空調制冷劑的發(fā)展歷史與分類選擇

1、空調制冷劑的發(fā)展歷史與分類選擇空調制冷劑的種類和性質直接關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,當出現(xiàn)了 CFC 和 HCFC 制冷劑后,還是當機立斷,實現(xiàn)了重大的第一次轉軌。 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。二、制冷劑的種類及符號機房空調中使用的制冷劑又稱制冷工質,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。制冷劑在蒸發(fā)器內吸收被冷卻介質(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 和性質直接關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 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 (屬 于 過 渡 性 物 質 。 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, 標準蒸發(fā)溫 度為-33.3,在常溫下冷凝壓力一般為 1.11.3MPa ,即使當夏季冷卻水溫高達 30 時也不超過 1.5MPa 。氨的單位標準容積制冷量大約為 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,故系統(tǒng)內不會發(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的標準蒸發(fā)溫度為-29.8, 冷凝壓力一般為 0.780.98MPa , 凝固溫度為 -155,單位容積標準制冷量約為 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,學名二氟一氯甲烷,標準蒸發(fā)溫度約為-41,凝固溫度約 為-160,冷凝壓力同氨相似,單位容積標準制冷量約為 454kcal/m3。R22的許多性質與 R12相似,但化學穩(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。當要求-40-70的低溫時,利 用 R22比 R12適宜,故目前 R22被廣泛應用于-40-60的雙級壓縮或空調制冷系 統(tǒng)中。(4 CH2FCF3(代號:R134a

9、R134a學名四氟乙烷, 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)有相互化學反應的現(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、小型商用空調、戶式中央空調等。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, 當前應首先抓好 CFC-12、 CFC-11、 R502等含 CFC 物質的轉軌工作, 而 HCFC 類物質替代物是近來發(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(包括 HC 、 HFC-32和 HFC-152a 優(yōu)勢的同時,采用可抑制其 易燃性的其他工質構成混合物,特別是有些混合物,具有低 GWP 、高效、安全、直接 充灌、降低轉軌成本等優(yōu)