常见的制冷剂和载冷剂
制冷剂和载冷剂
2．氟利昂 性能随其所含的氟、氯、氢的原子数不同而 变化；很难于水溶解，会产生冰塞现象，对金属 有腐蚀作用
与润滑油的溶解性与制冷剂的种类、润滑油 的成分及其温度有关： a．难溶：R13，R14，R115，有明显的分层； a R13 R14 R115 b．有限溶解：R22，R114，R152，R502，高温 时无限溶解，低温时分离成两层； c．完全溶解：R11，R12，R113，R500，形成 均匀溶液。
制冷剂的分类
类 别 制冷剂 标准大气压 30℃ 时的冷 下沸点(℃) 凝压力(MPa) >0 -60~0
R11,R21, 高温制冷剂 (低压制冷剂) R113,R114 中温制冷剂 R717,R12, (中温制冷剂) R22,R502 低温制冷剂 (高压制冷剂) R13,R14, R23,R503
一、对载冷剂的要求
（1）在使用温度范围内不凝固、不汽化； （2）比热要大； （3）密度小，粘度小； （4）导热系数大； （5）无腐蚀性，无毒，化学稳定性好； （6）价格便宜，易于购买。
二、常用的载冷剂
1．水 在空气调节系统中广泛使用，并只能用作 制取0℃以上的载冷剂。
2．无机盐水溶液 在中、低场合，一般用盐水溶液作为载冷剂。常 用的有氯化钙和氯化钠溶液。 盐水溶液的性质与溶液中盐的浓度有关。 对金属有腐蚀性，需加入防腐剂。
第一节 制 冷 剂
一、对制冷剂的要求
（1）冷凝压力不太高，蒸发压力不低于大气压 力，冷凝压力和蒸发压力之比不要过大； （2）单位容积制冷量要大； （3）临界温度要高，凝固温度要低； （4）粘度和密度要小；
（5）导热系数大； （6）无腐蚀性，不起化学作用，高温下不分解； （7）无害，不燃烧和爆炸； （8）易于取得，价廉。
常见的制冷剂和载冷剂
常见的制冷剂和载冷剂常用的制冷剂有：一、无机化合物：如①氨〔R717〕：氨有良好的热力性能，其标准蒸发温度—33.3℃氨具有强烈刺激作用，并且具有比拟大的毒性，对人体有一定的危害，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、汽化潜热大而且极易获得，但水的蒸汽比容很大，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，泄漏不易被发现，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，因此在氟里昂车间制止明火和高温。
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稍大。
R22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用强。
③氟里昂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。
制冷剂与载冷剂
2.1制冷剂 2.1制冷剂
3.烃类（碳氢化合物） 3.烃类（碳氢化合物） 烃类 烷烃类：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8; 烷烃类：甲烷CH 乙烷C 丙烷C 烯烃类：乙烯C 丙稀C 烯烃类：乙烯C2H4，丙稀C3H6； ◆烷烃类命名方法: 烷烃类命名方法: 与氟利昂相同(丁烷例外， 600） 与氟利昂相同(丁烷例外，为R600） CH4—— R50 ，C2H6—— R170 C3H8—— R290 烯烃类命名方法： ◆烯烃类命名方法： 后先写上“ ，再按氟利昂方法： R后先写上“1”，再按氟利昂方法： C2H4—— R1150 ，C3H6—— R1270 ;
**为发现的顺序：R500、R501、R502…… R509 **为发现的顺序：R500、R501、 为发现的顺序
②非共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度改变， 非共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度改变， 造成气液相组分不同。 造成气液相组分不同。 命名： 命名：R4**
Refrigeration Technique
m-1=0时略 1=0时略 z=0时与B z=0时与B一起略 时与
R22 例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl-----一氯二氟甲烷分子CHF Cl-----一溴三氟甲烷分子CF Br-------一溴三氟甲烷分子CF3Br-------- R13B1 四氟乙烷分子C2H2F4-----------四氟乙烷分子C R134a
Refrigeration Technique
；
张进制作
2.1制冷剂 2.1制冷剂
4. 混合溶液 （混合制冷剂） 混合制冷剂） 概念：由两种(或以上) 概念：由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混 合物。 合物。 类型： 类型： 共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变， ①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变， 气液相组分相同。 气液相组分相同。 命名： 命名：R5**
第2讲：制冷剂、载冷剂、冷冻机油及压焓图
第2讲：制冷剂、载冷剂、冷冻机油§2-1 制冷剂制冷剂又称制冷工质，用英文单词（Refrigcrant）的首位字母“R”作为代号。
它是一种在制冷循环过程中利用液体气化吸收热量，又在外功的作用下，把气体液化放出的热量传给周围介质的物质。
它易于气化，又易于液化。
在制冷装置中，没有制冷剂就无法实现制冷。
高压制冷剂。
按可燃性和毒性分类，分为不可燃、可燃、易燃、低毒、高毒等组别。
●制冷剂的选用原则制冷剂应具备一些基本要求，可以从热力学、物理化学、安全和经济等方面来考虑。
（1）热力学的要求①在大气压下，制冷工质的蒸发温度（沸点）t0要低。
这样不仅可以获取比较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度t0下，使其蒸发压力P0高于大气压力，以避免空气进入制冷系统影响换热设备的换热效果和设备的使用寿命。
同时，在一定的蒸发温度下，蒸发压力高于大气压力，系统一旦发生泄漏时容易发现。
②要求制冷剂在常温条件下，要有比较低的冷凝压力P k，以免对处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排出管道等设备的强度要求过高。
通常按正常蒸发温度t0和常温下的冷凝压力P k将制冷工质分为以下三种：a.高温制冷工质（或称低压制冷工质）：t0>0℃,P k<2～3kg/cm2。
如R11、R113、R114等，这些制冷剂适用高温环境下空调系统用的离心式压缩机。
b.中温制冷工质（或称中压制冷工质）：0℃>t0>-70℃，P k<15～20 kg/cm2。
如氨（R717）、氟利昂12（R12）、氟利昂22（R22）、氟利昂500（R500）、氟利昂502（R502）等，这类制冷剂使用范围比较广，适用于活塞式制冷压缩机制电冰箱、食堂小冷库、空调用制冷系统、大型冷藏库等制冷装置中。
c.低温制冷工质（或称高压制冷工质）：t0<-70℃，P k>20kg/cm2.如氟利昂13(R13)、氟利昂14(R14)、氟利昂23（R23）、氟利昂503（R503）等，这类制冷剂只适用于复叠式制冷装置中的低温部分或在-70℃以下的低温制冷设备。
制冷剂和载冷剂
三、常用制冷剂的性质
1．氨(R717) a、 氨单位容积制冷量大，压力适中。 常温下Pk< 1．5MPa；当 to >—33．4℃ 时，P0>1个大气压。 b、氨与水可以任何比例互相溶解，不会引起结冰而堵塞管道 通路。但水分会使to升高，并对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作 用，故液氨中含水量不超过0．2％。 c、氨难溶于润滑油的制冷剂，因此，氨制冷系统中的管道和 换热器的热表面上会积有油膜，影响传热效果。 d、氨有毒。当空气中氨的容积浓度达0．5％—0．6％时，人 停留半小时就会引起中毒。 e、氨具有可燃性，在16％～25％时遇明火会有爆炸危险； 目前，规定氨在空气中的浓度不应超过20mg／m3。 f、氨的绝热指数较高，使压缩机的排气温度较高。 g、氨价格便宜。
第二章 制冷剂和载冷剂
第一节 制 冷 剂
三、常用制冷剂的性质
1) 氟利昂12(CF2Cl2 ) a、R12五色、无味，毒性小。在标准大气压下其蒸发温度为- 29．8℃； b、水在R12中的溶解度很小，为防止冰塞现象，R12产品中的 含水量不得超过0．0025％； c、R12能够与润滑油以任意比例互相溶解 ； d、R12极易渗漏且不易被发现，所以要求制冷系统有足够的 密封性。 R12目前广泛应用于中、小型制冷装置，如电冰箱、空调器 和去湿机等。
第二章 制冷剂和载冷剂
第一节 制 冷 剂
一、对制冷剂的要求
1、制冷剂冷凝压力不太高 ；蒸发压力不低于大气压力 ； 2、单位容积制冷量要大 ，以缩小压缩机的尺寸 ； 3、制冷剂的临界温度要高 ，而凝固温度要低 ； 4、制冷剂的粘度和密度应尽可能小，以减少流动阻力； 5、导热系数要大，以提高热交换设备的传热系数，减少传热面积； 6、所用的材料无腐蚀性，与润滑油不起化学作用，高温下不分解； 7、对人体无害，无燃烧和爆炸危险，使用安全； 8、易于取得，价格便宜。
制冷剂与载冷剂
制冷剂与载冷剂制冷剂是制冷机中的工作介质，故又称制冷工质。
制冷剂在制冷机中循环流动，在蒸发器内吸取被冷却物体或空间的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给周围介质而被冷凝成液体，制冷系统借助于制冷剂状态的变化，从而实现制冷的目的。
载冷剂又称冷媒，是在间接供冷系统中用以传递制冷量的中间介质。
载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体或空间的热量，再返回蒸发器重新被冷却，如此循环不止，以达到传递制冷量的目的。
本章主要介绍制冷剂必备的特性以及常用制冷剂和载冷剂的主要性质。
2.1 制冷剂蒸气压缩式制冷系统中的制冷剂是一种在系统中循环工作的，汽化和凝结交替变化进行传递热量的工作流体。
系统中的制冷剂在低压低温下汽化吸热（实现制冷），而在高压高温下凝结放热（蒸汽还原为液体）。
有适宜的压力和温度，并满足一定条件的可作为制冷剂的物质大约有几十种，常用的不过十几种。
在空调、冷藏中广泛使用的制冷剂不过几种。
2.1.1制冷剂的种类与编号2.1.1.1制冷剂的种类与分类可作为制冷剂的物质较多，其种类如下：1）无机化合物，如水、氨、二氧化碳等。
2）饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物，俗称氟利昂，主要是甲烷和乙烷的衍生物，如R12、R22、R134a等。
3）饱和碳氢化合物，如丙烷、异丁烷等。
4）不饱和碳氢化合物，如乙烯、丙烯等。
5）共沸混合制冷剂，如R502等。
6）非共沸混合制冷剂，如R407C等。
通常按照制冷剂的标准蒸发温度，将其分为三类，即高温、中温和低温制冷剂。
所谓标准蒸发温度，是指在标准大气压力下的蒸发温度，也就是通常所说的沸点。
1）高温（低压）制冷剂：标准蒸发温度t s＞0℃，冷凝压力Pc≤0.2～0.3MPa。
常用的高温制冷剂有R123等。
2）中温（中压）制冷剂：0℃＞t s＞-60℃, 0.3MPa＜Pc＜2.0MPa。
常用的中温制冷剂有氨、R12、R22、R134a、丙烷等。
3）低温（高压）制冷剂：t s≤-60℃。
氟里昂-氨等常用制冷剂介绍
常用制冷剂介绍无机物（氨）应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－77.9℃；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类B2；与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过0.2％；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。
氟里昂（R12）应用较广的中温制冷剂，沸点－33.3℃，凝固点－77.9℃；有较好的热力学性质和热物理性质；有毒，可燃，安全分类B2；与水互溶，但由于有腐蚀作用，限制含水量不超过0.2％；密度比矿物油小，在矿物油中溶解度小；对材料有限制，不允许使用铜及铜合金；用于蒸发温度在－65℃以上的大型或中型活塞及螺杆机组中，也有应用于大容量离心式制冷机中。
温度滑移（Temperature glide）近共沸制冷剂（Near azeotropic mixture refrigerant）载冷剂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剂。
这种中间介质在制冷工程中称为载冷剂或第二制冷剂。
优点：减小制冷机的充灌量；载冷剂热容大，易于保持恒温；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。
在工作温度下处于液态;比热容要大;密度小;粘度小;化学稳定性好;不腐蚀管道和设备;不燃、不爆炸、无毒、对人体无害；价格低廉，便于获得。
盐水氯化钙、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pH值至7.0～8.5，缓蚀剂一般采用重铬酸钠（Na2Cr2O7.2H2O）有机载冷剂主要有乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液等，其中乙二醇的水溶液使用的最为广泛。
不冻液：由乙二醇（质量分数40％），乙醇（20％），水（40％）组成的三元溶液。
冰点：－64℃，密度：1000kg／m3，比热容：3.14kJ／（kg.K），沸点：98 ℃。
制冷与空调之制冷剂、载冷剂、冷却剂
◆制冷剂又叫做制冷工质，简称工质。
压缩式制冷机常以氨和氟利昂为制冷剂。
制冷剂的作用是在制冷系统中担当汽化吸热和冷凝放热的热力循环而达到制冷的目的。
制冷剂的分类常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低，一般分为三大类：——低压高温制冷剂，如Ｒ11（CFCl3），T0＝23.7℃，Pk≤3.06Kg/cm2，适用于离心式制冷压缩机。
——中压中温制冷剂，如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等，T0：０℃～-60℃，Pk≤20Kg/cm2，适用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机。
——高压低温制冷剂，如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，Pk≥20Kg/cm2，T0 ≤－70℃，适用于复迭式制冷装置的低温部分或－７０℃以下的低温装置中。
◆载冷剂在间接冷却的制冷系统中，被冷却物体的热量是通过中间介质传给制冷剂，这种中间介质称之为载冷剂。
载冷剂的作用，是在蒸发器中将自身的热量传给液体制冷剂，使其蒸发为气体制冷剂，自身由于失热而温度降低。
低温载冷剂是空调的冷源。
工作温度在5℃以上的载冷剂系统，采用水作载冷剂，称为冷水或冷媒水。
水最容易获得，且价格低廉。
水的热物理性质也很适合于作载冷剂。
水的比热大、化学稳定性好、不燃烧、不爆炸、无毒、对金属的腐蚀较小。
载冷剂除水以外，常用的还有盐水、二氯甲烷、三氯乙烯、乙二醇和丙酮等。
◆冷却剂冷却水是空调系统的冷却剂。
冷却剂的作用，是在冷凝器中对气体制冷剂进行冷却，使其液化为液体制冷剂，自身由于吸收了气体制冷剂的热量而温度升高。
中央空调以水冷却剂，称为冷却水。
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常见的制冷剂和载冷剂
一、无机化合物：如①氨（R717）：氨有良好的热力性能，其标准蒸发温度—33.3℃氨具有强烈刺激作用，并且具有比较大的毒性，对人体有一定的危害，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、汽化潜热大而且极易获得，但水的蒸汽比容很大，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，泄漏不易被发现，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稍大。
R22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用强。
③氟里昂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，冷凝温度达60℃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，在较低温度下制冷能力约大13%。
在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下压缩比较小，压缩后的排气温度较低。
采用单级蒸汽压缩式制冷时，蒸发温度可低达—55℃。
常用的载冷剂：
1.水：水可用作工作温度高于0℃的载冷剂。
水的比热大，对流传热性能好，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；同时，浓度增大，其比热减小，输送一定冷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，配制盐水溶液时，只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，尤其是略带酸性并与空气相接触的盐水溶液，其腐蚀性更强。
为了降低盐水对金属的腐蚀作用，可在盐水溶液中加入一定量的防腐剂；
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，可以与食品直接接触而不致污染。
乙二醇略带毒性，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。