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制冷剂分类和要求说明

命名

用英文单词「refrigerant(制冷剂)」的首写字母「R」作为制冷剂的代号,后面的数字或字母根据一定的规则编写。

分类

无机化合物类

氟利昂和烷烃类

混合制冷剂

(1)无机化合物类

属于无机化合物的制冷剂有氨、水和二氧化碳等。

对于无机化合物制冷剂的代号,采用「R」后第一位数字为7,7后面加该物质分子量的整数来表示,即:「R7××」(其中「××」为制冷剂分子量的整数)。例如NH3、H2O、CO2的分子量分别为17、18、44,表示的符号分别为R717、R718、R744。

(2)氟利昂和烷烃类

氟利昂是饱和烃类(饱和碳氢化合物)的卤族衍生物的总称,氟利昂的分子通式为CmHnFxClyBrz(n+x+y+z=2m+2),其中字母m、n、x、y、z表示氟利昂分子上C、H、F、Cl、Br离子数,它们之间应满足2m+2=n+x+y+z关系。简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。每个括弧内都是一个数字,其中z值为零时则B和0同时省略不写;对于氟利昂同分异构体,在其最后加小写英文字母以示区别。

表3-1氟利昂和烷烃类制冷剂命名举例

注:正丁烷和异丁烷分别用R600和R600a表示。

(3)混合制冷剂


混合制冷剂由两种或两种以上的纯物质按一定比例混合而成.根据混合物是否具有共沸的性质,分为共沸混合制冷剂和非共沸混合制冷剂两类。

1)共沸混合制冷剂

共沸混合制冷剂与单组分制冷剂一样,在一定压力下具有恒定的饱和温度和恒定的气、液相组分。

沸混合制冷剂代号采用「R5××」表示,R后的第一个数字5专指共沸混合制冷剂,「××」按照发现的先后顺序编号。

表3-2几种共沸混合制冷剂的组成及特性参数

2)非共沸混合制冷剂

表3-3几种非共沸混合制冷剂的组成及特性参数

非共沸混合制冷剂代号采用「R4××」表示,R后的第一个数字4指非共沸混合制冷剂,「××」按照发现的先后顺序编号,同组分、不同组成比例的非共沸混合制冷剂后缀A、B、C等。

制冷剂的选用原则

制冷剂的性质将直接影响制冷机的种类、构造、尺寸和运行特性,同时也会影响制冷循环的形式、设备结构及经济技术性能,

(1)热力学方面的要求

①沸点要低,可获得较低的蒸发温度。同时,沸点低的制冷剂具有较高的蒸发压力。

②临界温度要高,凝固温度要低,以保证制冷剂在较广的温度范围内安全工作。

③制冷剂具有适宜的工作压力。制冷剂在制冷系统中的蒸发压力最好接近或略高于大气压力,避免制冷系统低压部位出现真空而增大空气渗入系统的机会。

④对于大型的制冷系统,要求制冷剂的单位容积制冷量qv尽可能大。

表3-4常用制冷剂单位容积制冷能力

⑤制冷剂具有较低的绝热指数。制冷剂的绝热指数越小,压缩机排气温度越低,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是有好处的。

表3-5常用制冷剂绝热压缩温度(蒸发温度-20℃,冷凝温度30℃)

(2)环保方面的要求

①臭氧衰减指数ODP:消耗臭氧潜能值ODP(ozonedepletionpotential)表示一种物质气体逸散到大气中,对大气臭氧层造成破坏的潜在影响程度的指标。ODP值越小,制冷剂的环境特性越好。ODP=0则该制冷剂对大气臭氧层无害。

②全球变暖指数GWP:全球变暖指数GWP(globalwarmingpotential)表示物质产生温室效应的一个指标,也称温室效应指数。

表3-6几种常用制冷剂的ODP值和GWP值

表3-6列出了几种常用制冷剂的GWP值,从表中可以看出,R11、R12不仅ODP值高,而且GWP值也很高,对环保很不利,因此要被禁止使用。作为替代R12的R134a,虽然ODP=0,但仍有较高的GWP值,会引起全球变暖效应。而R290、R600a等制冷剂,既不破坏臭氧层,又不使全球变暖,是完全环保的制冷剂。


(3)制冷剂的物理化学方面的要求

①制冷剂的黏度要小,以减少制冷剂在系统中的流动阻力,缩小制冷系统管道的直径,降低金属的消耗量。黏度小也可提高制冷剂的传热性能。

②制冷剂的热化学稳定性要好,在高温下不易分解,制冷剂与油、水相混合时,对金属材料不应有明显的腐蚀作用。

③安全性好。国际上常用毒性和可燃性表示制冷剂安全级别的两个关键因素。

表3-7制冷剂安全分类

表3-8常用制冷剂安全性分类

表3-9制冷剂毒性分级表

④溶油性。制冷剂的溶油性表现为完全溶解、微溶解和完全不溶解。当制冷剂与润滑油完全溶解时,能为机件润滑创造良好的条件,在冷凝器等换热器的换热面上不易形成油膜,换热效果较好;但会使制冷剂的蒸发温度升高,低温下的润滑油黏度降低,还会使制冷剂沸腾时泡沫增多,蒸发器中的液面不稳定以及运行时制冷机的耗油量大,系统回油不易。当制冷剂与润滑油完全不溶时,对制冷系统的蒸发温度影响较小,但在换热器换热表面易形成油膜而影响换热。微溶解于油的制冷剂的优缺点介于两者之间。

⑤溶水性。不同制冷剂与水的相溶能力也是不同

对于难溶于水的制冷剂,若系统中含水,则水以游离形式存在,当制冷温度达到0℃以下,游离态的水会结冰,堵塞制冷系统狭窄的管道,尤其是节流机构部分,形成「冰堵」,在节流前一定要做好除水工作(常采用干燥器),防止「冰堵」发生;

对于易溶于水的制冷剂,虽然制冷系统不会发生「冰堵」现象,但制冷剂遇水会发生水解作用,生成的物质可能会对制冷系统管道、设备造成腐蚀。所以,制冷系统必须严格控制含水量。

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