制冷剂基础知识
项目一 制冷技术的基础知识
（2） 冷凝 1）物质的集态从气态变成液态叫冷凝，又称 为液化。冷凝过程会放出热量。 2） 气体液化的条件 是降低温度和增大压力。 有效的方法是提高压力。电冰箱制冷系统是采 用压缩机和毛细管来提高冷凝压力的。
2．湿蒸气 （1）湿蒸气 饱和蒸气与饱和液体的混合物，称为湿蒸气。制冷剂在蒸发器和 冷凝器中，进行的气液集态转变过程中，饱和液体与饱和蒸气是 同时存在的。 （2）干蒸气：完全不含饱和液体的饱和蒸气称为干蒸气。 （3）干度：湿蒸气中饱和蒸气的含量，用湿蒸气的干度X表示。 用mv和mw分别代表湿蒸气中所含饱和蒸气与饱和液体的质量， 则湿蒸气的干度值
五、 气液集态变化
1. 物质的状态 在自然中，物质的状态通常是固态、液态和气态。在一定的条件下， 这3种物态之间可以相互转化，此转化过程叫做相变。物质从固态 变成液态叫融解（熔解），融解过程要吸收热量；而物质从液态变 成固态叫凝固，凝固过程会放出热量。物质从固态变成气态叫升华， 升华过程要吸收热量；而从气态变成固态叫凝华，凝华过程会放出 热量。 （1）汽化。物质的集态从液态转变成气态叫汽化，汽化过程要吸 收热量；汽化有蒸发和沸腾两种形式。 1）蒸发 蒸发是只在液体表面进行的汽化现象，它可以在任何温度 和压强下进行。 2）沸腾 是在一定压力下温度达到一定值时，在液体表面和内部都 剧烈进行的汽化现象。
项目一
制冷技术的基础知识
项目学习目标
知识目标
1. 正确认识和应用热力学基本概念。 2. 掌握物质的集态变化，了解湿蒸气、干蒸气、干度、过热蒸气、
过冷液体。 3.掌握热、显热和潜热的概念、热力学第一定律和第二定律在制冷
上的应用。了解焓和熵、制冷量、名义制冷量和能效比的概念。 4.掌握液体汽化法制冷常用制冷的种类、性质和要求，了解制冷剂
氨制冷基础知识与原理
氨制冷基础知识与原理氨制冷是一种常见的制冷方式，广泛应用于工业和商业领域。
它的基础知识包括氨的性质、循环系统的构成和工作原理。
氨的性质氨（NH3）是一种无色气体，具有刺激性气味和可燃性。
它是一种高效的制冷剂，具有较大的制冷量和良好的热传导性。
氨的沸点为-33.34°C，在常温下容易液化，因此适合用于制冷。
循环系统的构成氨制冷循环系统由四个主要组件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
1.压缩机：压缩机是氨制冷循环的关键组件，负责将氨气从低压态压缩为高压态。
这个过程会显著增加氨气的温度和压力，将其制冷能力提高。
2.冷凝器：冷凝器是接收由压缩机排出的高温高压氨气，并通过冷却和冷凝过程释放热量。
冷凝器通常是由管道和散热器组成的，冷却介质（通常为水或空气）通过管道流动，将氨气冷却至液态。
3.膨胀阀：膨胀阀是控制制冷剂流量的关键组件。
它负责将高压液态氨气通过节流孔膨胀为低压氨气，使其进入蒸发器。
4.蒸发器：蒸发器是氨制冷循环中的冷却部分，它负责将低压液态氨气转化为低温蒸汽。
在蒸发器中，氨气吸收周围的热量，从而形成冷气。
常见的蒸发器类型有换热器、冷却塔和冷冻箱等。
工作原理氨制冷的工作原理基于制冷剂的物理特性和热力学原理。
1.蒸发过程：在蒸发器中，低压液态氨气经过膨胀阀进入，温度和压力降低，形成低温蒸汽。
蒸发器中的介质（如水或空气）吸收蒸发过程中释放的热量，冷却周围空气或物体。
2.压缩过程：低温蒸汽进入压缩机，被压缩为高温高压氨气。
压缩过程中，氨气的温度和压力显著增加，以便更好地释放热量。
3.冷凝过程：高温高压氨气进入冷凝器，在冷却介质的作用下，氨气冷却并逐渐液化。
冷凝过程中，热量从氨气中移除，并通过冷却介质释放到外部环境中。
4.膨胀过程：液态氨气通过膨胀阀进入蒸发器，低温低压状态下再次循环。
循环系统中，氨气在压缩和膨胀的过程中，通过吸收和释放热量，实现了制冷效果。
通过不断循环，整个系统能够持续制冷。
制冷基础知识
制冷基础知识——制冷剂制冷剂的命名与标识制冷剂的标识符号由字母“R”和它后面的一组数字和字母构成。
“R”是英语中制冷剂（refrigerant）的首字母，后面的数字则根据制冷剂的化学组成按一定规则编写。
▍无机化合物制冷剂：无机物制冷剂的符号是R7加上该物质的分子量的整数部分，例如氨的符号表示是R717。
▍氟利昂制冷剂：氟利昂的分子通式是CmHnFxClyBrz，其中，n+x+y+z=2m+2，简写为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。
分子中含氯、氟、碳的完全卤代烃简称为“CFC”制冷剂，例如R12分子中含氢、氯、氟、碳的不完全卤代烃简称为“HCFC”制冷剂，例如R22分子中含氢、氟、碳而不含氯的卤代烃简称“HFC”制冷剂，例如R134a▍碳氢化合物制冷剂，简称“HC”制冷剂:a.饱和碳氢化合物，命名规则基本上和它的衍生物氟利昂一样。
例如：丙烷代号为R290：(分子式为C3H8，m=3，n=8，x=0，那么m-1=2，n+1=9)；但丁烷代号为R600是个例外（化学式为CH3CH2CH2CH3）；同素异构物在代号后面加字母a以示不同，如异丁烷代号为R600a（它的化学式为CH(CH3)3）。
b.非饱和碳氢化合物与他们的卤族元素衍生物的符号命名是先在R后面写上一个“1”，然后再按氟利昂编号规则书写“1”后面的数字，例如乙烯代号为R1150 （它的化学式是C2H4）。
c.环状有机物，是在R后面先写上一个“C”，然后按氟利昂的命名方法书写后面的数字。
如八氟环丁烷，它的化学式为C4H8，代号为RC318。
▍混合物制冷剂a. 共沸制冷剂，是由两种或两种以上互相混溶的单纯制冷剂按一定比例混合而成。
这种混合物在固定的压力下蒸发或者冷凝时，蒸发温度或冷凝温度保持不变，气相和液相的组分也保持不变，就好象单纯的制冷剂一样。
其代号规定为在R后面的第一个数字为5，其后的两位数字按混合工质命名的先后次序编写，最早命名的共沸制冷剂就记为R500，以后依次为R501、R502、R503等。
制冷基础知识
热力学温标T,单位K。是国际制温标，它规定以纯水的三相点作为基点（固液 气），为便于记忆将纯水在标准大气压下的冰点设为273K,沸点设为373K，在两定点 间分为100等份，每一等份即称为开氏一度。
是把某一物体或空间（包括空间内部的物体）的温度，降到低于环境介质温度， 并保持这一低温状态的过程。为了达到这一目的，就应采用人工的方法不断地将该物 体或空间的热量及由外界传入的热量，转移到外界的环境中去。
由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此实现制冷必须包括消耗能量 的补偿过程。 但消耗功可以使热量从低温传递到高温，就像借助水泵对水做功，就 能使水从低处流向高处。人工制冷就是使热量从低温传到高温的技术。
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（3）比容与比重 比容（比体积） 物质单位质量所占有的空间体积，用符号v表示 比重（密度）
v=V/G
（V立方米，G千克）
单位体积工质所具有的重量，用符号ρ表示 ρ=G/V
比容与密度的关系
ρ=1/v 压力一定，温度越高，比容越大，比重就小，温度越低，比容越小， 比重就大（热胀冷缩）
氨的主要缺点是毒性较大、可燃、可爆、有强烈的刺激性臭味、等熵指数较大， 若系统中含有较多空气时，遇火会引起爆炸。
氟利昂 是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学
组成和结构的氟里昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机， 以适应不同制冷温度的要求。
制冷剂基础知识
碳氢制冷剂根底知识(一)制冷剂概述制冷剂概述制冷剂概述制冷剂概述1、什么是制冷剂？答：制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。
空调制冷中主要是采用卤代烃制冷剂，其中不含氢原子的称为氯氟烃(CFC)，含氢原子的称为氢氯氟烃(HCFC)，不含氯原子的称为氢氟烃(HFC)。
制冷剂在蒸发器吸收被冷却介质〔水或空气等〕的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。
它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、平安性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容无视的。
2、对制冷剂性质有哪些要求？（1）环保性要求工质的臭氧消耗潜能值〔ODP〕与全球变暖潜能值〔GWP〕尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。
〔2〕具有优良的热力学特性具有优良的热力学特性以便能在给定的温度区域运行时有较高的循环效率。
具体要求为：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。
〔3〕具有优良的热物理性能具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。
〔4〕具有良好的化学稳定性要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。
〔5〕与润滑油有良好互溶性。
〔6〕平安性。
工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。
〔7〕有良好的电气绝缘性。
〔8〕经济性。
要求工质低廉，易于获得。
3、制冷剂是怎样分类的？在压缩式制冷剂中广泛使用的是氨、氟里昂和烃类。
一、按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟里昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。
〔1〕无机化合物制冷剂：这类制冷剂使用得比拟早，如氨〔NH3〕、水〔H2O〕、空气、二氧化碳〔CO2〕和二氧化硫〔SO2〕等。
对于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7〞后两位数字为分子量。
制冷剂物性
制冷剂物性1. 简介制冷剂是用于制冷和空调系统中的工质，用于从低温区域吸收热量并将其传递到高温区域。
制冷剂的物性是指其在不同温度和压力条件下的热力学和传热性质。
这些物性参数对于设计和优化制冷系统非常重要，因此了解制冷剂的物性是制冷领域的基础知识。
2. 制冷剂分类制冷剂通常根据其化学成分和应用特性进行分类。
常见的制冷剂分类如下：2.1. 按照化学成分•氨（NH3）•二氟二氯甲烷（R22）•四氟乙烷（R134a）•异丙醇（R600a）2.2. 按照应用特性•惰性制冷剂：如氮气（N2）和氦气（He），用于超低温制冷。
•非惰性制冷剂：具有较高的潜热和热导率，如氨和Freon系列。
3. 制冷剂的物性参数制冷剂的物性参数主要包括密度、蒸发潜热、热导率和粘度等。
3.1. 密度制冷剂的密度随温度和压力的变化而变化。
密度是制冷剂在给定条件下的质量与体积之比。
密度的大小影响着制冷系统的换热效果和压缩机的工作条件。
3.2. 蒸发潜热蒸发潜热是指在给定温度和压力下，制冷剂从液态转变为气态所吸收的热量。
蒸发潜热越大，制冷剂在蒸发过程中吸收的热量越多，故制冷效果也越好。
3.3. 热导率热导率是指制冷剂传导热量的能力。
热导率越高，制冷剂在传递热量时的效率越高。
3.4. 粘度粘度是描述流体内部阻力大小的物性参数。
粘度越大，制冷剂在流动过程中的阻力越大，流动性越差。
4. 不同制冷剂物性的比较不同制冷剂的物性参数有很大差异，下面以氨、R22、R134a和R600a为例进行比较：物性参数NH3 R22 R134a R600a密度（kg/m³）682 1194 133 2.029蒸发潜热（kJ/kg）1374 228 215 373热导率（W/m·K）0.51 0.022 0.083 0.08粘度（Pa·s） 1.5E-4 0.004 1.46E-5 1.4E-5从上表可以看出，不同制冷剂的物性参数差异较大。
制冷剂执行标准
制冷剂执行标准制冷剂是一种用于制冷和空调系统中的重要工质。
它们在循环系统中循环流动，通过吸收热量并将其释放到环境中来实现制冷效果。
由于制冷剂的特殊性质和环境影响，制定和执行相应的标准对于确保制冷系统的安全性、高效性和环境友好性至关重要。
一、制冷剂的分类制冷剂可以根据其化学成分和性质进行分类。
常见的制冷剂包括氟利昂、氨、二氧化碳等。
根据其化学成分，制冷剂可以分为氯氟烃类、氢氟烃类、氨类和碳氢化合物类等。
1. 氯氟烃类制冷剂：氯氟烃类制冷剂是一类广泛应用于制冷和空调系统中的制冷剂。
然而，由于其对臭氧层的破坏和温室效应，氯氟烃类制冷剂逐渐被淘汰和限制使用。
2. 氢氟烃类制冷剂：氢氟烃类制冷剂是一类对臭氧层破坏较小的制冷剂。
它们具有较低的温室效应，因此被广泛应用于制冷和空调系统中。
3. 氨类制冷剂：氨是一种无毒、无害的制冷剂，具有良好的制冷性能。
它被广泛应用于工业制冷系统和大型商业制冷设备中。
4. 碳氢化合物类制冷剂：碳氢化合物类制冷剂主要包括烷烃和烯烃。
它们具有良好的制冷性能和较低的环境影响，被广泛应用于家用和商用制冷设备中。
二、制冷剂的性能要求制冷剂的性能要求通常包括以下几个方面：1. 制冷能力：制冷剂应具有足够的制冷能力，能够在给定的工况下提供所需的制冷效果。
2. 热力学性质：制冷剂应具有适当的压力-温度关系，以便在制冷系统中实现稳定的循环。
3. 化学稳定性：制冷剂应具有良好的化学稳定性，能够在制冷系统中长期使用而不分解或产生有害物质。
4. 安全性：制冷剂应具有较低的毒性和燃烧性，以确保制冷系统的安全运行。
5. 环境友好性：制冷剂应具有较低的温室效应和对臭氧层的破坏性，以减少对环境的不良影响。
三、制冷剂的执行标准制冷剂的执行标准是为了确保制冷剂的质量和安全性，并减少对环境的不良影响而制定的。
以下是一些常见的制冷剂执行标准：1. 国际标准：国际制冷剂执行标准由国际标准化组织（ISO）制定和管理。
其中，ISO 5149标准规定了制冷剂在商用和工业制冷系统中的安全性要求和试验方法。
制冷剂 标准
制冷剂标准：制冷剂的标准主要涉及制冷剂的分类和编号。
按照制冷剂在标准大气压力（100kPa）环境下蒸发温度ts的高低，将其分为高温制冷剂、中温制冷剂、低温制冷剂。
高温制冷剂（或低压制冷剂），如R11、R113、R114、R21，多用于离心式制冷机的空调系统。
中温制冷剂（或中压制冷剂），如R12、R22、R717、R142、R502，多用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机。
低温制冷剂（或高压制冷剂），如R13、R14、R503、烷烃、烯烃，多用于复叠式制冷装置的低温级。
此外，制冷剂的编号表示方法如下：1.无机化合物：代号中R后的第一个数字为7，随后跟的数字是分子量的整数部分。
2.饱和烃的卤化物（氟利昂）：氟利昂的代号是用字母R，和随后跟随的数字（m-1）（n+1）（x）B（z）组成。
m=1时，（m-1）可省去；倘若z=0，B（z）可省去。
3.碳氢化合物：饱和碳氢化合物也按照氟利昂的命名规则书写，抛开丁烷除外写成R600。
除此之外，同素异构物在代号后面加一个字母“a”，如异丁烧为R600a。
非饱和碳氢化合物和它们的卤族元素衍生物。
在R后面先写一个“1”，然后写上按氟利昂命名规则的数字。
4.共沸制冷剂：在编号标准中规定R后的第一个数字为5，其后的两位数字按实用的先后次序编号，如R500，R501等。
5.非共沸制冷剂：非共沸制冷剂规定R后第一个数字为4，随后二位数字按实用的先后次序编号，如R400，R401，R407A，R407B，R407C等。
除了上述分类和编号标准外，制冷剂的安全等级也是重要标准之一。
根据国家标准《制冷剂编号方法和安全性分类》，制冷剂的安全性主要包括毒性和可燃性。
其中，A类为低慢性毒性，B类为高慢性毒性；第1类为无火焰传播，第2L类为弱可燃，第2类为可燃，第3类为可燃易爆。
根据这些标准，可以将制冷剂分为A1、A2L、A2、A3、B1、B2L、B2、B3等8类。
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REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
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He therefore started to invent various ways to keep temperature at a lower level than ambient temperature. One of the first ways were to keep liquids like water stored in porous ceramic pots. The evaporation then kept the temperature at a lower than ambient level.
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REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
The Continuous Refrigeration Process
Late in the 19th century mechanical cooling was “invented” by engineers in various parts of the world in countries like: • USA • Europe • Australia Mechanical cooling is only possible if you have a workable refrigerant meeting a minimum number of requirements The process had to be kept in a closed system
REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
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It was discovered that evaporation of a medium took “heat” from the surroundings. It can be compared to pouring alcohol on your hand and the feeling that your hand is getting colder when the alcohol evaporates.
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REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
Specific Requirements on Refrigerants
The refrigerant ought not to be poisonous or toxic: Where this is impossible, the refrigerant must have a characteristic smell or must contain a tracer so that leakage can quickly be observed. The refrigerant ought not to be flammable or explosive: Where this condition cannot be met the same precautions as in the first point must be observed or if not possible then well specified handling instructions provided.
REFRIGERห้องสมุดไป่ตู้TION AND AIR CONDITIONING - Page 5
Refrigerants: Boiling Point
• Water vapour pressure
–normal boiling point
• +100 ° C • at 1013 mbar
– pressure at sea level
100° C Sea level
How to run the process continuously ?
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Refrigerants: Normal boiling points
Refrigerant R 718 R 600a R 717 R 290 R 11 R 12 R 13 R 22 R 500 R 502 R 134a R 125 R 32 R 404A R 407C R 410A R 507 Normal boiling point +100 ° C -11.7 ° C -33.3 ° C -42.1 ° C +23.8 ° C -29.8 ° C -81.4 ° C -40.8 ° C -33.5 ° C -45.4 ° C -26.1 ° C -48.6 ° C -51.8 ° C -45.8 / -46.6 ° C -36.7 / -43.8 ° C -51.5 / -51.6 ° C -47.1 ° C Remarks Water Iso-Butane Ammonia Propane CFC CFC CFC HCFC CFC CFC HFC HFC HFC Blend of HFC’s Blend of HFC’s Blend of HFC’s Blend of HFC’s
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REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
Specific Requirements on Refrigerants
The refrigerant ought to have resonable pressure, preferably a little higher than atmospheric pressure at the temperature required to be held in the evaporator. To avoid heavy component design, the pressure which corresponds to normal condensing pressure and design pressures must not be too high. If a refrigerant has the above mentioned high pressure characteristics the components must be designed and approved accordingly.
Heat transport - high heat of evaporation
?
Evaporation - out of pot - part of liquid is gone
- good thermal contact
- effective cooling
How to run the process continuously ?
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The Simple Refrigeration System
High pressure side Low pressure side
Compressor Condenser Evaporator
Expansion Device
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General Requirements on Refrigerants
There are many requirements to the refrigerant so it is safe for the personel who handle it during it’s life time. This means that the people constructing the plant, doing the service and maintenance must be sure that the refrigerant has no long term effect on their body and brain. It also means that the refrigerant must not have any harmful effect on the environment.
Egypt >1000 B.C
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For long time cooling with ice made by the nature has been used to keep food, drinks and people cold. This way of cooling is in fact still being used in various parts of the world, but now with ice made by mechanical refrigeration.
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Specific Requirements on Refrigerants
Relatively high evaporating heat (Enthalpi differential) is required so that heat transmission can occur with least possible circulating refrigerant. Refrigerant vapour ought not to have too high a specific volume because this is a determing the compressor stroke and bore (swept volume) at a particular cold yield. The refrigerant must be chemically stable at the temperatures and pressures normal in the refrigeration plant.