制冷原理及设备.ppt

第二章第二章 制冷剂、载冷剂及制冷剂、载冷剂及润滑剂润滑剂一、制冷剂的发展、应用与选用原则一、制冷剂的发展、应用与选用原则二、制冷剂命名二、制冷剂命名三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用四、常用制冷剂四、常用制冷剂五、载冷剂的种类、作用及选用原则五、载冷剂的种类、作用及选用原则六、润滑油的功效、要求、种类及选用六、润滑油的功效、要求、种类及选用一、制冷剂的发展一、制冷剂的发展CO2、NH3、SO2卤代烃（氟里昂卤代烃（氟里昂Freon）是链状饱和碳氢化合物的是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类：氟、氯、溴衍生物的总称。可以分为三类：全卤代烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称为全卤代烃，分子中只含有氯、氟、碳原子，称为氯氟烃，简称氯氟烃，简称CFCs；如如R11，R12，R13等；等；氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢氢氯氟烃，分子中除氯、氟、碳原子外，还有氢原子，简称原子，简称HCFCs，如如R22；氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原氢氟烃，分子中没有氯原子，而有氢、氟、碳原子，简称子，简称HFCs，如如R134a。二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）二甲基乙醚（蒸发压力有所提高）乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于乙醚（易燃、易爆、制取低温时蒸发压力低于大气压）大气压）蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书联合国环保组织联合国环保组织19871987年在加拿大蒙特利尔市召开会年在加拿大蒙特利尔市召开会议，议，3636个国家和个国家和1010个国际组织共同签署了关于消个国际组织共同签署了关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书，我国耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书，我国19921992年正式宣布加入修订后的蒙特利尔议定书年正式宣布加入修订后的蒙特利尔议定书对于对于CFCsCFCs：发达国家，从发达国家，从19961996年年1 1月月1 1日起完全停止日起完全停止生产和消费；发展中国家，最后停用日期是生产和消费；发展中国家，最后停用日期是20102010年；年；对于对于HCFCsHCFCs：发达国家，从发达国家，从19961996年起冻结生产量，年起冻结生产量，20042004年开始削减，年开始削减，20202020年完全停用；发展中国家，年完全停用；发展中国家，从从20162016年开始冻结生产量，年开始冻结生产量，20402040年完全停用。年完全停用。以上时间表可能还会提前。以上时间表可能还会提前。制冷剂的替代制冷剂的替代R22R22（HCFCsHCFCs）R407CR407C（HFC32/HFC125/HFC134aHFC32/HFC125/HFC134a）R410AR410A（HFC32/HFC125HFC32/HFC125）R12R12（CFCsCFCs）R134aR134a（HFCsHFCs）R600aR600a车用车用R22 COR22 CO2 2制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：热力学性质方面：热力学性质方面：在工作温度范围内有合适的压力和压比；在工作温度范围内有合适的压力和压比；单位制冷量单位制冷量q q0 0和单位容积制冷量和单位容积制冷量q qv v比较大；比较大；比功比功w w和单位容积压缩功和单位容积压缩功w wv v小，循环效率高；小，循环效率高；等熵压缩终了温度等熵压缩终了温度t t2 2不太高；不太高；制冷剂性质方面的要求：制冷剂性质方面的要求：迁移性质方面：迁移性质方面：粘度、密度尽量小；粘度、密度尽量小；热导率大；热导率大；物理化学性质方面：物理化学性质方面：无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；化学稳定性和热稳定性好；化学稳定性和热稳定性好；对大气环境没有破坏作用；对大气环境没有破坏作用；其它方面：其它方面：原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；原料来源广、制造工艺简单、价格便宜；二、制冷剂命名二、制冷剂命名无机物无机物卤代烃卤代烃碳氢化合物碳氢化合物环烷烃、链烯烃的卤代物环烷烃、链烯烃的卤代物二、制冷剂命名二、制冷剂命名 国际上统一规定用字母国际上统一规定用字母“R”和它后面和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。无机化合物：无机化合物：简写符号规定为简写符号规定为R7（），（），括括号代表一组数字，是该无机物分子量的整号代表一组数字，是该无机物分子量的整数部分；例如数部分；例如R717，R744等等二、制冷剂命名二、制冷剂命名卤代烃和其他烷烃类卤代烃和其他烷烃类：烷烃类化合物的分：烷烃类化合物的分子通式为子通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz（n+x+y+z=2m+2），），则简写则简写符号规定为符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)，每个括号每个括号是一个数字，该数字为零时省去不写。比是一个数字，该数字为零时省去不写。比较特殊的是较特殊的是R600和和R600a。二、制冷剂命名二、制冷剂命名非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂：简写符号为：简写符号为R4（）；（）；共沸混合制冷剂共沸混合制冷剂：简写符号为：简写符号为R5（）；（）；环烷烃及环烷烃的卤代物环烷烃及环烷烃的卤代物：用字母：用字母“RC”开开头；头；链烯烃及链烯烃的卤代物链烯烃及链烯烃的卤代物：用字母：用字母“R1”开开头；头；有机氧化物、脂肪族胺有机氧化物、脂肪族胺：用：用R6开头，其后的开头，其后的数字是任选的。数字是任选的。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用安全性安全性1.毒性毒性美国工业与环境卫生专家大会用美国工业与环境卫生专家大会用TLVs（Threshold Limit Values）指标作为毒性指标；指标作为毒性指标；美国杜邦公司用美国杜邦公司用AEL（Allowable Exposure Limit）作为毒性指标。作为毒性指标。上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数上述两个指标数量非常接近，如果这些指标的数值不小于值不小于1000，则认为这种制冷剂是无毒的。，则认为这种制冷剂是无毒的。注意：注意：虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是虽然有些氟里昂制冷剂的毒性较低，但是在高温或是火焰作用下会分解出在高温或是火焰作用下会分解出极毒极毒的光气（二的光气（二氯化碳酰，又称碳酰氯），使用时要特别注意！氯化碳酰，又称碳酰氯），使用时要特别注意！三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用2.燃烧性和爆炸性燃烧性和爆炸性各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的各种制冷剂的燃烧性和爆炸性差别很大。易燃的制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇明制冷剂在空气中的含量达到一定的范围时，遇明火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万一必火就会产生爆炸。因此应尽量避免使用，万一必须要使用，要有防火防爆安全措施。须要使用，要有防火防爆安全措施。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用3.安全分类安全分类国际标准国际标准ISO514993和美国标准和美国标准ANSIASHRAE34-92对制冷剂的安全分类作了较大的调整，对制冷剂的安全分类作了较大的调整，将毒性和可燃性合在一起，规定了六个安全等级。将毒性和可燃性合在一起，规定了六个安全等级。(American Society of Heating Refrigerating and Airconditioning Engineers)三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用热稳定性热稳定性 通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分通常情况下，制冷剂因受热而发生化学分解的温度大大高于其工作温度，因此正常解的温度大大高于其工作温度，因此正常运转条件下制冷剂不会发生裂解。但在温运转条件下制冷剂不会发生裂解。但在温度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使度较高，又有油、钢铁、铜存在长时间使用时会发生变质甚至热解。用时会发生变质甚至热解。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用对材料的作用对材料的作用碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用；碳氢化合物制冷剂对金属无腐蚀作用；卤素化合物制冷剂与金属的作用卤素化合物制冷剂与金属的作用；“镀铜镀铜”现象；现象；m氨制冷机中对铜的特殊要求氨制冷机中对铜的特殊要求(磷青铜磷青铜)；橡胶、塑料的溶解和膨润橡胶、塑料的溶解和膨润(变软、膨胀和变软、膨胀和起泡起泡)作用。作用。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用对水的溶解性对水的溶解性冰堵；冰堵；形成的水合物对金属材料有腐蚀作用形成的水合物对金属材料有腐蚀作用；三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用泄漏性泄漏性制冷机工作时不允许有制冷剂向系统外泄漏，因制冷机工作时不允许有制冷剂向系统外泄漏，因此系统的运行需要经常在设备、管道的结合面此系统的运行需要经常在设备、管道的结合面处检查有无制冷剂泄漏。处检查有无制冷剂泄漏。氨：氨：依靠嗅觉；依靠嗅觉；不能用肥皂水检漏；不能用肥皂水检漏；可以用可以用酚酞试剂或试纸检漏。酚酞试剂或试纸检漏。氟里昂：氟里昂：用肥皂水检漏；用肥皂水检漏；卤素喷灯；卤素喷灯；电子电子检漏仪。检漏仪。三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用制冷剂与大气环境制冷剂与大气环境ODP（Ozone Depletion Potential）大气臭大气臭氧层消耗的潜能值；以氧层消耗的潜能值；以R11为基准值，人为基准值，人为地规定其值为为地规定其值为1.0（或（或1000）；）；GWP（Global Warming Potential）全球变全球变暖潜能；以暖潜能；以R11为基准值，人为地规定其为基准值，人为地规定其值为值为1.0（或（或1000）；三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用三、制冷剂的物理化学性质及其应用四、常用制冷剂四、常用制冷剂无机物无机物氟里昂氟里昂碳氢化合物碳氢化合物混合制冷剂混合制冷剂R7171 1、无色有味可燃可爆，毒性大，对金属、无色有味可燃可爆，毒性大，对金属无腐蚀；无腐蚀；2 2、高温能分解；、高温能分解；3 3、与水互溶；、与水互溶；4 4、与润滑油互溶性差；、与润滑油互溶性差；5 5、适用于工业制冷。、适用于工业制冷。R221 1、无色无味不燃不爆，毒性小，对金属、无色无味不燃不爆，毒性小，对金属无腐蚀；无腐蚀；2 2、ODP 0.05ODP 0.05；GWP 0.35GWP 0.35；3 3、在水中溶解度小；、在水中溶解度小；4 4、极性分子，有膨润作用，密封采用耐、极性分子，有膨润作用，密封采用耐氟材料；氟材料；5 5、高温与润滑油互溶；、高温与润滑油互溶；6 6、适用于空调、工业制冷、聚四氟乙烯、适用于空调、工业制冷、聚四氟乙烯的原料、气体灭火剂的原料、气体灭火剂11211121中间体。中间体。R134a1 1、无色无味不燃不爆，毒性小，对金属无、无色无味不燃不爆，毒性小，对金属无腐蚀；腐蚀；2 2、ODP 0.0ODP 0.0；GWP 0.25GWP 0.25；3 3、在水中溶解度小；、在水中溶解度小；4 4、极性分子，有膨润作用，密封采用耐氟、极性分子，有膨润作用，密封采用耐氟材料；材料；5 5、使用合成润滑油；、使用合成润滑油；6 6、适用于冰箱、冷柜、冷水机组、聚合物、适用于冰箱、冷柜、冷水机组、聚合物发泡、气雾剂（医用）。发泡、气雾剂（医用）。温度滑移（温度滑移（Temperature glideTemperature glide）近共沸制冷剂（近共沸制冷剂（Near azeotropic Near azeotropic mixture refrigerantmixture refrigerant）非共沸混合制冷剂非共沸混合制冷剂五、载冷剂五、载冷剂在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空在间接冷却的制冷装置中，被冷却物质或空间中的热量是通过一种中间介质传给制冷间中的热量是通过一种中间介质传给制冷剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂。这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂或第二制冷剂。剂或第二制冷剂。优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，易于保持恒温；易于保持恒温；缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与缺点：系统更加复杂；增大了被冷却对象与制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。制冷剂间的温差，需要较低的蒸发温度。五、载冷剂五、载冷剂在工作温度下处于液态在工作温度下处于液态;比热容要大比热容要大;密度小密度小;粘度小粘度小;化学稳定性好化学稳定性好;不腐蚀管道和设备不腐蚀管道和设备;不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；价格低廉，便于获得。价格低廉，便于获得。五、载冷剂五、载冷剂水水盐水盐水有机化合物及其水溶液有机化合物及其水溶液氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在氯化钙、氯化钠对金属材料有腐蚀作用，在使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的使用时一般加入缓蚀剂，调整溶液的pH值至值至7.08.5，缓蚀剂一般采用重铬酸钠，缓蚀剂一般采用重铬酸钠（Na2Cr2O7.2H2O）盐水盐水有机载冷剂有机载冷剂主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液等，其中乙二醇的水溶液使用的最液等，其中乙二醇的水溶液使用的最为广泛。为广泛。不冻液：由乙二醇（质量分数不冻液：由乙二醇（质量分数40），），乙醇（乙醇（20），水（），水（40）组成的三）组成的三元溶液。元溶液。冰点：冰点：64，密度：，密度：1000kgm3，比比热容：热容：3.14kJ（kg.K），），沸点：沸点：98 六、润滑油六、润滑油润滑油的功效润滑油的功效对润滑油的要求对润滑油的要求分类与特性分类与特性功效功效保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件起保证压缩机正常运转，对压缩机的各运动部件起润滑和冷却作用；润滑和冷却作用；j在摩擦面形成油膜，降低摩擦功和带走摩擦热；在摩擦面形成油膜，降低摩擦功和带走摩擦热；k防止运动部件由于发热而卡死；防止运动部件由于发热而卡死；l对于开启式压缩机，还可以起到密闭作用；对于开启式压缩机，还可以起到密闭作用；m形成油膜，防止生锈；形成油膜，防止生锈；带走杂质和油污，清洁润滑面。带走杂质和油污，清洁润滑面。要求要求在运行状态下，润滑油要有适当的粘度；在运行状态下，润滑油要有适当的粘度；凝固点要低，低温时要有良好的流动性；凝固点要低，低温时要有良好的流动性；不含水分、不凝性气体和石蜡；不含水分、不凝性气体和石蜡；与制冷剂有良好的兼容性，本身有较好的热稳与制冷剂有良好的兼容性，本身有较好的热稳定性和化学稳定性；定性和化学稳定性；绝缘、耐电压要求；绝缘、耐电压要求；价格低廉，容易获得。价格低廉，容易获得。分类和特性分类和特性天然矿物油：天然矿物油：具有较小的极性，适用于极性较具有较小的极性，适用于极性较小或没有极性的制冷剂小或没有极性的制冷剂 如如R600a、R12；人工合成油：人工合成油：一般具有较强的极性，适用于极一般具有较强的极性，适用于极性较大的制冷剂性较大的制冷剂 如如R134a、R717。选择选择润滑油的选择主要取决于制冷剂的种类、压缩润滑油的选择主要取决于制冷剂的种类、压缩机的形式和运转工况（蒸发温度、冷凝温度）机的形式和运转工况（蒸发温度、冷凝温度）等，等，一般使用制冷机制造厂推荐的牌号一般使用制冷机制造厂推荐的牌号。从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好从传热的角度出发，应选用与制冷剂互溶性好的润滑油。的润滑油。吸水性吸水性粘度粘度多元醇酯：多元醇酯：Polyol Ester(POE)聚二醇：聚二醇：Polyalkylene Glycol(PAG)烷基苯合成油：烷基苯合成油：Alkybenzene（AB）环烷基矿物油：环烷基矿物油：Mineral Oil（MO）R134a：POE、PAGR407C、R410a：POER22：POE、AB、MO小论文小论文1 11 1、以小论文的形式上交；、以小论文的形式上交；2 2、截止时间、截止时间4.164.16（第七周周五）；（第七周周五）；制冷剂替换的趋势，以及替代过程中制冷剂替换的趋势，以及替代过程中存在的问题（存在的问题（制冷量、排气压力、润滑油、制冷量、排气压力、润滑油、压缩机等压缩机等）和解决办法，最少包括）和解决办法，最少包括R12R12和和R22R22的替代。的替代。参考格式参考格式论文题目论文题目作者作者 联系方式联系方式1 1、为什么要进行替代？（原因、意义）、为什么要进行替代？（原因、意义）2 2、如何进行替代。、如何进行替代。3 3、替代过程中存在的问题以及如何解决。、替代过程中存在的问题以及如何解决。4 4、你有什么好的解决方法，或者是展望。、你有什么好的解决方法，或者是展望。（如果你有（如果你有的话）的话）5 5、参考文献。、参考文献。