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制冷机的制冷剂与载冷剂区分与种类
2013-12-03
制冷剂与载冷剂的定义与区分:其一、压缩机常用的冷媒(R22、R413)就是我们工业制冷机中称为的制冷剂;其二、如果需要制冷的是冷冻液体(水、乙二醇、防冻液),那么以上液体就是载冷剂。

首先介绍下制冷剂与载冷剂的定义与区分:其一、压缩机常用的冷媒(R22、R413)就是我们工业制冷机中称为的制冷剂;其二、如果需要制冷的是冷冻液体(水、乙二醇、防冻液),那么以上液体就是载冷剂。其三、如果用压缩机的冷媒直接冷却(冷库常用),那么冷媒同时可以称为制冷机和载冷剂。

常用的制冷剂有:
    一、无机化合物:如①?#20445;≧717):氨有良好的热力性能,其标准蒸发温度—33.3℃?#26412;?#26377;强烈刺激作用,并且具有比较大的毒性,对人体有?#27426;?#30340;危害,氨可以燃烧和爆炸,但是氨的单位容积制冷量较大,蒸发压力和冷凝压力适中,氨还对钢铁不腐蚀,但含水时会对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作用,因此,一般使用中含水量<0.2%,采用无逢钢管,氨还价廉易得;②水(R718):水作为制冷剂最大的优点是无毒、无臭、不燃不爆、汽化?#27604;却?#32780;且极易获得,但水的蒸汽?#28909;?#24456;大,因此它的单位容积制冷量很小,水作为制冷剂只能制取0℃以上的冷冻水;
    二、甲烷和乙烷的卤素衍生物,这些物质无毒、难燃,绝热系数小,故排气温度低,分子量大,但其价格昂贵,泄漏不易?#29615;?#29616;,比重大,工质循环量大,故流动阻力损失大,耗功增加,对天然橡胶有腐蚀作用。氟里昂遇到明火或高温会分解出有毒有害气体,因此在氟里昂车间禁止明火和高温。如①氟里昂12(R12):R12是早期中小型空调和冰箱中使用较普遍的制冷剂,R12在大气压下的沸点为—29.8℃,凝固点为—158℃。R12易溶于润滑油,为确保压缩机的润滑油应使用粘度较高的冷冻机油。R12中水的溶解度很小,且无色、无臭、对人体危害极小,其分子中不含氢原子,因而也不燃不爆,但其在大气中的寿命长,对臭氧层有破坏作用。属于中温制冷剂。②氟里昂22(R22):R22的热力学性能与氨很相近,其沸点是—40.8℃,凝固点是—160℃,但是R22不燃不爆,在大气中的寿命约20年。R22对绝缘材料的腐蚀性较R12为大,毒性也比R12?#28304;蟆22的化学性能不如R12稳定,分子极性也比R12大,故对有机物的膨润作?#20204;俊"?#27679;里昂11(R11) R11在大气压力下蒸发温度为23.7℃,凝固点—111℃。由于分子量大,冷凝压力很低,所以主要用于空调用离心式制冷压缩机中。因为它含有三个氯原子,毒性较R12大。R11的其它理化性质与R22相近。R11是全卤化甲烷衍生物,在大气中寿命约47~80年。属于高温制冷剂。④氟里昂114(R114):R114在大气压力下蒸发温度为3.55℃。冷凝压力很低,冷凝温?#21364;?0℃时其饱和压力只有0.596MPa。所以适用于高温环境中,如冶金厂的吊车用空调机组。它的毒性及水在其中的溶解度与R12相近,与润滑油的溶解度和R22相似。R114是全卤化乙烷衍生物,在大气中的寿命长达210~320年。⑥氟里昂134a(R134a) C2H2F4(四氯乙烷):R134a的分子量102.3,在大气压力下的沸点是—26.25℃,凝固点—101℃,临界温度101.5℃,临界压力4.06MPa。R134a的热力性质与R12非常接近,对绝缘材料的腐蚀程度比R12还稳定,毒性级别与R12相同。但R134a难溶于油,因此采用R134a的制冷系统还需配用新型的润滑油。目前R134a已取代R12作为汽车空调中的制冷剂。R134a在大气中的寿命约8~11年。⑦氟里昂123(R123) CHCl2CF3(三氟二氯乙烷):R123的分子量152.93,大气下压力沸点为27.61℃,凝固点—107℃,临界温度183.79℃,临界压力3.676MPa。R123的热力性质与R11很相似,但对金属的腐蚀性比R11大,毒性级别与尚待确定。R123在大气中的寿命约1~4年。⑧R13 CF3Cl    R14 CF4:着两种物质都属于低温制冷剂,它们的沸点分别是—81.5℃和—128℃,性能稳定,微溶于水,不溶于油。
    三、混合制冷剂:如①氟里昂502(R502):R502是由质量百分比为48.8%的R22和51.2%的R115组成,属共沸制冷剂。与R22相比,压力稍高,在?#31995;?#28201;度下制冷能力约大13%。在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下压缩比较小,压缩后的排气温度?#31995;汀?#37319;用单级蒸汽压缩式制冷?#20445;?#33976;发温度可低达—55℃。

常用的载冷剂:
    1.水:水可用作工作温度高于0℃的载冷剂。水的?#28909;却螅?#23545;流传热性能好,价格低廉。
    2.盐水,一般由氯化钙(CaCl2)或氯化钠(NaCl)配制而成的水溶液:其可用于工作温度低于0℃的载冷剂,盐水浓度越大,其密度也越大,流动阻力也增大;同?#20445;?#27987;度增大,其?#28909;燃?#23567;,输送?#27426;?#20919;量所需盐水溶液的流量将增加,造成泵消耗的功率增大。因此,配制盐水溶液?#20445;?#21482;要使其浓度所对应的凝固温度不低于系统可能出现的最低温度即可,一般使凝固温度比制冷剂的蒸发温度低5~8℃。盐水溶液对金属还具有腐蚀性,尤其是?#28304;?#37240;?#22278;?#19982;空气相接触的盐水溶液,其腐蚀性更强。为了?#26723;?#30416;水对金属的腐蚀作用,可在盐水溶液中加入?#27426;?#37327;的防腐剂;
    3.有机载冷剂,主要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它们都是无色、无味、非电解性溶液。冰点都在0℃以下,对金属管道、容器无腐蚀作用。丙二醇是无毒的,可以与食?#20998;?#25509;接触而不致污染。乙二醇?#28304;?#27602;性,但无危害,价格和粘度较丙二醇低。
防冻液母液调制浓度和冰点   

 

冰点℃

乙二醇浓度%

密度(20℃),mg/立方厘米

冰点℃

乙二醇浓度%

密度(20℃),mg/立方厘米

-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

 

 虽然,可用作载冷剂的物质很多,但是在某一温度范围内,适用的载冷剂种类并?#27426;唷?#25152;以,在实际工程设计?#20445;?#24403;载冷剂系统的工作温度和使用目的确定之后,只需在几种载冷剂中进行比较选择。适合于某一温度范围内 工作和使用目的,是选择载冷剂的二个主要方面。具体选择办法是: 1)蒸发温度在5℃以上的载冷剂系统,一般都采用水作载冷剂,水具有许多优良特点,但是水的凝固点高,这就大大限制了水在制冷工程中作为载冷剂的使用范围。在空调系统中用水作载冷剂是理想的。 2)蒸发温度在5~-50℃的范围内,一般可采用氯化钠盐水溶液或氯化钙盐水溶液作载冷剂。由于共晶点的限制,氯化钠盐水溶液用于5~-16℃的场合?#27426;?#27695;化钙盐水溶液可用于5~-50℃的系统中。 用盐水溶液作载冷剂,在制冷工程中是相当普遍的,像制冰、制冷饮制品、酒类生产及工业生产中等。盐水溶液的最大缺点是对金属有腐蚀作用,当泄漏时会对食品有?#27426;?#30340;影响,所以在不便维修或不便更换设备及管道的场合、某些特定食品的加工工艺中,可采用乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、酒精水溶液等作为载冷剂。另外也可用三氯乙烯、二?#29123;?#28919;等物质来代替氯化钙盐水溶液。 3)当载冷剂系统的工作温度范围较广,既需要在低温下工作,?#20013;?#35201;在高温下工作?#20445;?#24212;选择能同时满足高、低温要求的物?#39318;?#36733;冷剂。这时载冷剂应具备凝固点低,标准蒸发温度高的特?#28020;?#20363;如在具有50℃温度要求的环境试验室和需冷却到-50℃也需加热到60~70℃的生物药品、疫苗等生产中的冷冻?#31245;?#35013;置中,应选用三氯乙烯(标准蒸发温度87.2℃),不能采用二?#29123;?#28919; (标准蒸发温度40.2℃)。 4)当蒸发温度低于-50℃?#20445;?#21487;采用凝固点更低的有机化合物作载冷剂。例:三氯乙烯、二?#29123;?#28919;、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等。这些物质的沸点?#27493;系停?#19968;般需采用封闭式系统,以防溶液泵气?#30784;?#36733;冷剂汽化以及减少冷量损失

 

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