制冷剂、载冷剂和冷冻机油
制冷剂、载冷剂、冷冻机油
●制冷剂使用注意事项 （1）盛放制冷剂的钢瓶必须经过检验，确保能承受规 定的压力 。 （2）各种制冷剂的钢瓶外应标有明显的品名、数量、 质量卡片，以防错用。 。 （3）制冷剂钢瓶应放在阴凉处，应防止高热和太阳直晒。 在搬动和使用时应轻拿轻放，禁止敲击，以防爆炸 （4）钢瓶阀绝对不应有慢性泄漏现象。 （5）分装或充加制冷剂时，室内空气必须畅通。一般按 钢瓶容积装60%左右为宜 。 （6）分装和充加制冷剂时，要戴手套、眼镜，注意防护， 以防制冷剂喷出造成人身冻伤。 （7）制冷剂使用后，应立即关闭控制阀，重新装上钢瓶 帽盖或铁罩，加以保护。
（2）物理化学要求 ①制冷剂的粘度尽可能小。 ②制冷剂导热系数应当高。 ③与油的互溶性。 ④应具有一定的吸水性。 ⑤应具有化学稳定性，不燃烧，不爆炸，使用中不分 解，变质。 ⑥制冷剂本身与油、水等相混时，对金属不应有显著 的腐蚀作用，对密封材料的溶胀作用应小。
（3）安全性要求。 3 安全性要求。 要求制冷剂对人的健康无损害，无毒性，无刺激性 臭味。 （4）经济性方面的要求。 经济性方面的要求。 要求制冷剂价廉且容易获取。 △注意：系统中的水分还有可能 与氟利昂制冷剂发起化学反应， 生成混合沉积物而堵塞。 △规定：氟利昂中的含水量不得 超过0.0025%。
●常用载冷剂的主要性质
(1)空气 (1)空气。 空气
空气是一种容易获得的载冷剂，具有凝固点低、对金属腐蚀性 小、设备简单等优点。缺点是比热容小、放热系数低，需要加 大换热器空气一侧的传热面积。
(2)水 (2)水。
水是一种理想的载冷剂，具有比热容大、相对密度小、放热系 数高、传热性能好、安全无毒、来源充裕、价格低等优点。被 广泛地采用，特别是空气调节系统。缺点是凝固点高(O℃就凝 固)，因而使用时受到一些限制。 (3)盐水溶液 盐水溶液。 (3)盐水溶液。 盐水溶液一般是氯化钠、氯化钙或氯化镁与水配制而成的。在 0℃以下的温度系统中，一般都用盐水作载冷剂。盐水具有比热 容大、传热性能好、冰点较水低等优点。盐水的凝固温度随盐的 质量分数的增加而有所增高。缺点是对金属腐蚀性较严重、相对 密度大、而比热较水小，故动力消耗相对淡水循环系数要大。
第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
机物液体。它们适用于不同的载冷温度。
各种载冷剂能够载冷的最低温度受其凝固
点的限制。
1．水
水可以用于蒸发温度高于0℃的制冷装 置中的载冷剂。由于水价格便宜、易 于获得、传热性能好，因此在空调装 置及某些0℃以上的冷却过程中广泛地 用作载冷剂。 水的缺点是只适合于载冷温度在0℃以 上的使用场合。
2．无机盐水溶液
查尔斯· 泰勒 （Charles Tellier) 二甲基乙醚
威德豪森 （Windhausen） CO2 1866年
乙醚 1834年
卡特· 林德 （Carl Linde) NH3 1870年
混合制冷剂 二十世纪 五六十年代
汤姆斯· 米杰里 （Thomas Midgley） 卤代烃 1929-1930年
第三节 载冷剂
直接冷却系统
间接冷却系统：被冷却物体的热量 是通过 载冷剂传给制冷剂
载冷剂的特性
优点：
（1）减小制冷机系统的容积及制冷剂的充灌量； （2）热容量大，被冷却对象的温度易于保持稳定， 蓄冷能力大； （3）便于机组的运行管理，便于安装。
缺点：
（1）增加了动力消耗及设备费用； （2）加大了被冷却物与制冷剂之间的传热温差， 需要较低的制冷机蒸发温度，总的传热不可逆 损失增大。
2．传输性质方面： （1）粘度、密度尽量小。 （2）热导率大。 （3）物理化学性质方面。 ① 无毒、不燃烧、不爆炸、使 用安全。 ② 化学稳定性和热稳定性好。 ③ 对大气环境无破坏作用。 （4）对材料的作用 ——“镀铜”现象。 （5）与润滑油的关系。 （6）对水的溶解性。 （7）泄漏性。 （8）抗电性。 （9）安全性。 （10）来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
在大气臭氧层问题提出来以后，为了能 较简单地定性判别不同种类制冷剂对大气臭 氧层的破坏能力，氯氟烃类物质代号中的R 可表示为CFC，氢氯氟烃类物质代号中的R可 表示为HCFC，氢氟烃类物质代号中的R可表 示为HFC，碳氢化合物代号中的R可表示为HC， 而数字编号不变。例如，R12可表示为CFCl2， R22可表示为HCFC22，R134a可表示为 HFCl34a。
制冷剂载冷剂和冷冻机油
拉乌尔·皮克特 （Raul Pictel）
SO2 1874年
第二章
1974年美国加利福尼亚大学的罗兰（Sherwood Rowland）教授和他的博士后莫利纳（Mario Molina）在 “自然”杂志上发表文章，指出卤代烃在紫外线作用下会
释放出氯离子，而氯离子会消耗地球周围热成层 （Stratosphere，原名平流层）中的臭氧（Ozone, O3）， 而使过量的太阳紫外线照射到地面，给地球上的生物和 人类带来一系列的危害。为此，瑞典皇家科学院将1995 年的诺贝尔化学奖授予这两位和一名德国的化学家，以
表彰他们在大气化学特别是臭氧的形成和分解研究方面
作出的杰出贡献。
制冷剂载冷剂和冷冻机油
第二章
二、卤代烃制冷剂的命名
制冷剂载冷剂和冷冻机油
第二章
《蒙特利尔议定书》
1．对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5 等氯 氟烃物质： （1）对发达国家，规定从1996年1月1日起完全停止生产与消 费； （2）对发展中国家（CFCs人均消耗量小于0.3kg/年），最后 停用的日期是2010年。
（4）共沸混合制冷剂。共沸混合制冷剂的简写符号 为R5（ ）。括号代表一组数字，这组数字为 该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。
（5）环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物。其简写符 号规定：环烷烃及环烷烃的卤代物用字母“RC”开头， 链烯烃及链烯烃的卤代物用字母“R1”开头 。
（６）有机制冷剂则在600序列任意编号。
制冷剂载冷剂和冷冻机油
第二章
在大气臭氧层问题提出来以后，为了能较简单
地定性判别不同种类制冷剂对大气臭氧层的破坏能 力，氯氟烃类物质代号中的R可表示为CFC，氢氯氟 烃类物质代号中的R可表示为HCFC，氢氟烃类物质 代号中的R可表示为HFC，碳氢化合物代号中的R可 表示为HC，而数字编号不变。例如，R12可表示为 CFCl2，R22可表示为HCFC22，R134a可表示为 HFCl34a。
第十一章 船舶制冷装置(1)
第十一章船舶制冷装置marine refrigerating plant 第一节概述第二节蒸汽压缩式制冷装置的工作原理第三节制冷剂、载冷剂和冷冻机油第四节制冷压缩机第五节冷凝器、蒸发器和附件第六节附属设备第七节制冷装置自动化控制及控制元件第一节概述一、制冷在船上的应用制冷：用人工方法从被冷却对象中移出热量，使其温度降低到环境温度以下。
⏹伙食冷藏：延长食品储存时间，保证质量⏹空气调节：空调装置冷源⏹冷藏运输：冷藏船、冷藏集装箱⏹专门用途：渔船、海上作业船、军舰等二、合适的温度条件1、水果、蔬菜和乳品——冷藏温度0～5℃2、肉类——冷冻温度-23℃～-30℃冻结速度2～5cm/h船舶伙食冷库低温库-18℃～-20℃可保存6个月3、鱼肉、蛋类、菜类——速冻长航线船-18℃～-20℃可保存6个月短航线船-10℃～-15℃可保存2、3个月三、合适的湿度条件鲜肉蛋白类70%～80%，蔬菜70%～90%，水果90%左右，冻鱼，冻肉70%～100%四、二氧化碳和氧气浓度二氧化碳浓度控制在2%～8%之间，氧气浓度控制在2%～5%之间五、臭氧浓度水果、蔬菜、肉类舱，臭氧连续供给浓度应控制在0.3~0.4毫克每立方米,供臭氧时间为15min,鱼和其他有气味货物舱，臭氧连续供给浓度应控制在0.4~0.8毫克每立方米,供臭氧时20min抗霉剂Array消毒剂第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理一、压缩制冷的工作原理蒸汽压缩制冷装置是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
其工作过程如图所示：1、压缩机制冷工作原理Compressor Conde n-sation LiquidCoolin g Superheat RemovalCondenser Evaporator L.P . Liquid Liquid& Gas Gas Suction to Compressor Compressor DeliveryExpansion Valve原理：制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化；产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出；压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体；高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。
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。
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。
第三节 制冷剂和冷冻机油
15
1212-3-3常用制冷剂及其性质
(6)R12(二氟二氯甲烷 (6)R12(二氟二氯甲烷 CCL2F2)
国际96年禁用、发展中国家延长10年。 是30年代问世后甚为风行的冷剂 破坏大气臭氧层，对地球也有温室效应 R12与R22的主要差别有以下:
①溶水性差，溶水能力随温度降低而下降。易发生 “冰塞” ②与润滑油相互易溶(蒸气也能溶油) ⑧电绝缘性较好
补充
载冷剂
载冷剂是在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质。 优良的载冷剂应满足下列条件： 优良的载冷剂应满足下列条件：
①比热大 ； ②导热系数大 ； 粘度低； ③粘度低； 凝固点与使用温度范围相适应； ④凝固点与使用温度范围相适应； 腐蚀性小； ⑤腐蚀性小； 无毒、不燃、不爆； ⑥无毒、不燃、不爆； 化学稳定性好； ⑦化学稳定性好； 价格低廉； ⑧价格低廉；
10
1212-3-3常用制冷剂及其性质
R22气态的溶水性小于液态 气态的溶水性小于液态R22 ，当系统漏泄时 气态的溶水性小于液态 其液体中的含水量就会增加。 条件性溶油：
在高于+8℃的区域溶油能力强，可完全溶解 在低于+8℃处则溶油能力会下降，使蒸发器回油困难
电绝缘性不如R12，但渗透性比R12更强，故对 装置的气密性要求更高，可用卤素检漏灯或电 可用卤素检漏灯或电 子检漏仪检漏 对天然橡胶有侵蚀作用，在R22装置中一般采用 对天然橡胶有侵蚀作用 氯丁橡胶或丁基橡胶作密封材料
6
1212-3-2制冷剂的种类和编号
(3)非共沸制冷剂。用R4XX表示。
是由不同制冷剂按一定比例混合而成，但其不 由不同制冷剂按一定比例混合而成， 由不同制冷剂按一定比例混合而成 存在共沸点，在定压下蒸发或凝结时，气相与 存在共沸点 液相的组成成分不断变化，温度也随之不断变 化。 由于相变过程不等温，所以更适于在变温热源 的场合下应用，以缩小传热温差，减小不可逆 损失。 它还可以降低制冷循环压缩比，使单级压缩制 冷循环获得更低的蒸发温度。
制冷剂的命名..
国际上对各类制冷剂的使用规定
CFC：1996年禁用，发展中国家到2006年 HCFC：2016年冻结在2015年的水平，，工 业化国家2020(其它国家2040)年禁用。
中国最终淘汰消耗臭氧层物质(ODS)时间表
家电行业： 1999年实现40%新生产冰箱、冷柜的替代； 2003 年完成70%新生产冰箱、冷柜的替代；
R22溶水性强于R12， 不易发生冰塞。
R717溶水性极强，不发生冰塞。
R12与油互溶(液、气态) R22条件性溶油(>8C易溶， <8C不易溶)。 R134a难溶普通滑油，使用专用油。 R717微溶于油。
1.201
0.895 4.04 0.078
R12 CCl2F2 120.0 －29.8
112 4.12 1309 0.971 0.615 165.3 －155 0.182
0.743
0.561 4.08 0.093
R134a CH2FCF3 102.0 －26.5 100.6
3.94 1206 1.189 0.791 219.8 －101.0 0.164
无机化合物的分子量
举例
氨
R717
二氧化碳 R744
水
R718
(2)饱和烃的卤化物(氟利昂[Freon])
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2 [Halocarbon Refrigerants]
编号 R(m－1)(n+1)x(a,b…)Bz
同分异构体 溴分子数，为0，B可省略
含氯的氟里昂(CFC、HCFC)在高空分离出 Cl离子，破坏臭氧层[Ozone Layer]，使 太阳光紫外线失去对臭氧层的屏蔽作用。 对臭氧层破坏性的强弱用臭氧消耗潜能值 ODP[Ozone Depletion Potential]表示。 产生温室效应的影响大小用全球变暖潜能 值GWP[Global Warming Potential]表示。
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2.1.3 舰船常用制冷剂
• 1. R12 • R12是目前舰船上使用最为广泛的一种制
冷剂它主要有以下几个特点： • ①无色无味，使用时较安全，无毒，不会
燃烧，对金属没有腐蚀。 • ②R12的溶水性差。 • ③R12的另一个特点是和润滑油的互溶性。
2. R22
• 氟利昂22（CHF2CL，R22）：是氟利昂制冷剂 中应用较多的一种，主要以家用空调和低温 冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标 准气化温度为-40.8℃，通常冷凝压力不超过 1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可 靠。R22的单位容积比R12约高60%，其低温 时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。 近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用 R134a来代替。
第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
• 在舰船制冷与空调中的制冷系统中，制冷剂、载 冷剂和冷冻机油起着非常重要的作用。他们在制 冷系统中分别承担着制冷工质、冷媒和润滑油的 作用，下面我们就对其进行一一详细的讲述。
2.1 制冷剂
• 制冷剂是在制冷装置内不 断发生状态变化，以传递 和转移热量，完成制冷循 环的工作介质。蒸汽压缩 式制冷机是目前制冷系统 中比较常用的制冷装置。 我们简单介绍一下蒸汽压 缩式制冷机的基本原理。
•
2.2 冷系统对冷冻机油的要求
制冷剂在制冷系统中的运用也有着长足的发 展史，从18世纪后期一直到现如今，都在不 断进步。
2.1.1 对制冷剂的要求
物理化学性质方面的要求：
2.1.2 制冷剂的种类及命名
3. 碳氢化合物 此类制冷剂包括甲烷、乙烷、丙烷和乙烯、丙
烯等。
4. 多元混合溶液
所谓多元混合溶液是由两种或两种以上制冷剂 按一定比列相互溶解而成的溶合物。其中共沸 溶液在固定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发或冷 凝温度不变，而且它的汽相和液相有相同的组 分。共沸溶液代号第一个数字均为5，目前实际 使用的有五种（R500、R501、R502、R503和 R504）。
3. R104a
• 氟利昂134a（C2H2F4，R134a）：是一种较 新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。它 的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空 气中的臭氧层，是R12的理想替代品。
2.2.4 制冷剂热物性系数
制冷剂的热物性参数主要包括以下几个方面
• ①压缩性系数：p=ZRT/V • ②饱和蒸汽压 • ③汽化热 • ④比热容 • ⑤液体的密度 • ⑥焓和熵