合制冷剂。非共沸混合制冷剂的简写符号为R4（,12,在,大气臭氧层问题,提出来以后，为了能较简单地定性判别不同种类制冷剂对大气臭氧层的破坏能力，,氯氟烃,类物质代号中的R可表示为,CFC,，,氢氯氟烃,类物质代号中的R可表示为,HCFC,，,氢氟烃,类物质代号中的R可表示为,HFC,，,碳氢化合物,代号中的R可表示为,HC,，而数字编号不变。例如，R12可表示为CFCl2，R22可表示为HCFC22，R134a可表示为HFCl34a。,在大气臭氧层问题提出来以后，为了能较简单地定性判别不同,13,四、制冷剂的环保要求,图21 一些制冷剂的ODP值和H GWP值示意图,四、制冷剂的环保要求图21 一些制冷剂的ODP,14,描述对臭氧的消耗特征及其强度分布，通常使用,ODP（Ozone Depletion Potential）,值。ODP值表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以,R11,作为基准值，其值规定为,1.0,。这类制冷剂不仅要破坏大气臭氧层，还具有,全球变暖潜能值（Global Warming Potential，简称GWP）,。具有全球变暖效应的气体称为温室气体。也选用,R11,作为基准，其值规定为,1.0,，符号为HGWP。,描述对臭氧的消耗特征及其强度分布，通常使用ODP,15,总而言之，在选用制冷剂时，除了要考虑其,热力学性质,外，还需要考虑制冷剂的,物理化学性质,，如,毒性,、,燃烧性,、,爆炸性,、与,金属,材料的作用、与,润滑油,的作用、与大气环境的“,友好性,”等。,总而言之，在选用制冷剂时，除了要考虑其热力学性质,16,第二节 常用和新型的制冷剂,氨：,它在蒸发器中的,蒸发压力,一般为,0.0980.491Mpa,，在冷凝器内的,冷凝压力,一般为,0.9811.570 MPa,，标准,蒸发温度,为,-33.4,，,凝固温度,为,-77.9,。氨具有较好的热力学性质和热物理性质，单位容积制冷量大，粘性小，流动阻力小，传热性能好。此外，氨的价格低廉，又易于获得。,氨的主要缺点是对人体有较大的,毒性,，也有一定的可燃性。,氨的,压缩终温较高,。,氨在矿物油中的,溶解度很小,。,纯氨,不腐蚀钢铁,。,氨能以,任意比例,与水相互溶解。,氨的检漏方法：从,刺激性气味,很容易发现系统漏氨；可以用,石芯,试纸或,酚酞,试纸化学检漏。,第二节 常用和新型的制冷剂 氨：,17,卤代烃,分子量较大,、,密度高,、,流动性差,，在制冷系统中循环时流动阻力大；,绝热指数小，,压缩终了温度低,；,传热性能较差,；,溶水性极差,，系统中应严格控制水的含量；,对金属的,腐蚀性很小,；,遇明火时，卤代烃中会,分解出氟化氢、氯化氢或光气,；,无味、渗透性强，在系统中,极易渗透,；,价格高,。,卤代烃,18,混合制冷剂,（）共沸混合制冷剂,共沸混合制冷剂是由两种或两种以上不同的制冷剂、按一定比例相互溶解而成的制冷剂。它与单组分的制冷剂一样，在一定的压力下蒸发时能保持恒定的蒸发温度，且液相与气相始终具有相同的组分。,（2）非共沸混合制冷剂,非共沸混合制冷剂是由两种或两种以上不同的制冷剂、按一定比例相互溶解而成的制冷剂。在饱和状态下，气液两相的组成组分不同，低沸点组分在气相中的成分总是高于液相中的成分。非共沸混合制冷剂没有共沸点。在定压下蒸发或凝结时，气相和液相的成分不同，温度也在不断变化。,混合制冷剂,19,第三节 载冷剂,直接,冷却系统,间接,冷却系统：被冷却物体的热量 是通过,载冷剂,传给制冷剂,第三节 载冷剂 直接冷却系统,20,载冷剂的特性,优点,：,（1）,减小,制冷机系统的,容积,及制冷剂的,充灌量,；,（2）,热容量大,，被冷却对象的温度,易于保持稳定,，,蓄冷能力大,；,（3）,便于,机组的运行,管理,，,便于安装,。,缺点：,（1）,增加,了动力,消耗,及设备,费用,；,（2）,加大,了被冷却物与制冷剂之间的,传热温差,，需要较低的制冷机蒸发温度，总的传热不可逆损失增大。,载冷剂的特性优点：,21,一、载冷剂的要求,载冷剂在工作温度下应处于,液体,状态；其,凝固温度,应,低于,工作温度，,沸点,应,高于,工作温度。,热容要大,。,密度小,。,粘度小；化学的稳定性好。对设备和管道无腐蚀,。,载冷剂应不燃烧、爆炸、无毒，对人体无害,。,价格便宜，容易获得,。,一、载冷剂的要求载冷剂在工作温度下应处于液体状态；其凝固温度,22,二、常用的载冷剂的性质,常用的载冷剂是,水,、,无机盐水溶液,或,有机物液体,。它们适用于不同的载冷温度。各种载冷剂能够载冷的最低温度受其,凝固点,的限制。,二、常用的载冷剂的性质 常用的载冷剂是水、,23,1水,水可以用于蒸发温度高于0的制冷装置中的载冷剂。由于水,价格便宜,、,易于获得,、,传热性能好,，因此在空调装置及某些0以上的冷却过程中广泛地用作载冷剂。,水的,缺点,是,只适合于,载冷温度在,0以上,的使用场合。,1水,24,2无机盐水溶液,盐水，如,氯化钙、氯化钠、氯化镁,等的水溶液。无机盐水溶液有较低的凝固温度，适合于在,中、低温,制冷装置中载冷。它的主要缺点是对一些金属材料有,腐蚀作用,。,图,23,盐水溶液的相图（,T,图）,2无机盐水溶液图23 盐水溶液的相图（T图）,25,盐水溶液的密度和比热容都比较大，因此，传递一定的冷量所需盐水溶液的体积循环量较小。盐水溶液具有腐蚀性，尤其是略呈酸性且与空气相接触的稀盐溶液对金属材料的,腐蚀性,很强。为此需要采取一定的,缓蚀措施,。,如在盐水溶液中添加,缓蚀剂,，使溶液呈中性（pH值调整到7.08.5）。缓蚀剂通常采用二水重铬酸钠（Na,2,Cr,2,O,7,2H,2,O）和氢氧化钠（NaOH）。,通常是在每1m,3,氯化钙溶液里加1.6kg的重铬酸钠和0.432kg的氢氧化钠；在每1m,3,氯化钠溶液里加3.2kg的重铬酸钠和0.862kg的氢氧化钠。,盐水溶液的密度和比热容都比较大，因此，传递一定的,26,第四节 冷冻机油,制冷压缩机中所使用的,润滑油,，也称为,冷冻机油,。,第四节 冷冻机油 制冷压缩机中所使用的润滑油，也,27,冷冻机油的作用：,润滑,作用；,冷却,作用；,密封,作用；,用作,能量调节,机构的动力。,冷冻机油的作用：,28,一、制冷循环系统对冷冻机油的性能要求,优良的与制冷剂,共存时的热稳定性,；,有极好的与制冷剂的,互溶性,；,良好的,润滑性,；,优良的,低温流动性；,无蜡状物絮状分离,；,不含水,和优良的,绝缘性能,。,一、制冷循环系统对冷冻机油的性能要求优良的与制冷剂共存时的热,29,第二章制冷剂载冷剂和冷冻机油ppt课件,30,二、冷冻机油的分类,