制冷剂的种类
制冷剂种类
制冷剂种类制冷剂是一类用于制冷和空调系统的化学物质，其主要作用是通过吸收或释放热量来控制环境的温度。
制冷剂可以分为多种类型，包括氟氯碳化物（CFCs）、氟氢碳化物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、氨和碳化物等。
本文将对这些类型的制冷剂进行更详细的介绍。
1.氟氯碳化物（CFCs）氟氯碳化物是第一代制冷剂，最早被广泛应用于空调和制冷设备中。
然而，由于其高度破坏臭氧层的能力，CFCs在20世纪90年代被禁止使用。
其中最为知名的CFCs是氯氟烷（CFC-12），也被称为Freon-12、CFCs具有优异的物理性质，包括低沸点、低毒性和不易燃烧。
2.氟氢碳化物（HCFCs）作为CFCs的替代品，氟氢碳化物在20世纪90年代至今得到广泛应用。
与CFCs相比，HCFCs具有较低的臭氧层破坏潜能。
其中最常见的HCFCs是氟利昂22（R-22），也被称为Freon-22、由于臭氧层破坏的问题仍然存在，国际社会提出了逐步淘汰HCFCs的倡议。
3.氢氟碳化物（HFCs）由于CFCs和HCFCs的限制，并出于环境保护的考虑，氢氟碳化物作为新一代制冷剂得到广泛应用。
HFCs不会破坏臭氧层，且具有较低的全球变暖潜在潜能（GWP）。
其中常见的HFCs包括氟利昂134a（R-134a）和氟利昂410A（R-410A）。
然而，尽管HFCs对臭氧层的影响较小，但其对全球变暖的潜在影响仍然存在。
为了减少这种影响，国际社会在2024年签署了蒙特利尔议定书的基础上，又于2024年签署了基加利修正案，倡导逐步淘汰HFCs。
4.氨（NH3）氨是一种无公害、高效的制冷剂，广泛用于商业和工业制冷系统中。
氨的环境影响非常小，且具有良好的传热性能。
然而，由于氨有毒性，并且易燃易爆，使用氨作为制冷剂需要进行特殊的安全措施。
5.碳化物（CO2）碳化物（CO2）或称为二氧化碳，是一种环保的制冷剂。
相对于传统的制冷剂，CO2的环境影响非常小，且全球变暖潜在潜能较低。
各种制冷剂的参数
各种制冷剂的参数制冷剂是制冷系统中的重要组成部分，它们的参数直接影响着制冷效果和能耗。
本文将从不同制冷剂的参数方面介绍它们的特点和适用范围。
一、氨（NH3）氨是一种常用的制冷剂，具有较高的制冷效果和热导率。
氨的气体比热容较大，故制冷剂氨的冷却过程需要较大的冷却面积。
此外，氨的气体密度较大，对管道和设备的安全性要求较高，需要采取一定的安全措施。
二、氟利昂（Freon）氟利昂是一种常见的氢氟碳化物，作为制冷剂具有较低的毒性和燃烧性。
氟利昂具有较低的沸点和蒸发潜热，能够提供较大的制冷量。
然而，由于氟利昂对臭氧层有破坏作用，逐渐被禁止使用。
三、丁烷（n-Butane）丁烷是一种天然气制冷剂，具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
丁烷的燃烧热值较高，需要采取一定的安全措施。
由于丁烷是可再生资源，对环境友好，近年来得到了广泛应用。
四、二氧化碳（CO2）二氧化碳是一种环保型制冷剂，具有较低的全球变暖潜势和臭氧层破坏潜力。
二氧化碳的制冷效果较差，需要较高的工作压力和较大的制冷功率。
由于二氧化碳在大气中易于获取和排放，成本较低，近年来在商业和家用制冷领域得到了广泛应用。
五、氟里昂替代品（HFC）氟里昂替代品是指替代氟里昂的一类新型制冷剂，具有较低的全球变暖潜势和对臭氧层的破坏潜力。
氟里昂替代品制冷效果较好，但部分种类的制冷性能会受到环境温度和压力的影响。
六、直链烷烃（n-Alkanes）直链烷烃是一类天然气制冷剂，具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
直链烷烃的热导率较低，需要较长的传热路径，从而增加了制冷设备的体积。
由于直链烷烃是可再生资源，对环境友好，逐渐得到了应用。
七、氟烷（Fluorocarbons）氟烷是一类含氟有机化合物，作为制冷剂具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
氟烷的热导率较低，需要较大的冷却面积。
由于氟烷具有较高的化学稳定性，能够在广泛的温度范围内工作。
八、硫化氢（H2S）硫化氢是一种具有刺激性气味的气体，作为制冷剂使用较少。
制冷剂种类
卤代烃-氟利昂(3)
CFC，氯氟烃
性能稳定，可进入平流层 只有受紫外线照射方分解出Cl离子 对臭氧层破坏作用较大
HCFC，氢氯氟烃
相对不稳定，到达平流层前已经分解 对臭氧层破坏作用较小
甲烷族氟利昂
甲烷
CH4 R50 CH3Cl CH3F R40 R41 CH2Cl2 CH2ClF CH2F2 R30 R31 R32 CHCl3 CHCl2F CHClF2 CHF3 R20 R21 R22 R23 CCl4 CCl3F CCl2F2 CClF3 CF4 R10 R11 R12 R13 R14
已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在400序号 中顺次地规定其识别编号。
5.无机化合物
编号
R7XX
无机化合物的分子量 氨
举例
二氧化碳
水
R717 R744 R718
第二种命名法
杜邦公司首先提出了卤代烃类物质新的命名方法， 并已为全世界所接受。
1）CFC CFC 表示全卤化氯 ( 溴 ) 氟化烃类物质。 这类物质不含氢原子，对臭氧的破坏作用和 温室作用均很强、化学性质稳定、大气寿命 长。这类物质作为制冷剂使用已经被禁止。
C2H2F4为R134， CF3Br为R13B1。
卤代烃-氟利昂(2)
根据制冷剂的化学组成表示制冷剂的种类。 不含氢的卤代烃称为氯氟化碳，写成CFC；含氢 的卤代烃称为氢氯氟化碳，写成HCFC；不含氯 的卤代烃称为氢氟化碳，写成HFC；碳氢化合物 写成HC；CFC、HCFC、HFC、HC等后接数字或 字母的编制方法同国家标准GB7778-87规定一致。 如，R12属氯氟化碳化合物，表示成CFC-12；R22、 R134a、R170 分别表示成HCFC-22、HFC-134a、 HC-170。
制冷剂的种类及特性
制冷剂的种类及特性制冷剂是用于制冷系统中的介质，通过循环往复地进行蒸发和冷凝来实现对空气或物体的冷却。
制冷剂的种类和特性会对制冷系统的性能、环境影响以及安全性产生重要影响。
下面将介绍常见的制冷剂及其特性。
1.氨气（NH3）：氨气是一种无色、有刺激气味的气体，具有优秀的制冷性能和热物理性质，因此被广泛应用于工业制冷系统。
它的优点包括高制冷效率、环境友好和广泛的温度范围。
但氨气有毒性和易燃性，对人体和环境的危害较大，因此在使用氨气时需要采取严格的安全措施。
2.氟利昂（CFCs、HCFCs和HFCs）：氟利昂是一类化学物质，包括三氟甲烷（CFC-11）、二氟二氯甲烷（CFC-12）和全氟丙烷（HFC-134a）等。
它们具有优异的制冷性能和热力学性质，被广泛应用于商业和家用制冷设备。
然而，由于氟利昂会破坏臭氧层，导致臭氧空洞的产生，对环境造成严重影响。
因此，国际公约已经限制了氟利昂的使用。
3. 羟基乙基和羟基丙基（Glycols）：羟基乙基和羟基丙基是水基制冷剂，由水和一种有机化合物混合而成，常用于低温制冷系统。
它们具有良好的热传导性能和化学稳定性，且无毒无味，因此在一些特殊应用中被广泛使用。
然而，其制冷性能较差，需要较高的能源消耗。
4.二氧化碳（CO2）：二氧化碳是一种天然制冷剂，广泛存在于大气中，无毒无味。
它具有良好的环境友好性，不对臭氧层产生破坏，并具有零臭氧臭粒（ODP）和弱温室气体效应（GWP）。
因此，二氧化碳被视为一种可持续发展的制冷剂。
然而，由于其低临界温度和高压力要求，对系统压力容器的要求较高，限制了其应用范围。
5.碳氢化合物：碳氢化合物是一种有机化合物，如丙烷和丁烷，可用作替代氟利昂的制冷剂。
它们具有较低的环境影响，且在低温范围内具有良好的性能。
然而，由于其易燃性，对操作和安全性提出了更高的要求。
6.混合制冷剂：混合制冷剂是由两个或多个制冷剂混合而成，以实现理想的制冷性能。
比如，R404A是由R125、R143a和R134a等制冷剂混合而成。
制冷剂种类
-128.00
超低温、深冷
R22
二氟一氯甲烷
CHClF2
-40.80
高中低温
空调、冷藏、低温
R23
三氟甲烷
CHF3
-82.10
超低温、深冷
替代R13
R32
二氟甲烷
CH2F2
-51பைடு நூலகம்70
格力新空调
空调、冷藏、低温
R50
甲烷
CH4
-161.50
低温和超低温
替代R13、R503
乙烷类
R123
二氯三氟乙烷
CF3CHCl2
27.85
中央空调
离心机组
R124
一氯四氟乙烷
CHClFCF3
-10.95
制冷剂、灭火剂
R125
五氟乙烷
C2HF5
-48.45
混合制冷剂组成
替代R22、R502
R134a
四氟乙烷
CH2FCF3
-26.50
低温环保<60℃
汽车和工商业制冷
R141b
二氯一氟乙烷
CH3CCl2F
32.05
分子式
沸点
使用温度范围
用途和加注
无机类：
R7(分子量)
R717
氨
NH3
-33.40
中、低温
大型冷藏、冷库和制冰
R718
水
H2O
100.00
高温
R728
氮
N2
-195.60
R744
二氧化碳
CO2
-78.46
常温保鲜柜
展示冷柜(高压)
3、非共沸混合
名称型号
化学名称
制冷剂的种类
制冷剂的种类制冷剂种类很多，实际应用时可根据制冷剂类型，蒸发温度、冷凝温度和压力等热力学条件以及制冷设备的使用地点来考虑。
制冷剂可分为四类：即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂和共沸溶液。
1、无机化合物制冷剂有氨、水和二氧化碳等；2、碳氢化合物制冷剂有乙烷、丙烯等；3、氟里昂(FREON)是十九世纪三十年代开始使用的一种制冷剂，比氨晚60年左右，它是饱和碳氢化合物的卤族(氟、氯、溴)衍生物的总称，或者说是由氟、氯和碳氢化合物组成的。
目前作为制冷剂用的主要是甲烷(CH4)和乙烷(C2H6 )中的氢原子、全部或部分被氟氯溴的原子取代而形成的化合物，除名称而外，化学分子式规定了氟里昂各种类别的缩写代号。
①氟里昂的缩写代号把不含氢原子的氟里昂分子化合物的起首数编为1，乙烷编为11，丙烷(C3H8 )编为21，然后写上氟原子数。
例如F—12，称为二氯二氟甲烷，分子式CF2CL2 中有一个碳原子，不含氢为甲烷。
故起首数编为1，又有2个氟原子，故编写成F—12。
②把含氢的甲烷衍生物数字首位定为l，再加上氢原子数目为起首数。
然后写上氟原子例如F—22(CHF2CL)又叫一氯二氟甲烷，因为甲烷是1，氢原子数为1，相加为2，又有氟原子数为2，所以缩写成F—22。
4、共沸溶液是由两种以上制冷剂组成的混合物。
蒸发和冷凝过程也不分离。
就像一种制冷剂一样。
目前实用的有R500、R502等。
与R22相比其压力稍多，制冷能力在较低温度下提高13％左右。
此外在相同蒸发温度和冷凝温度下。
压缩机的排气温度较低。
可以扩大单组压缩机的使用温度范围，所以发展前景看好。
关于制冷剂对大气环境的污染问题，这是关系到人类健康和生存的大事，也是我们大家共同关心的问题。
多年来很多专家为此进行了深入研究，一种新的CFC替代品，不仅对大气臭氧层损耗潜值(ODP)为零，更重要的是制冷剂排放入大气对温室效应的直接影响造成全球变暖潜值(GwP)方面也必须符合要求。
制冷剂的种类与检漏的方法
制冷剂的种类与检漏的方法制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。
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。
制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（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。
制冷剂的种类：（1）无机化合物。
水、氨、二氧化碳等。
（2）饱和碳氢化合物的衍生物，俗称氟利昂。
主要是甲烷和乙烷衍生物。
R22，R134a等。
（3）饱合碳氢化合物。
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，R410等。
通常按照制冷剂的标准蒸发温度，又分为高、中、低温三类。
标准蒸发温度是指标准大气压力下的蒸发温度，也就是沸点。
低压高温制冷剂：蒸发温度高于0℃，冷凝压力低于29.41995×104Pa。
这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。
中压中温制冷剂：中压中温制冷剂：蒸发温度-50 ~ 0℃，冷凝压力（196.113 ~ 29.41995）×104Pa。
这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷系统中。
高压低温制冷剂：高压低温制冷剂：蒸发温度低于-50℃，冷凝压力高于196.133×104Pa。
这类制冷剂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。
制冷剂泄漏如何检测？一、目测：发现系统某处有油迹时，此处可能为渗漏点。
有很大缺陷，除非系统突然断裂的大漏点，并且系统泄漏的是液态有色介质，否则目测检漏无法定位，因为通常渗漏的地方非常细微，而且制冷系统很多部位几乎看不到。
二、泡泡水或者肥皂水检漏：向系统充入10-20kg/cM2压力氮气，再在系统各部位涂上肥皂水，冒泡处即为渗漏点。
这种办法是维修工最常见的检漏方法，但是人的手臂是有限的，人的视力范围是有限的，很多时候根本看不到漏点。
三、氮气水检漏：向系统充入10-20kg/cm2压力氮气，把系统浸入水中，冒泡处即为渗漏点。
制冷剂的种类及特性
制冷剂的种类及特性制冷剂是一种用于制冷与空调系统中的物质，它通过吸收系统内热量将其排出，从而实现了制冷效果。
不同种类的制冷剂具有不同的特性，下面是一些常见的制冷剂及其特性：1.氨（NH3）：氨是一种广泛应用于工业制冷系统中的制冷剂，具有高效能和环保的特性。
氨的制冷能力非常大，并且具有较高的热传导性能。
此外，氨还具有较低的危险性，不易燃烧且不会对臭氧层产生破坏。
2.氟利昂（CFCs）：氟利昂是一类人造的制冷剂，常见的有氟利昂12（R-12）和氟利昂22（R-22）。
氟利昂制冷剂具有高温下的较低压缩效率和较高的工作能力，广泛应用于商业和工业领域。
然而，氟利昂对臭氧层有破坏作用，已经被禁止使用。
3.碳氢化合物（HCFCs）：碳氢化合物系列制冷剂是氟利昂的一种改良版本，如R-134a。
它们比氟利昂对臭氧层的破坏少，因此被广泛使用。
此外，碳氢化合物制冷剂也有较低的温室气体排放量。
4.羟氟烷（HFCs）：羟氟烷系列制冷剂如R-410A和R-134a是目前最常用的制冷剂之一、它们是一类无色、无毒和无味的化学物质，对臭氧层没有破坏作用。
羟氟烷制冷剂具有较高的热效率，可以提供更好的制冷效果。
5.二氧化碳（CO2）：二氧化碳是一种环保的制冷剂选择，它具有零臭氧破坏潜力和较低的温室效应。
二氧化碳制冷剂也具有较高的热效率，并且非常适合在商业和工业领域使用。
6. HFO（氢氟烃）：HFO制冷剂是一类新型的环保制冷剂，如R-1234yf和R-1234ze。
它们具有非常低的温室气体排放量，而且不会对臭氧层产生损害。
HFO制冷剂适用于大多数制冷系统，但需要额外注意其可燃性。
总的来说，制冷剂的选择要考虑其制冷性能、环境友好性和安全性。
随着对环境保护要求的不断提高，逐渐被淘汰的制冷剂将被更环保的替代品所取代。
在未来，我们可以期待更多绿色、高效的制冷剂的出现。
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蒸气压缩式制冷系统的基本构成
开放式NH3制冷存在的问题
NH3
NH3 Q
冷藏箱 -15C
• 三大问题 • 四大部件 • 工质
蒸气压缩式制冷系统的基本构成
蒸发器(Evaporator) • 作用： • 关键参数：
压缩机(Compressor) • 功能：4项
热量 Qe 电能 W
制冷量与制冷系数
制冷系数（Coefficient of Refrigeration, COR） • 定义式： • 说明：① 制冷系数 的意义 :
热量 Qe
电能 W
制冷量与制冷系数
思考题
• 是否存在一最大的制冷系数max
• 若存在（包括理论上存在），其 条件是什么？
制冷剂（工质）的种类 • 卤代烃 • 无机化合物 • 共沸点混合物 • 饱和碳氢化合物 • 不饱和碳氢化合物和卤代烯
制冷剂的种类
卤代烃 • 定义： CmHn; n=2m+2 F、Cl、Br; CH4 CCl2F2 • 编号： ASHRAE标准
CmHnClpFqBrs， RabcBd R(m-1)(n+1)qBs
v =0.005 0.00625
0.011 0.025 v =0.025m3/kg
0.025 0.0625 0.083 0.125 0.167
0.25
0.417
0.625 0.833
1.25 1.67 v =2.5
200
T=160℃
s=2.32 2.40 2.48
450
500
550
600
第二章 蒸气压缩式制冷的演变进程
蒸气压缩式制冷系统的基本构成
影响蒸发压力的主要因素 • 压缩机的吸汽能力 • 蒸发器的传热能力 • 节流阀的供液能力
思考题 • 如何根据天气的变化实现蒸发 温度的自动控制？ • 一台用了多年的家用空调，常 常出现制冷效果明显下降，可 能的原因是什么？如何改进？
制冷量与制冷系数
制冷量（Cooling Opacity） • 定义： • 单位：W，kW；kcal/h；Btu/h； 冷吨（美国、日本） • 单位换算： 1W=0.86kcal/h=3.412Btu/h 1美国冷吨=3517W 1日本冷吨=3816W • 单位质量制冷量：qe，J/kg, kJ/kg
温度
t ℃
绝对压力 P kPa
R134a饱和状态下的热力性质表
比容
比焓
液体υf 蒸 汽 υg 液体hf 蒸汽hg L/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg
汽化潜热
hfg kJ/kg
附录 比熵 液体 sf 蒸汽 sg kJ/(kg·K) kJ/(kg·K)
• 过热蒸气热力性质表：附表6-9
温度
t ℃
比容 υ
m3/kg
比焓 h
kJ/kg
比熵 s
kJ/(kg·K)
制冷剂的热力图表
制冷剂的T-s图
TT
• 构成：三区六线
• 作用： 分析状态变化过程 O’ 吸热、放热及比焓
4 5 1
p = 常数
h
x =0 x
= 常数 v = 常数 p= 常数
x=0 x =常数
3
6
2
h = 常数
① 吸热 12 : ② 放热 34：
-40
0.1 0.08 0.06
0.04
-60
0.9 饱和蒸气 -40
饱和液体 0.1
0.4 x =0.5 0.6 0.7 0.8
0.02
0.3
0.2
0.01
100
150
200
250
300
350
400
比焓h/kJ/kg
T=0℃ 20 40 60 80 1.68 1.76
0 40 80
1.84 1.92 2.00 2.08 s=2.16kJ/(kg.K) 2.24
附表：制冷剂编号及一般性质 • 种类： CFCs; HCFCs; HFCs • 环保要求： ODP，R11; GWP，CO2
制冷剂的种类
无机化合物 • 种类： NH3, CO2, 水 • 编号： R700+分子量 NH3, 17 R717
CO2, 44 R744
共沸点混合物 • 定义： 汽液组分相同，沸点恒定 • 表示方法：组分制冷剂编号+质量百分比 R22/R12(75/25) • 编号： 从500开始编号，如R500 • 问题：使用中蒸发温度不同，泄露，温度滑移
制冷剂的种类
饱和碳氢化合物 • 种类： CmHn; n=2m+2
不饱和碳氢化物和卤代烯 作业： 1）已知CCL2F2，写出其编号。 2）已知R22，写出其化学式。
制冷剂的热力图表
制冷剂的关键物理参数
• 状态参数 • 热力参数
制冷剂的热力性质表
• 饱和液体和蒸气热力性质表：附表2-5
O
bc
a df
ss
③ T-s图上任意一点比焓的大小 : 比如点6
q=SO’56fO q=h6-hO’ 令 hO’=0
则 h6=SO’56fO
制冷剂的热力图表
制冷剂的lgp-h图 6 4 • 构成：三区六线 2
• 作用：热工计算 1
思考题
0.4
-20
压力p/ Mpa
• 如何在lgp-h上描述0.2下图中的等压加热过程？
冷凝器(Condenser) • 作用： • 关键参数：
节流阀(Thermostatic expansion valve) • 作用： • 类型：
蒸气压缩式制冷系统的基本构成
思考题 • 家用冰箱和家用空调的四大部件在哪儿？
• 将厨房内正在运行的冰箱门打开，厨房室内 温度将升高还是降低（其它条件不变）？
本章知识点
知识点1：制冷剂的种类及热力图表 知识点2：蒸气压缩式制冷系统的基本构成 知识点3：最大制冷系数的探索与实现 知识点4：饱和循环制冷机的热功计算 知识点5：提高饱和循环制冷性能的方法 知识点6：蒸气压缩式制冷实际循环
第二章 蒸气压缩式制冷的演变进程
知识点1 — 制冷剂的种类及热力图表
制冷剂的种类
• 实际工程中可实现max吗？
热量 Qe
电能 W
第二章 蒸气压缩式制冷的演变进程
知识点3 — 最大制冷系数的探索与实现
理论最大制冷系数
制冷系数 理论最大制冷系数
• 可逆过程：
无温差传热、无摩擦流动、 无扰动和涡流
• 问题：如何实现最大制冷系数max？
理论最大制冷系数
逆卡诺循环 • 萨迪·卡诺(Sadi Carnot， 法国，1796.6~1832.8) 1823年发表《关于火的动力》， 提出卡诺循环和卡诺定理