命名
用英文單詞「refrigerant(製冷劑)」的首寫字母「R」作為製冷劑的代號,後面的數字或字母根據一定的規則編寫。
分類無機化合物類氟利昂和烷烴類混合製冷劑(1)無機化合物類屬於無機化合物的製冷劑有氨、水和二氧化碳等。
對於無機化合物製冷劑的代號,採用「R」後第一位數字為 7,7 後面加該物質分子量的整數來表示,即:「R7××」(其中「××」為製冷劑分子量的整數)。例如 NH3、H2O、CO2的分子量分別為 17、18、44,表示的符號分別為 R717、R718、R744。
N=14
H=1
O=16
C=12
(2)氟利昂和烷烴類氟利昂是飽和烴類(飽和碳氫化合物)的鹵族衍生物的總稱,氟利昂的分子通式為 CmHnFxClyBrz(n+x+y+z=2m+2),其中字母m、n、x、y、z表示氟利昂分子上 C、H、F、Cl、Br 離子數,它們之間應滿足 2m+2=n+x+y+z關係。簡寫符號規定為 R(m-1)(n+1)(x)B(z)。每個括弧內都是一個數字,其中z值為零時則 B 和 0 同時省略不寫;對於氟利昂同分異構體,在其最後加小寫英文字母以示區別。
表 3-1 氟利昂和烷烴類製冷劑命名舉例
注:正丁烷和異丁烷分別用 R600 和 R600a 表示。
(3)混合製冷劑混合製冷劑由兩種或兩種以上的純物質按一定比例混合而成.根據混合物是否具有共沸的性質,分為共沸混合製冷劑和非共沸混合製冷劑兩類。
1)共沸混合製冷劑
共沸混合製冷劑與單組分製冷劑一樣,在一定壓力下具有恆定的飽和溫度和恆定的氣、液相組分。
沸混合製冷劑代號採用「R5××」表示,R 後的第一個數字 5 專指共沸混合製冷劑,「××」按照發現的先後順序編號。
表 3-2 幾種共沸混合製冷劑的組成及特性引數
2)非共沸混合製冷劑
表 3-3 幾種非共沸混合製冷劑的組成及特性引數
非共沸混合製冷劑代號採用「R4××」表示,R 後的第一個數字 4 指非共沸混合製冷劑,「××」按照發現的先後順序編號,同組分、不同組成比例的非共沸混合製冷劑字尾 A、B、C 等。
製冷劑的選用原則製冷劑的性質將直接影響製冷機的種類、構造、尺寸和執行特性,同時也會影響製冷迴圈的形式、裝置結構及經濟技術效能,
(1)熱力學方面的要求
① 沸點要低,可獲得較低的蒸發溫度。同時,沸點低的製冷劑具有較高的蒸發壓力。
② 臨界溫度要高,凝固溫度要低,以保證製冷劑在較廣的溫度範圍內安全工作。
④ 對於大型的製冷系統,要求製冷劑的單位容積製冷量qv儘可能大。
表 3-4 常用製冷劑單位容積製冷能力
⑤ 製冷劑具有較低的絕熱指數。製冷劑的絕熱指數越小,壓縮機排氣溫度越低,不但有利於提高壓縮機的容積效率,而且對壓縮機的潤滑也是有好處的。
表 3-5 常用製冷劑絕熱壓縮溫度(蒸發溫度-20℃,冷凝溫度 30℃)
(2)環保方面的要求
① 臭氧衰減指數 ODP:消耗臭氧潛能值 ODP(ozone depletion potential)表示一種物質氣體逸散到大氣中,對大氣臭氧層造成破壞的潛在影響程度的指標。ODP 值越小,製冷劑的環境特性越好。ODP=0 則該製冷劑對大氣臭氧層無害。
② 全球變暖指數 GWP:全球變暖指數 GWP(global warming potential)表示物質產生溫室效應的一個指標,也稱溫室效應指數。
表 3-6 幾種常用製冷劑的 ODP 值和 GWP 值
表 3-6 列出了幾種常用製冷劑的 GWP 值,從表中可以看出,R11、R12 不僅 ODP 值高,而且 GWP 值也很高,對環保很不利,因此要被禁止使用。作為替代 R12 的 R134a,雖然 ODP=0,但仍有較高的 GWP 值,會引起全球變暖效應。而 R290、R600a 等製冷劑,既不破壞臭氧層,又不使全球變暖,是完全環保的製冷劑。
(3)製冷劑的物理化學方面的要求
① 製冷劑的黏度要小,以減少製冷劑在系統中的流動阻力,縮小製冷系統管道的直徑,降低金屬的消耗量。黏度小也可提高製冷劑的傳熱效能。
② 製冷劑的熱化學穩定性要好,在高溫下不易分解,製冷劑與油、水相混合時,對金屬材料不應有明顯的腐蝕作用。
表 3-7 製冷劑安全分類
表 3-8 常用製冷劑安全性分類
表 3-9 製冷劑毒性分級表
物質的毒性是相對而言的。幾乎任何東西在一定劑量時都是有毒的。一些製冷劑雖然無毒或毒性較低,但其濃度達到一定數值時,仍會對人體造成危害。因此,製冷機房應做好通風等防範措施,尤其是製冷機房設定在地下室的情況。
④ 溶油性。製冷劑的溶油性表現為完全溶解、微溶解和完全不溶解。當製冷劑與潤滑油完全溶解時,能為機件潤滑創造良好的條件,在冷凝器等換熱器的換熱面上不易形成油膜,換熱效果較好;但會使製冷劑的蒸發溫度升高,低溫下的潤滑油黏度降低,還會使製冷劑沸騰時泡沫增多,蒸發器中的液麵不穩定以及執行時製冷機的耗油量大,系統回油不易。當製冷劑與潤滑油完全不溶時,對製冷系統的蒸發溫度影響較小,但在換熱器換熱表面易形成油膜而影響換熱。微溶解於油的製冷劑的優缺點介於兩者之間。
⑤ 溶水性。不同製冷劑與水的相溶能力也是不同
對於難溶於水的製冷劑,若系統中含水,則水以遊離形式存在,當製冷溫度達到 0℃ 以下,遊離態的水會結冰,堵塞製冷系統狹窄的管道,尤其是節流機構部分,形成「冰堵」,在節流前一定要做好除水工作(常採用乾燥器),防止「冰堵」發生;
對於易溶於水的製冷劑,雖然製冷系統不會發生「冰堵」現象,但製冷劑遇水會發生水解作用,生成的物質可能會對製冷系統管道、裝置造成腐蝕。所以,製冷系統必須嚴格控制含水量。