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    制冷機的制冷劑與載冷劑區分與種類

    2014-12-03 16:04:18  來源:眾高冷源

    SHOUXIANJIESHAOXIAZHILENGJIYUZAILENGJIDEDINGYIYUQUFEN:QIYI、YASUOJICHANGYONGDELENGMEI(R22、R413)JIUSHIWOMENGONGYEZHILENGJIZHONGCHENGWEIDEZHILENGJI;QIER、RUGUOXUYAOZHILENGDESHILENGDONGYETI(SHUI、YIERCHUN、FANGDONGYE),NEIMEYISHANGYETIJIUSHIZAILENGJI。QISAN、RUGUOYONGYASUOJIDELENGMEIZHIJIELENGQUE(LENGKUCHANGYONG),NEIMELENGMEITONGSHIKEYICHENGWEIZHILENGJIHEZAILENGJI。

    常用的制冷劑有:
        一、無機化合物:如①氨(R717):氨有良好的熱力性能,其標準蒸發溫度—33.3℃氨具有強烈刺激作用,并且具有比較大的毒性,對人體有一定的危害,氨可以燃燒和爆炸,但是氨的單位容積制冷量較大,蒸發壓力和冷凝壓力適中,氨還對鋼鐵不腐蝕,但含水時會對銅及銅合金(磷青銅除外)有腐蝕作用,因此,一般使用中含水量<0.2%,采用無逢鋼管,氨還價廉易得;②水(R718):水作為制冷劑*大的優點是無毒、無臭、不燃不爆、汽化潛熱大而且極易獲得,但水的蒸汽比容很大,因此它的單位容積制冷量很小,水作為制冷劑只能制取0℃以上的冷凍水;
        二、甲烷和乙烷的鹵素衍生物,這些物質無毒、難燃,絕熱系數小,故排氣溫度低,分子量大,但其價格昂貴,泄漏不易被發現,比重大,工質循環量大,故流動阻力損失大,耗功增加,對天然橡膠有腐蝕作用。氟里昂遇到明火或高溫會分解出有毒有害氣體,因此在氟里昂車間禁止明火和高溫。如①氟里昂12(R12):R12是早期中小型空調和冰箱中使用較普遍的制冷劑,R12在大氣壓下的沸點為—29.8℃,凝固點為—158℃。R12易溶于潤滑油,為確保壓縮機的潤滑油應使用粘度較高的冷凍機油。R12中水的溶解度很小,且無色、無臭、對人體危害極小,其分子中不含氫原子,因而也不燃不爆,但其在大氣中的壽命長,對臭氧層有破壞作用。屬于中溫制冷劑。②氟里昂22(R22):R22的熱力學性能與氨很相近,其沸點是—40.8℃,凝固點是—160℃,但是R22不燃不爆,在大氣中的壽命約20年。R22對絕緣材料的腐蝕性較R12為大,毒性也比R12稍大。R22的化學性能不如R12穩定,分子極性也比R12大,故對有機物的膨潤作用強。③氟里昂11(R11) R11在大氣壓力下蒸發溫度為23.7℃,凝固點—111℃。由于分子量大,冷凝壓力很低,所以主要用于空調用離心式制冷壓縮機中。因為它含有三個氯原子,毒性較R12大。R11的其它理化性質與R22相近。R11是全鹵化甲烷衍生物,在大氣中壽命約47~80年。屬于高溫制冷劑。④氟里昂114(R114):R114在大氣壓力下蒸發溫度為3.55℃。冷凝壓力很低,冷凝溫度達60℃時其飽和壓力只有0.596MPa。所以適用于高溫環境中,如冶金廠的吊車用空調機組。它的毒性及水在其中的溶解度與R12相近,與潤滑油的溶解度和R22相似。R114是全鹵化乙烷衍生物,在大氣中的壽命長達210~320年。⑥氟里昂134a(R134a) C2H2F4(四氯乙烷):R134a的分子量102.3,在大氣壓力下的沸點是—26.25℃,凝固點—101℃,臨界溫度101.5℃,臨界壓力4.06MPa。R134a的熱力性質與R12非常接近,對絕緣材料的腐蝕程度比R12還穩定,毒性級別與R12相同。但R134a難溶于油,因此采用R134a的制冷系統還需配用新型的潤滑油。目前R134a已取代R12作為汽車空調中的制冷劑。R134a在大氣中的壽命約8~11年。⑦氟里昂123(R123) CHCl2CF3(三氟二氯乙烷):R123的分子量152.93,大氣下壓力沸點為27.61℃,凝固點—107℃,臨界溫度183.79℃,臨界壓力3.676MPa。R123的熱力性質與R11很相似,但對金屬的腐蝕性比R11大,毒性級別與尚待確定。R123在大氣中的壽命約1~4年。⑧R13 CF3Cl    R14 CF4:著兩種物質都屬于低溫制冷劑,它們的沸點分別是—81.5℃和—128℃,性能穩定,微溶于水,不溶于油。
        三、混合制冷劑:如①氟里昂502(R502):R502是由質量百分比為48.8%的R22和51.2%的R115組成,屬共沸制冷劑。與R22相比,壓力稍高,在較低溫度下制冷能力約大13%。在相同的蒸發溫度和冷凝溫度條件下壓縮比較小,壓縮后的排氣溫度較低。采用單級蒸汽壓縮式制冷時,蒸發溫度可低達—55℃。

    常用的載冷劑:
        1.水:水可用作工作溫度高于0℃的載冷劑。水的比熱大,對流傳熱性能好,價格低廉。
        2.鹽水,一般由氯化鈣(CaCl2)或氯化鈉(NaCl)配制而成的水溶液:其可用于工作溫度低于0℃的載冷劑,鹽水濃度越大,其密度也越大,流動阻力也增大;同時,濃度增大,其比熱減小,輸送一定冷量所需鹽水溶液的流量將增加,造成泵消耗的功率增大。因此,配制鹽水溶液時,只要使其濃度所對應的凝固溫度不低于系統可能出現的*低溫度即可,一般使凝固溫度比制冷劑的蒸發溫度低5~8℃。鹽水溶液對金屬還具有腐蝕性,尤其是略帶酸性并與空氣相接觸的鹽水溶液,其腐蝕性更強。為了降低鹽水對金屬的腐蝕作用,可在鹽水溶液中加入一定量的防腐劑;
        3.有機載冷劑,主要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它們都是無色、無味、非電解性溶液。冰點都在0℃以下,對金屬管道、容器無腐蝕作用。丙二醇是無毒的,可以與食品直接接觸而不致污染。乙二醇略帶毒性,但無危害,價格和粘度較丙二醇低。
    防凍液母液調制濃度和冰點   

     

    BINGDIAN℃

    YIERCHUNNONGDU%

    MIDU(20℃),mg/LIFANGLIMI

    BINGDIAN℃

    YIERCHUNNONGDU%

    MIDU(20℃),mg/LIFANGLIMI

    -10

    28.4

    1.0340

    -40

    54

    1.0713

    -15

    32.8

    1.0426

    -45

    57

    1.0746

    -20

    38.5

    1.0506

    -50

    59

    1.0786

    -25

    45.3

    1.0586

    -55

    80

    1.0958

    -30

    47.8

    1.0627

    -60

    85

    1.1001

    -35

    50

    1.0671

    -65

    100

    1.1130

     

     雖然,可用作載冷劑的物質很多,但是在某一溫度范圍內,適用的載冷劑種類并不多。所以,在實際工程設計時,當載冷劑系統的工作溫度和使用目的確定之后,只需在幾種載冷劑中進行比較選擇。適合于某一溫度范圍內 工作和使用目的,是選擇載冷劑的二個主要方面。具體選擇辦法是: 1)蒸發溫度在5℃以上的載冷劑系統,一般都采用水作載冷劑,水具有許多優良特點,但是水的凝固點高,這就大大限制了水在制冷工程中作為載冷劑的使用范圍。在空調系統中用水作載冷劑是理想的。 2)蒸發溫度在5~-50℃的范圍內,一般可采用氯化鈉鹽水溶液或氯化鈣鹽水溶液作載冷劑。由于共晶點的限制,氯化鈉鹽水溶液用于5~-16℃的場合;而氯化鈣鹽水溶液可用于5~-50℃的系統中。 用鹽水溶液作載冷劑,在制冷工程中是相當普遍的,像制冰、制冷飲制品、酒類生產及工業生產中等。鹽水溶液的*大缺點是對金屬有腐蝕作用,當泄漏時會對食品有一定的影響,所以在不便維修或不便更換設備及管道的場合、某些特定食品的加工工藝中,可采用乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、酒精水溶液等作為載冷劑。另外也可用三氯乙烯、二氯甲烷等物質來代替氯化鈣鹽水溶液。 3)當載冷劑系統的工作溫度范圍較廣,既需要在低溫下工作,又需要在高溫下工作時,應選擇能同時滿足高、低溫要求的物質作載冷劑。這時載冷劑應具備凝固點低,標準蒸發溫度高的特性。例如在具有50℃溫度要求的環境試驗室和需冷卻到-50℃也需加熱到60~70℃的生物藥品、疫苗等生產中的冷凍干燥裝置中,應選用三氯乙烯(標準蒸發溫度87.2℃),不能采用二氯甲烷 (標準蒸發溫度40.2℃)。 4)當蒸發溫度低于-50℃時,可采用凝固點更低的有機化合物作載冷劑。例:三氯乙烯、二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等。這些物質的沸點也較低,一般需采用封閉式系統,以防溶液泵氣蝕、載冷劑汽化以及減少冷量損失

     


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