制冷剂与载冷剂
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。
制冷剂和载冷剂介绍
蒙特利尔协定
1987年9月由在联合国环境属(UNEP)组织的“保护臭 氧层公约关于含氯氟烃议定书全权代表大会”在加拿 大蒙特利尔召开。来自36个国家、10个国际组织的 140名代表和观察员出席了会议。中国政府也派出了代 表参加。在大会上通过了«关于消耗议定书臭氧层物质 的蒙特利尔议定书» 确定主要的臭氧破坏物质为：
R-500 = 0.74 HCFC-22 = 0.055 HCFC-123 = 0.02 HFC-134a = 0.0
已禁用的工质
过渡工质，禁用时间 为2030年以后 发展中国家滞后10年
无限期使用的工质
R-717 = 0.0
R-718 = 0.0
制冷剂的分类
•CFC-11,HCFC-123--低压制冷剂 （负压机组） •HCFC-22--高压制冷剂 （正压机组） •CFC-12, HFC-134a--中压制冷剂 （正压机组）
ODS ODP CFC 臭氧消耗物质 臭氧消耗潜能值
相对于CFC-11对氧臭层破坏作用的比值 氯氟烃(碳氢化合物的氟氯完全衍生物)ODP较高
HCFC 氢氯氟烃 (不完全卤代烃)ODP较低
HCFC-22为0.055 HCFC-123为0.02
HFC
氢氟烃(不完全卤代烃)ODP为零 HFC-134a为0
2
R-717 (氨)
1
HCFC-123
B
制冷剂的性能
1个大气压下沸点 °C 单位容积制冷能力 MJ/KG
R-22
R-134a
- 40
- 26
2.2
4.2
R-123
辨证地看：
28
2.1
对于大型机组，制冷剂单位容积制冷能力越大，压缩机尺寸会 越小；
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。
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。
12第十二讲工质
氟利昂性质
氟利昂的ODP和GWP变化 氟利昂的ODP和GWP变化
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
一. 对制冷剂(Refrigrant)的要求 对制冷剂(Refrigrant)的要求
安全性好
无毒或微毒，不燃不爆。 无毒或微毒，不燃不爆。 存在合适的润滑方式。 存在合适的润滑方式。 排气温度低，避免润滑油受热分解，要求制冷剂 排气温度低，避免润滑油受热分解，要求制冷剂 绝热指数小，压缩比小（一般为4~7）。 绝热指数小，压缩比小（一般为4~7）。
96.1.1全面限制 CFC 96.1.1全面限制 2030.1.1全面限制 HCFC 2030.1.1全面限制
乙烷族 氟利昂
乙烷
HFC ODP=0 HCC
有毒
PFC ODP=0 PCC
强毒
二. 制冷剂的种类与命名
共沸与非共沸制冷剂
T T1 B’ T T1 B” T2 ξ ξ A T2
C B A
R407C的 R407C的p-h图
三. 常用制冷剂
(一)常用中温中压制冷剂 氨（NH3, R717) 氟利昂12（R12） 氟利昂12（R12） 氟利昂22（R22） 氟利昂22（R22） 共沸制冷剂R500（ 共沸制冷剂R500（R12+R152a) 共沸制冷剂R502（ 共沸制冷剂R502（R22+R115)
三、空调用冷机常用制冷剂性能
制冷剂与载冷剂
A对
B错
空调用制冷技术
空调用制冷技术
C 10PPM
D 5PPM
空调用制冷技术
（单选）
5、氨制冷剂的代号是（ D ） 。
制冷剂载冷剂
A R718
B R12
C R22
D R717
空调用制冷技术
制冷剂载冷剂 （单选）
6、R407C的热力性质与（ C ）相近。
A R718
B R12
C R22
D R717
空调用制冷技术
制冷剂载冷剂 （单选）
A 易燃易爆有毒 B 溶于水 C 不溶于润滑油 D 与铜及铜合金有强烈的腐蚀作用
空调用制冷技术
制冷剂载冷剂
（判断）
12、R134a制冷剂的热力性质与R12制冷剂相同，所以不用做任何
改变，就可以替代R12用于制冷设备（B
）。
A对
B错
空调用制冷技术
制冷剂载冷剂 （判断）
A
13、混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。 （ ）
较高温度下遇明火可引起爆炸
备注
0.5% 爆炸极限
空调用制冷技术
制冷剂
2 常用制冷剂的性质
（2）氟利昂 氟利昂的共性：
（1）存在“冰堵”现象 （2）存在“镀铜”现象 （3）对某些高分子材料存在“膨润”作用 （4）不燃或燃烧性较低，不爆，无毒或毒性小
空调用制冷技术
制冷剂
2 常用制冷剂的性质
（2）氟利昂 氟利昂的分类：
制冷剂与载冷剂
空调用制冷技术
主要内容
制冷的基本理论知识
1、制冷剂的性质 2、载冷剂的性质
空调用制冷技术
1 制冷剂的分类与命名
制冷剂
制冷剂与载冷剂流向
制冷剂与载冷剂流向载冷剂是在间接冷却的制冷装置中，将被冷却系统的热量传递给正在蒸发的制冷剂的物质。
也称为二次制冷剂。
载冷剂与制冷剂统称为冷媒，都属于传输冷量的介质。
载冷剂通常为液体，在传递热量过程中一般不发生相变。
制冷剂通过相变制冷，将冷量传递给载冷剂，然后再通过泵在常压下将载冷剂的冷量传递给冷库间实现制冷。
载冷剂代用品主要有氯化钙盐水、氯化钠盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷等。
专业载冷剂如冰河冷媒等。
制冷剂，又称、致冷剂、雪种，是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。
这些物质通常以可逆的相变（如气-液相变）来增大功率。
如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷机中的雪种等等。
一般的蒸汽机在工作时，将蒸汽的热能释放出来，转化为机械能以产生原动力；而制冷机的雪种则用来将低温处的热量传动到高温处。
传统工业及生活中较常见的工作介质是部分卤代烃（尤其是氯氟烃），但由于它们会造成臭氧层空洞而逐渐被淘汰。
其他应用较广的工作介质有氨气、二氧化硫和非卤代烃（例如甲烷）。
常见的制冷剂：NH制冷剂3凝固温度 1859年氨作为制冷剂的理论确立，1875年开始用于工业制冷。
NH3-77.7℃，标准沸点-33.3℃，临界温度132.4℃，临界压力11.52Mpa。
常温下冷凝压力一般在 1.1Mpa～1.3Mpa，夏季最高不超过 1.5Mpa，单位容积制冷量约2177KJ/m³。
ODP=0，GWP=0。
优点：NH制冷剂对环境友好性，破坏臭氧层潜能值（ODP）为0、全球气候变暖3潜能值(GWP)为0。
具有优良的热力学性质，其单位容积制冷量较传统的氟利昂制冷剂大。
比重和粘度小。
价格便宜、易获得；氨机造价低，由于单个氨机制冷量可达到250 kW甚至更大，而氟机（低温工况）最大为100kW，若要用于大冷量工况，就必须多机并联，因此，在大功率（100kW以上）的情况下，氨机明显较氟并联机组价格低；氨系统若发生泄漏易被发现。
缺点：氨几乎不溶于矿物油，管道和换热器的传热面会积油，形成油膜，影响传热；氨制冷系统需配用复杂的油分离系统，造成产品体积庞大。
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的传热系数,减小其传热面积. • (２)黏度和密度要小.制冷剂的黏度Байду номын сангаас密度小,制冷剂在管道中的流动
阻力就小,可以降低压缩机的耗功率或缩小管道的尺寸.
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第一节 制冷剂
• (３)化学稳定性要好.制冷剂在高温下应不分解、不燃烧、不爆炸. • (４)对金属和其他材料应无腐蚀和侵蚀作用. • (５)具有一定的吸水性.当制冷系统中渗进极少的水分时,不至于在低
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第一节 制冷剂
• 三、CFC的限用与替代物的选择
• １.CFC(氯氟烃)的概念 • 目前所用的制冷剂都是按国际规定的统一编号书写的,如R１１、R１
２等.为了区别各类氟利昂对臭氧层的破坏作用,美国杜邦公司建议采 用新的制冷剂代号.把不含氢的氟利昂写成CFC,读作氯氟烃,如R１２ 改写成CFC１２;把含氢的氟利昂写成HCFC,读作氢氯氟烃,如R２２ 改写为HCFC２２;把不含氯的氟利昂写成HFC,读作氢氟烃,如R１３ ４a改写为HFC１３４a.
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第一节 制冷剂
• (２)非共沸溶液是指在固定压力下蒸发或冷凝时,蒸发温度或冷凝温度 不恒定,且气相和液相的组分也不相同的溶液.此类制冷剂的代号从R ４００起,按照使用的先后顺序编号.如果构成非共沸溶液的物质种类 相同,但成分不同,则在代号末尾加一个大写英文字母以示区分.
• 表２-１、表２-２分别列出了部分共沸溶液和非共沸溶液的代号及其 组成.
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第一节 制冷剂
• ３.碳氢化合物 • 碳氢化合物类制冷剂有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等.从经济观点看碳
氢化合物是比较好的制冷剂,其价格低廉、易于获得、凝固点低,但其 安全性差,易燃烧和爆炸.所以它只用于石油化学工业. • ４.混合制冷剂 • 混合制冷剂是由两种或两种以上的氟利昂按一定比例组成的混合物. 混合制冷剂又分为共沸溶液和非共沸溶液两类. • (１)共沸溶液是指在固定压力下蒸发或冷凝时,蒸发温度或冷凝温度恒 定不变,且气相和液相具有相同组分的溶液.此类制冷剂的代号从R５ ００起,按照使用的先后顺序编号.
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第一节 制冷剂
• 臭氧层遭到破坏,导致地球表面紫外线增强,造成人类皮肤癌发病率增 加、农作物及渔业减产等不利影响.同时,CFC还会加剧温室效应.为了 保护臭氧层,必须控制CFC的使用.１９８７年,联合国在加拿大的蒙特 利尔举行了“大气臭氧层保护会议”,会上三十多个国家签订了一项 “限制破坏臭氧层物质蒙特利尔议定书”,五种氟利昂(CFC１１、 CFC１２、CFC１１３、CFC１１４、CFC１１５)被限制生产和使 用.自１９９０年至１９９２年又召开了三次“蒙特利尔议定书”缔 约国会议.通过的修正案在不断扩大控制物质的范围和缩短限制年限. 最后规定CFC到１９９６年停用,HCFC到２０３０年停用.
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第一节 制冷剂
• 二、制冷剂的种类
• 常用的制冷剂按其化学组成可分为四类,即无机化合物、氟利昂、碳 氢化合物、混合制冷剂.
• １.无机化合物 • 无机化合物类的制冷剂有氨、水、二氧化碳等.为了书写方便,国际上
规定用R×××作为制冷剂的代号.无机化合物类制冷剂的代号为R７ ××,其中７表示无机化合物,其余两个数字是该物质分子量的整数.例 如氨的代号是R７１７,水的代号为R７１８. • ２.氟利昂 • 氟利昂是饱和碳氢化合物中卤族衍生物的总称,目前用作制冷剂的主 要是甲烷和乙烷的卤族衍生物.
温下形成冰塞而影响制冷系统的正常运行. • ３.其他方面的要求 • (１)对人的身体和健康无危害,不具有毒性、窒息性和刺激性. • (２)易于获得,价格便宜. • (３)温室效应小,不破坏大气臭氧层. • 要选择十全十美的制冷剂实际上是不可能的,目前所采用的制冷剂或
多或少都存在一些缺点,实际使用中只能根据用途和工作条件,保证其 主要要求,而不足之处可采取一定的措施加以弥补.
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第一节 制冷剂
• (３)临界温度要高.制冷剂的临界温度越高,制冷循环的工作区域越远 离临界点,制冷循环越接近逆卡诺循环,制冷系数越高,同时,也便于用一 般的冷却水或空气进行冷凝.
• (４)凝固温度要低.制冷剂的凝固温度低一些,便于获得较低的蒸发温 度.
• (５)绝热指数要小.绝热指数越小,压缩机的排气温度越低,不但有利于 提高压缩机的容积效率,而且对压缩机的润滑也有好处.
• ３.CFC替代物的要求 • CFC替代物选择的基本要求如下: • (１)对环境安全.替代制冷剂的消耗臭氧潜能值(ODP)和全球变暖潜能
(-WP)值越小越好.
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第一节 制冷剂
• (２)具有良好的热力性能.要求制冷剂的压力适中、制冷效率高,并与 润滑油有着良好的亲和性.
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第一节 制冷剂
• ２.CFC对臭氧层的破坏与CFC的限用 • CFC化学性质稳定,在大气中的寿命可长达几十年甚至上百年.当这类
物质上升到臭氧层后,在强烈的紫外线照射下发生分解.分解时释放的 氯原子对臭氧分子有亲和作用,可与臭氧分子作用生成氧化氯分子和 氧分子.氧化氯很不稳定,又能与大气中游离的氧原子作用,重新生成氯 原子和氧分子,这样循环反应产生的氯原子就会不断地破坏臭氧层.
第二章 制冷剂与载冷剂
• 第一节 制冷剂 • 第二节 载冷剂
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第一节 制冷剂
• 一、对制冷剂的要求
• 并不是任何液体都可以用作制冷剂,制冷剂需具备以下基本要求. • １.热工学方面的要求 • (１)蒸发压力和冷凝压力要适中.蒸发压力最好稍高于大气压力,因为
当蒸发压力低于大气压力时,外部的空气就有可能从不严密处进入制 冷系统.这不仅影响蒸发器和冷凝器的传热效果,还会增加压缩机的耗 功率.冷凝压力不要过高,这样,可以降低制冷设备的承压要求和密封要 求,也可降低制冷剂渗漏的可能性. • (２)单位容积的制冷量要大.当制冷量一定时,制冷剂的单位容积制冷 量越大,需要的制冷剂的容积流量就越小,就可以缩小压缩机的尺寸.