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制冷剂分类、命名及制冷性质因素

发布日期:2016年3月24日 浏览:945次

  一、制冷剂的分类

  按制冷剂的分子结构:分为无机化合物和有机化合物两大类

  按制冷剂的组成:单一制冷剂和混合制冷剂

  按制冷剂的物理特性:高温(低压)、中温(中压)、低温(高压)制冷剂

  下表为按物理特性区分的主要制冷剂:

  

  二、制冷剂的编号命名

  按我国国家标准GB7778-1987规定了各种通用制冷剂的编号方法,等效采用美国 ANSL/ASHRAE34标准。标准中规定用字母R和它后面的一组数字及字母作为制冷剂的简写编号。R字母作为制冷剂的代号,后面的数字或字母则根据制冷剂的种类及分子组成按一定的规则编写。

  1、无机化合物:

  无机化合物按序号700表示,化合物的相对分子质量加上700就得出其制冷剂的编号;

  主要无级化合物见下表:

  无级化合物

  2、卤代烃:

  卤代烃是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴和衍生物的总称,目前用作制冷剂的的主要是甲烷、乙烷、丙烷和环丁烷和衍生物。

  卤代烃的分子式通常为CmHnFpClqBrr;

  卤代烃制冷剂的编号原则:R后的第1位数以碳原子数量减去1,如果碳原子数目为1,可以不写;第二位数表示氢原 子数目n加上1; 第三位数表示氟原子数目若化合物中含溴,则在后面增加字母B及溴原子数目,例如:CF3Br,编号为R13B1环状衍生物的编号在R后加一个字母C,例如:八氟环丁烷C4F8,编号为RC318乙烷系制冷剂的同分异构体具有相同的编号,但最对称的一种制冷剂的编号后面不带任何字母,而随着周分异构体变得愈来愈不对称时,就附加小写a、b、c等字母。

  下表所列部分制冷剂的分子式及编号

  制冷剂的分子式及编号

  3、碳氢化合物

  这类制冷剂主要有饱和碳氢化合物和非饱和碳氢化合物。饱和碳氢化合物制冷剂中甲烷、乙烷、丙烷的编号方法与卤代烃相同;丁烷的编号特殊,正丁烷编号R600,异丁烷编号R600a 非饱和碳氢化合物编号在字母R后第一位数字定为1,接着的数字编号与卤代烃相同。

  主要碳氢化合物分子式及编号

  碳氢化合物分子式及编号

  4、混合制冷剂

  此类制冷剂包括共沸制冷剂和非共沸制冷剂。己经商品化的共沸制冷剂,依应用先后在R500序号中顺次地规定;己经商品化的非共沸的制冷剂,依应用先后在R400序号中顺次地规定;

  常见的混合制冷剂如下表:

  混合制冷剂

  5、 其它各种有机化合物,规定按600序号编写,其编号任选

  三、选用制冷剂时的性质因素

  1、制冷剂的热力性质

  由于制冷剂总在两相区或接近饱和状态,在制冷设备的设计计算中,可查阅相关设计手册;

  2、制冷剂的化学、安全和环境性质

  1)制冷剂的热稳定性,在使用温度范围内不能分解

  2)制冷剂与水的溶解性,制冷剂当含水量超过水的溶解度,会出现游离水,当低于0℃时,结冰后堵塞节流机构通道;水溶解制冷剂后发生水解现象,生成酸性物质,腐蚀金属材料,降低电气绝缘性能。

  3)制冷剂与润滑油的溶解性,

  制冷剂与润滑油不互溶时

  优点:蒸发温主比较稳定,同时在制冷设备中制冷剂与润滑油分为两层,因此易于分离;

  缺点:传热器的传热面上,会形成阻止传热的油膜;

  制冷剂与润滑油互溶时

  优点:在传热表面不会形成油膜,润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件形成良好的润滑。

  缺点:溶解制冷剂的润滑油的粘度会降低,相同压力下的蒸发温度会升高等现象。

  4)制冷剂对金属和非金属的作用,卤代烃类制冷剂在含水时形成酸性物质,能够溶解铜,当沉积在高温的钢铁部件上,会发 生镀铜现象,影响部间的配合间隙、密封。同时,卤代烃易溶解天然橡胶和树脂,所以选择绝缘材料时应选用耐卤代烃的物质,如氯丁烯、氯丁橡胶、尼龙、塑料等材料 。

  5)制冷剂的电绝缘性,要求制冷剂应具有良好的电绝缘性能,在有杂质、润滑油的存在会使制冷剂的电绝缘强度下降。

  6)制冷剂的安全性

  制冷剂的毒性问题国内尚未定出标准,一般引用按ASHARE34-92以毒性和可燃性定量的方法;

  7)环境性能指标,考虑制冷的ODP、GWP、大气寿命等因素

  3、制冷剂的替代

  卤代烃以其优良的势力学、物理、化学、安全性质,被广泛应用于制冷、空调中作制冷剂,推动了制冷技术的发展。

  CFCs 类制冷剂对大气的破坏作用:

  此类物质进入大气层后,几乎全部升浮到臭氧层,在紫外线的作用下,CFCs放出Cl-自由基,参与对臭氧的消耗,使臭氧层减薄或出现臭氧空洞。臭氧层的破坏,增加了太阳对地球表面的紫外线的辐射强度。根据测算,若臭氧层每减少1%,紫外线的辐射量将增加2%。紫外线辐射量的增加,使人的免疫系统受到破坏,抵抗力下降,皮肤癌、白内障等病患增多。并使全球农作物、水产减产;导致森林或树木坏死,加速塑料制品老化;城市光化学烟雾发生的几率提高。

  同时,CFCs的排放也会加剧地球的温室效应,CFC是加剧温室效应的主要气体,和CO2一样,稳定的吸收太阳热,使地球平均气温上升,海平面上升,土地沙漠化加剧,危害地球许多生物,破坏生态平衡。在目前估计的气温变暖因素中20-25%是CFC作用的结果。

  为了保护臭氧层,国际社会于1985年和1987年分别制定了《维也纳公约》和《关于消耗臭氧物质的蒙特利尔议定书》,对受控物质的范围、限制和禁止使用的时间表做了具体的规定。我国于1991年6月成了《蒙特利尔议定书》成员国,并于1993年制定了《中国逐步淘汰消耗臭氧物质的国家法案》,于2002年完全淘汰R11,2006年完全淘汰R12;

  采用对大气臭氧层破坏能力小的HCFCs纯制冷剂或由其组成的混合制冷剂,例如用产品中R22、R123、R142b等制冷剂,由于其仍对臭氧层有破坏作用且加剧大气温室效应,它们只是过渡的替代物,最终还是会被禁止的。

  最终的解决方案是采用ODP值为0, 且GWP值也很小的物质作为制冷剂,例如R134a和R152a,以及近年来出现的混合制冷剂;

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