制冷剂和润滑油的特征
小型热泵式空调制冷剂R290及其润滑油混合物特性研究
上海海事大学硕士学位论文小型热泵式空调制冷剂R290及其润滑油混合物特性研究姓名：熊爱凌申请学位级别：硕士专业：制冷及低温工程指导教师：韩厚德;曹红奋20040601上海海事大学硕士学位论文摘要氟利昂（ＣＦＣｓ、ＢＣＦＣｓ）制冷剂被广泛运用于制冷设备和空调中，但因其对臭氧层有破坏作用，且是温室气体，有一定的温室效应，发达国家已从１９９６起全面禁止生产和使用ＣＦＣｓ，对ＨＣＦＣｓ的最后禁用时间也在蒙特利尔修正案中由２０３０年提前到２０２０年。
本文在分析制冷剂替代（特别是ＨＣＦＣｓ替代）的历史、现状和国内外形势基础上，论证了在小型热泵空调上以Ｒ２９０替代Ｒ２２的可行性，其中包括物化性质、理论制冷循环、经济性和安全性等多方面的内容。
Ｒ２９０的基本热物理性质与Ｒ２２相近，化学性质也较稳定，价格低廉容易获得，与材料相容性好，其热物理性质在许多方面甚至优于Ｒ２２。
而且其ＯＤＰ、ＧＷＰ值均为零，不存在破坏环境的问题。
因此以Ｒ２９０替代Ｒ２２在小型制冷装置中有着广阔的前景。
丙烷是一种碳氢化合物，作为制冷剂其易燃性是一个需认真考虑的问题。
为了制冷机安全运行，在保证ＣＯＰ的前提下，应尽量减少丙烷的充灌量。
制冷剂在润滑油中的溶解性会对制冷剂的充注量和制冷性能产生重大影响。
为了探究丙烷与润滑油的混合物的性质，设计了实验装置，并对实验方法和测试手段进行了优化。
通过丙烷与所选三种润滑油的互溶性对比实验，分析相应条件下制冷循环的性能，寻求丙烷制冷空调系统可采用的最佳冷冻油及其匹配比例。
实验结果表明，对于Ｒ２９０与不溶性油的混合物，冷冻油对制玲循环性能没有什么影响，但会带来压缩机回油困难。
对于Ｒ２９０与溶性油的混合物，为了保证系统的ＣＯＰ，须控制润滑油的充注量，以不超过５％为好，最大也不要超过２０％。
而且，在丙烷制冷系统中，采用ＰＡＧ润滑油是更好的选择，因为它兼顾了安全性、系统制冷性能和压缩机回油等多方面的要求。
在总结理论分析和实验研究的基础上，对今后Ｒ２９０的推广运用提出了尚需进一步完善、改进和深入研究的意见。
制冷剂和润滑油的特征
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国产冷冻润滑油的规格
项目
运动粘度50 ℃时/（pa*s） 凝固点/ ℃ 闪点/ ℃ 浊点/ ℃ 酸值/ （mgKOH/g） 水分
13号冷冻机油 18号冷冻机油 25号冷冻机油
11.5~14.5 ≤-40 ≥160 —— ≤0.14 无 >18 ≤-40 ≥160 ≤-28 ≤0.03 无 >25.4 ≤-40 ≥100 —— ≤0.02 无 返回
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氟利昂22制冷剂（分子式CHF2CL 代 号R22）
R22在常温下无色、无味、不燃烧、不爆炸。 在标准大气压下R22沸点为-40.8℃，凝固点为-160 ℃。 R22属于中温中压制冷剂。冷凝压力约为1.4Mpa R22单位容积制冷量大于R12，在空调工况下，约大于50%。 R22能部分的与冷冻润滑油互溶，在温度较高时，能与冷冻润滑油充分 溶解；温度较低时，会有分层现象。 R22不能与水互溶。 R22不腐蚀金属，对合成橡胶和漆包线的腐蚀性强于R12，渗透性也强 于R12。
氨制冷剂是目前应用最为广泛的中温制冷剂
R717为无色透明液体，在标准大气压下，沸点为-33.4℃，凝固点为-77.7 ℃。 R717的临界温度及临界压力较高，在常温下稍加压力就发生液化，且冷凝压力 适中。 纯R717对金属和冷冻机油不起化学反应，对黑色金属不起腐蚀作用。 R717易溶于水，其制冷系统不会发生冰堵故障。与水的作用成弱碱性反应，与 水相溶时发出轻微的扑爆声。 R717的单位容积产冷量比氟利昂制冷剂大，在相同制冷量的情况下，其设备尺 寸比使用氟利昂为制冷剂的设备小。 R717中含有水分时对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用。 R717气体具有毒性，并具有强烈的刺激性气味，在空气中的浓度超过0.02mg/L 时对人体呼吸道系统有强烈的刺激性；并有爆炸性危险。 R717与冷冻润滑油互不相溶，因此使用R717的压缩机必须设有油分离器。 返回
制冷系统中制冷剂与润滑油的认识
制冷系统中制冷剂与润滑油的认识一、引言制冷系统是现代生活中不可或缺的一部分，它广泛应用于家用空调、商用冷藏设备、工业制冷等领域。
在制冷系统中，制冷剂和润滑油起着至关重要的作用。
本文将从制冷剂和润滑油的基本概念出发，探讨它们的特性、应用以及相互关系。
二、制冷剂的基本概念制冷剂是一种能够在制冷系统中进行循环工作的物质，它通过吸收热量使其蒸发，然后通过压缩使其冷凝，从而实现制冷效果。
1. 分类根据其化学结构和物理性质，制冷剂可以分为不同的类型，如下所示：•氟利昂类：包括R22、R134a等，具有良好的制冷性能和化学稳定性，但会对臭氧层造成破坏。
•氨类：如R717，具有优良的制冷性能和环保特性，但有毒。
•烃类：如R290、R600a，具有良好的制冷效果，但易燃。
•水类：水作为制冷剂在某些应用中也是常见的选择，其环保性能较好，但需要额外的功耗来驱动。
2. 特性与性能指标制冷剂的特性和性能指标对于制冷系统的设计和运行至关重要。
常见的制冷剂性能指标包括：•蒸发潜热：指单位质量的制冷剂从液态蒸发为气态时所需要吸收的热量，该指标反映了制冷剂的制冷能力。
•冷凝潜热：指单位质量的制冷剂从气态冷凝为液态时所释放的热量，该指标反映了制冷剂的放热能力。
•温度-压力关系：制冷剂在不同温度下对应的饱和蒸汽压力，该关系决定了制冷系统的工作温度范围。
三、润滑油的基本概念润滑油在制冷系统中起到润滑摩擦部件、密封传动部件以及冷凝器和蒸发器内部传热的作用。
它能够减少系统的摩擦损耗、降低噪声、提高效率和延长设备寿命。
1. 类型常见的润滑油类型包括：•矿物油：由石油提炼而来，价格较低，但在高温、高压下稳定性差。
•合成油：通过化学合成制得，具有较好的抗氧化、抗高温性能。
•半合成油：矿物油与合成油的混合物，综合性能介于两者之间。
2. 功能润滑油在制冷系统中具有以下功能：•润滑：减少摩擦、磨损，保护系统各部件。
•密封：形成润滑膜，降低泄漏风险。
•冷却：帮助冷凝器和蒸发器内部传热，避免过热。
R134a制冷剂及润滑油等材料
R134a制冷剂及润滑油等材料对压缩机质量的影响曾强1 R134a 制冷剂和压缩机1.1 R134a 制冷剂R134a制冷剂是近年来兴起的中长期替代制冷剂。
它采用R134a(1，1，1，2-四氟代乙烷)做制冷剂,取代了传统的CFC类制冷剂。
其结构式如下:它对大气层中的臭氧破坏力(ODP)低,温室效应(GWP)也较低。
而且有低毒、不易燃等特点。
对于欧美、日本等对安全性要求较高的国家比较适用。
表1列出一些制冷剂的性能比较。
表1产品在大气层中的寿命ODP GWPCFC-1160 1.0 1.0CFC-12120 1.0 3.0CFC-113900.9 1.3CFC-1142000.8 3.8CFC-1154000.47.5CFC-12320.020.02CFC-12470.020.1HCFC-141B120.110.15HCFC-142B190.060.36HCFC-22150.050.341.2 R134a 压缩机采用R134a制冷剂的压缩机由于其制冷剂的特性,要求R134a的纯度高,以免性能发生变化。
同时,由于R134a的分子呈现一定的化学极性,与许多化学物质不相容,因此需要对压缩机内部的各种化学物质进行控制。
而R134a压缩机所能采用的压缩机油为酯类油,此种油极易吸水,不但会使压缩机油分解加速,而且会使大量水分进入压缩机,发生"冰塞"现象,压缩机不能制冷。
因此,要严格限制压缩机内部的含水量。
R134a的分子直径约为4.2埃,比水分子(3埃)大而比R12(4.4埃)小。
所以,R134a制冷剂比R12制冷剂有更强的渗透趋势和亲水性。
有鉴于此,在密封(焊接)过程中,必须加以注意,以免造成泄漏。
2 R134a 压缩机的要求众所周知,密封式压缩机在运行过程中,压缩机油是与制冷剂直接接触的,这就意味着在制冷过程中不可避免地有少量压缩机油与制冷剂一起参与制冷循环。
这一部分油要随制冷剂一起经历排气阀的高温和蒸发器的低温两种极端的条件。
制冷剂R134a与R润滑油互溶特性的探讨
制冷剂 R134a 与 R 润滑油互溶特性的探讨艾爱长江勘测规划设计研究有限责任公司工程咨询公司摘 要： 本文以目前制冷装置中惯例采用的R134a 制冷剂与某美国品牌的R 润滑油为例， 进行了二者的互溶特 性研究， 从而得到了该品牌润滑油与R134a 在不同混合比下的互溶特性、 蒸汽压值、 温度的变化规律， 因此得到了 该品牌润滑油在民用建筑空调系统商用压缩机领域的经济适用混合比例。
关键词： 润滑油 互溶性 混合比 制冷工质 R134aStudy on the Intersolubility of Refrigerant R134a and R Lubricating OilAI AiEngineering Consulting Company of Yangtze River Survey Planning and Design Research Co.,Ltd.Abstract: Taking R134a refrigerant commonly used in refrigeration unit and R lubricant of an American brand as an example,the mutual solubility of refrigerant and lubricant is studied,and the results are obtained.The reciprocal solubility,vapor pressure and temperature of the brand lube oil and R134a at different mixing ratios were studied. Therefore,the economic and applicable mixing ratio of the brand lube oil in the field of commercial compressors of air conditioning systems in civil buildings was obtained.Keywords:lubricating oil,miscibility,mixing ratio,refrigerant,R134a收稿日期： 2019619 作者简介： 艾爱 （1984~）， 女， 硕士， 工程师； 武汉市江岸区永清路 19号10层 1001室 （430014）； Email:****************0 引言制冷剂是制冷系统中完成制冷循环所必需的工 作介质，而用于制冷压缩机内各运动部件润滑的油， 称为冷冻油， 又称润滑油。
制冷剂和润滑油
一、制冷剂
•
制冷剂是制冷系统中完成制冷循环所必需的工作介质。制冷剂
的热力状态在制冷循环中是不断发生变化的，如在蒸汽压缩式制冷循
环中，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却系统的热量而蒸发成为蒸汽，在
冷凝器中将热量传递给周围环境介质(空气、水等)而被冷却冷凝成液
体。制冷机借助于制冷剂的状态变化，完成制冷循环，达到制冷的目
燃、致冷效果好等特点，使用于各种空调系统和非离心式制冷系统。
• R407C 由于和 R22 有着极为相近的特性和性能，可用于原使用 R22 制冷剂的系统，只需更换原系统的少量部件，以及将原系统内的矿物 冷冻油更换成能与R407C互溶的润滑油（POE油），就可直接充注 R407C ，实现原设备的环保更换，是目前最为简便的替代 R22 的过 渡性制冷剂。
仍属于安全的制冷剂。
•
R22属HCFC类制冷剂，在大气层中的寿命较短。R22在大气层中
易水解而随雨水回到地面，对大气臭氧层和全球温室效应影响较小，
ODP为0.05，GWP为510，属于过渡性替代制冷剂。
•
3)四氟乙烷(C2H2F4 R134a)。R134a是中温中压制冷剂，其物理
特性(相对分子质量、沸点、汽化潜热和临界参数)与R12 相似。
•
R12的渗透性很强，所以对机器设备管道的密封性要求高。检查
R12泄漏常用肥皂水、卤素灯或卤素仪。
•
R12属于CFC类氟利昂，其对全球环境影响大，泄漏物在大气中
的存在寿命长，臭氧层破坏潜在效应ODP高，全球温室潜在效应
GWP也较高，属于首先被替代的制冷剂。
•
2) 二氟一氯甲烷(CHCIF2 R22)。R22也是较常用的中温中压制
阻力，从而减小压缩机的耗功量和缩小流通管径。
3讲：制冷剂、载冷剂和润滑油详解
合晶点-21.2℃，含盐量23.1%
合晶点-55℃，含盐量29.9%
三、常用载冷剂的性质
2. 盐水溶液：
盐水做载冷剂时，需注意以下的几个问题： 1）要合理选择盐水的浓度。 2）盐水的腐蚀性：与溶液中含氧量有关。
小瓶阀门用封闭帽封严。
2.2 载冷剂 一、载冷剂的定义及作用 二、载冷剂的选择 三、常用载冷剂的性质
一、载冷剂的定义及作用
1、载冷剂的定义
指间接制冷系统中用来传递制冷量的中间介质。又 称为冷媒。
2、载冷剂的作用
传递制冷量的作用。 ——把制冷装置产生的制冷量传递给被冷却物体。
二、载冷剂的选择 载冷剂选择要求
1~4年。 ➢ 是目前替代R11用于离心式制冷机较理想的制冷剂。
三、常用制冷剂的性质
2. 氟利昂
❖ （5）R22 ❖ 标准蒸发温度-40.8℃，凝固温度为-160℃。 ❖ 常温下单位容积制冷量及冷凝压力与氨接近。 ❖ 无色无味、不燃不爆，安全。 ❖ 与润滑油能有限溶解。 ❖ 毒性比R12略大。 ❖ 溶水性比R12大。 ❖ 对大气臭氧层的破坏作用比R12 小的多。 ❖ 广泛应用于空调系统及复叠式制冷系统的高温部分。 ❖ 属于制冷剂的过渡性替代物。
三、常用制冷剂的性质 2. 氟利昂
❖ （1）R12 ❖ 标准蒸发温度-29.8℃，凝固温度为-155℃。 ❖ 无色无味、不燃不爆。 ❖ 单位容积制冷量小。 ❖ 与矿物性润滑油相容。 ❖ 对水的溶解度极小。 ❖ 对大气臭氧层有破坏作用。 ❖ 曾获得广泛应用，目前已被禁用。
三、常用制冷剂的性质 2. 氟利昂
臭氧层逐年耗损表
二、制冷剂的选择 1.对环境亲和度的要求
（1）臭氧层破坏所产生的影响：
1）会使皮肤癌和白内障的患者增多。 2）会损害人体抵抗力，使许多疾病更易发生。 3）会使农作物、海洋生物等受到损害，从而影响食物供应。 4）会使建筑物、绘画、包装的聚合物质老化，寿命缩短。 5）会使紫外线辐射增强，而使接近地面的大气中臭氧浓度反
R134a制冷剂及润滑油等材料
R134a制冷剂及润滑油等材料对压缩机质量的影响曾强1 R134a 制冷剂和压缩机1.1 R134a 制冷剂R134a制冷剂是近年来兴起的中长期替代制冷剂。
它采用R134a(1，1，1，2-四氟代乙烷)做制冷剂,取代了传统的CFC类制冷剂。
其结构式如下:它对大气层中的臭氧破坏力(ODP)低,温室效应(GWP)也较低。
而且有低毒、不易燃等特点。
对于欧美、日本等对安全性要求较高的国家比较适用。
表1列出一些制冷剂的性能比较。
表1产品在大气层中的寿命ODP GWPCFC-1160 1.0 1.0CFC-12120 1.0 3.0CFC-113900.9 1.3CFC-1142000.8 3.8CFC-1154000.47.5CFC-12320.020.02CFC-12470.020.1HCFC-141B120.110.15HCFC-142B190.060.36HCFC-22150.050.341.2 R134a 压缩机采用R134a制冷剂的压缩机由于其制冷剂的特性,要求R134a的纯度高,以免性能发生变化。
同时,由于R134a的分子呈现一定的化学极性,与许多化学物质不相容,因此需要对压缩机内部的各种化学物质进行控制。
而R134a压缩机所能采用的压缩机油为酯类油,此种油极易吸水,不但会使压缩机油分解加速,而且会使大量水分进入压缩机,发生"冰塞"现象,压缩机不能制冷。
因此,要严格限制压缩机内部的含水量。
R134a的分子直径约为4.2埃,比水分子(3埃)大而比R12(4.4埃)小。
所以,R134a制冷剂比R12制冷剂有更强的渗透趋势和亲水性。
有鉴于此,在密封(焊接)过程中,必须加以注意,以免造成泄漏。
2 R134a 压缩机的要求众所周知,密封式压缩机在运行过程中,压缩机油是与制冷剂直接接触的,这就意味着在制冷过程中不可避免地有少量压缩机油与制冷剂一起参与制冷循环。
这一部分油要随制冷剂一起经历排气阀的高温和蒸发器的低温两种极端的条件。
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润滑油的规格
国产润滑油，按其50 ℃时粘度大小分为13、18、 25、30、40、60等牌号，其中，13号冷冻润滑油 的粘度最小，适用于以R717作制冷剂的制冷压缩 机;18号润滑油具有较高的化学稳定性，是一种优质 冷冻润滑油，适用于以R12作制冷剂的制冷压缩机； 25、30、40号冷冻润滑油适用于以R717和R744做 制冷剂是压缩机。
氨制冷剂是目前应用最为广泛的中温制冷剂
R717为无色透明液体，在标准大气压下，沸点为-33.4℃，凝固点为-77.7 ℃。 R717的临界温度及临界压力较高，在常温下稍加压力就发生液化，且冷凝压力 适中。 纯R717对金属和冷冻机油不起化学反应，对黑色金属不起腐蚀作用。 R717易溶于水，其制冷系统不会发生冰堵故障。与水的作用成弱碱性反应，与 水相溶时发出轻微的扑爆声。 R717的单位容积产冷量比氟利昂制冷剂大，在相同制冷量的情况下，其设备尺 寸比使用氟利昂为制冷剂的设备小。 R717中含有水分时对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用。 R717气体具有毒性，并具有强烈的刺激性气味，在空气中的浓度超过0.02mg/L 时对人体呼吸道系统有强烈的刺激性；并有爆炸性危险。 R717与冷冻润滑油互不相溶，因此使用R717的压缩机必须设有油分离器。 返回
氟利昂22制冷剂（分子式CHF2CL 代 号R22）
R22在常ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下无色、无味、不燃烧、不爆炸。 在标准大气压下R22沸点为-40.8℃，凝固点为-160 ℃。 R22属于中温中压制冷剂。冷凝压力约为1.4Mpa R22单位容积制冷量大于R12，在空调工况下，约大于50%。 R22能部分的与冷冻润滑油互溶，在温度较高时，能与冷冻润滑油充分 溶解；温度较低时，会有分层现象。 R22不能与水互溶。 R22不腐蚀金属，对合成橡胶和漆包线的腐蚀性强于R12，渗透性也强 于R12。
冷冻润滑油在系统中的作用
润滑相互摩擦的零件表面，使摩擦表面完全被油膜分开，降低压缩机摩擦零件的 磨损。 带走摩擦热，使摩擦零件的保持在允许范围内。 使活塞与气缸镜面、轴封摩擦面等处密封部分充满润滑油，以阻挡制冷剂的泄漏。 带走金属摩擦表面的磨屑。 在大型机组中，利用油压作为控制卸载机构的液压动力。
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POE和PAG冷冻润滑油
PEO（Polyol Ester）是一类合成的多元醇脂类油，也称聚 酯油。PAG（Polyalk-lene Glycol）也是合成的聚（乙）二 醇类润滑油，其中文译名也不统一。这两类油都适应氢氟径 （HFC）类制冷剂如HFCL制冷剂和134a的应用开发出来的。 POE不仅能良好的应用于HFC类制冷剂中也能用于径类制冷 剂。PAG则可用于HFC类径类及氨作为制冷剂的系统中。
制冷剂和冷冻润滑油的特征
枯萎的忧伤
常用制冷剂及冷冻润滑油的规格选用
氨制冷剂R717 氟利昂R12 氟利昂R22 氟利昂R134a 冷冻润滑油在制冷系统中的作用 冷冻润滑油的规格 POE和PAG冷冻润滑油 冷冻润滑油的选用 国产冷冻润滑油的规格
氨制冷剂（分子式NH3 代号R717）
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国产冷冻润滑油的规格
项目
运动粘度50 ℃时/（pa*s） 凝固点/ ℃ 闪点/ ℃ 浊点/ ℃ 酸值/ （mgKOH/g） 水分
13号冷冻机油 18号冷冻机油 25号冷冻机油
11.5~14.5 ≤-40 ≥160 —— ≤0.14 无 >18 ≤-40 ≥160 ≤-28 ≤0.03 无 >25.4 ≤-40 ≥100 —— ≤0.02 无 返回
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冷冻润滑油的选用
冷冻润滑油的选用，是根据制冷压缩机的类型、制冷剂的种类及蒸发温 度等因素决定的。活塞式、螺杆式压缩机所用的冷冻润滑油，与制冷剂 直接接触，因考虑制冷剂与冷冻润滑油的相互影响。大型的多缸、高速、 负荷较大的制冷机组，因选用粘度较大的冷冻润滑油。小型、微型或低 速制冷压缩机，则应选用粘度较小的冷冻润滑油。我国制冷行业普遍采 用的润滑油有13号、18号和25号三种。三种润滑油都适用于氨制冷压缩 机，一般规定：压缩机转速在360r/min时使用13和18号冷冻润滑油；压 缩机转速在720--960r/min时选用30和40号冷冻润滑油。使用氟利昂12 的压缩机一般选用18号冷冻润滑油；使用氟利昂22的压缩机一般选用25 号冷冻润滑油。
氟利昂12制冷剂（分子式CF2CL2 代 号R12）
氟利昂制冷剂是饱和碳氢化合物的卤族（氟 氯 溴）滋生物 的总称。
R12为无色透明液体，无毒、无刺激性气味。其蒸气在任何浓度下，对人眼和和 呼吸系统都无刺激性。当其在空气中的体积分数超过20%时，人才会有不适感; 当其在空气中体积分数超过80%时，会引起窒息。 R12不燃烧、不爆炸，但当其蒸汽温度达400 ℃时，遇明火会产生有毒的光气。 虽然R12不腐蚀金属，但它是一种强洗涤剂，能把金属表明的锈层清洗下来，堵 塞管道。 R12对含有2%的镁的吕合金有腐蚀作用。 R12属于中温中压制冷剂。在标准大气压下沸点为-29.8℃，凝固点为-155 ℃。 用水进行冷凝时，冷凝压力在1.0Mpa以下，用空气冷凝时，冷凝压力不超过 1.2Mpa。 R12有很强的渗透性，极易造成系统的泄露。 R12对有机物有腐蚀作用。 R12不溶于水，可与冷冻润滑油以任意比互溶。 返回
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氟利昂134a制冷剂（分子式C2H2F 代号R134a）
R134a是一种新型环保型制冷剂，它的温室效应很小，对臭氧层几乎无害，是目前替代 R12的较为理想的制冷剂。
R134a无色、无味、不燃烧、不爆炸与R12的性质很接近。在标准大气压下沸点 为-26.5℃，凝固点为-101℃；臭氧破坏系数为零，化学性质稳定。 当温度在17 ℃以上时R134a的饱和压力比R12高；而低于17 ℃时，饱和压力比 R12低。 R134a热导率明显高于R12，传热效果较R12好，热交换气体积可缩小。 R134a对漆包线的腐蚀性强，对橡胶材料的使用范围也发生了变化。R12适用的 橡胶材料有：氯丁橡胶和高丁腈橡胶。R134a适用的橡胶材料有：氯丁橡胶、高 丁腈橡胶、尼龙橡胶。 R134a气体的比容较大，因此在相同的压缩机条件下，R134a系统工质质量流率 较小。 R134a不能和烷径类润滑油互溶，润滑油因改为与之相溶得聚烯径乙醇（简称 PAG）。 R134a不能用卤素法检漏。 R134a的溶水性与R12相近。 返回