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制冷剂的知识

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制冷剂的知识

发布日期:2018-08-16 作者:客服 点击:

  最全面制冷剂的知识,必须收藏!

  

  什么是好的制冷剂

  

  一提到性质,首先就会想到诸如毒性低、不可燃、效率高、价廉。冷库安装设计这些性质当然重要,且还是好的广告卖点。但选择一种制冷剂用于制冷和空调,要考虑的性质远不止上述这些。例如,“效率”就可能意味着许多东西,还可能引起误解和混淆。

  

  先了解下蒸气制冷循环

  

  除吸收式制冷机,大多数商用空调系统是基于蒸气压缩循环。循环过程从空气中收集热量(叫空调器),或从水中收集热量(叫制冷机)。并向空气排出热量(风冷),或向水中排出热量(水冷)。甚至可将循环过程作为一个加热器,将热量从冷流体(室外空气)转移到热流体(室内空气),这就是热泵。

  

  以水冷式制冷机举例,制冷机利用蒸气压缩循环使水温下降,并将从冷冻水和压缩机中收集的热量排到另一个水回路,由冷却塔冷却排入大气。图1显示了基本的制冷回路。回路由以下四个主要部件构成:

  

  蒸发器

  

  蒸发器是一个换热器,通过换热过程降低冷冻水的水温,从而取走建筑物的热量。吸收的热量使制冷剂沸腾,从液体变成气体。

  

  压缩机

  

  压缩机装配体由一个主运动部件(一般是电机)和压缩机构成。压缩机的作用是升高制冷剂气体的压力和温度。

  

  冷凝器

  

  和蒸发器一样,冷凝器是一个换热器。那么,它从制冷剂中取走热量,使水温升高,制冷剂从气体冷凝成液体。然后冷却水将热量从冷却塔排入大气。

  

  膨胀装置

  

  制冷剂冷凝成液体后,流过一个降压装置。降压装置可能像孔板一样简单,或如电子膨胀阀一样复杂。

  

  压焓图

  

  压焓(P-H)图是观察制冷循环的另一种方式。它的好处是用图表显示循环过程、制冷效果,以及所需消耗的功。

  

  下一个过程发生在冷凝器中。过程的第一段(制冷剂气液分界线的外侧)是过热气体的降温过程。一旦制冷剂达到饱和状态,制冷剂从气体变成液体。和在蒸发器中一样,线为水平表明压力(或温度)不变。

  

  蒸发器中的过程相似。这样,蒸发器中的制冷剂为恒定的5℃。制冷剂从液体变成气体,吸收蒸气潜热。冷冻水以12℃进入蒸发器,下降到7℃。

  

  蒸发器或冷凝器中的压力是给定温度所对应的饱和压力。这可以从制冷剂压力温度表中查出。对于HFC-134a而言,37℃时的冷凝压力为917KPA,5℃时的蒸发压力为252KPA。

  

  卡诺循环

  

  卡诺循环是一种完全可逆的理论循环。图5表示卡诺循环。卡诺循环的效率公式是:COP=TR/(TO-TR)

  

  式中TR是绝对蒸发温度,TO是绝对冷凝温度。请注意制冷剂不是公式的一部分。建立制冷剂模型并计算理论性能是可能的,但如果考虑到系统设计和部件效率等的工程实际情况,谈制冷剂的效率就是将苹果和苹果进行比较,没有任何价值。相对于不同的制冷系统设计,制冷剂的最佳效率是各不相同的。任何根据系统设计来分析哪种制冷剂的效率最高的做法,这都是没有意义的。

  

  换热性质

  

  内蒙古二手制冷设备的主要目的是将热量从不需要的地方转移到需要的地方(或转移到至少不会有问题的地方)。此过程换热是关键。制冷剂可能因其强的换热性能,而使得理论效率很高。好的换热效果使得换热器的传热温差小,从而使压缩机耗功减小,效率提高。

  

  有许多因素影响换热。有几个因素如管路设计、材料和流量(雷诺数)和制冷系统自身有关。

  

  制冷剂有三个关键性质影响系统的总体换热能力。它们是粘度(μ)、比热(cp)和导热系数(λ)。这些参数在换热器设计时用于计算普朗特数(Pr=μ?cp/λ)。制冷剂的选择目标是单位制冷剂能够携带很多热量(比热大)且热量传递容易(导热系数高),也希望容易增加紊流(低粘度)而减小运送流体时的功耗。

  

  理想的冷媒是什么?

  

  理想的冷媒物理特性

  

  1、蒸发压力要高

  

  若冷媒之蒸发压力低於大气压力时,则空气易侵入系统,系统处理上较为困难,因此希望冷媒在低温蒸发时,其蒸发压力可高於大气压力。

  

  2、蒸发潜热要大

  

  冷媒之蒸发潜热大,表示使用较少的冷媒便可以吸收大量的热量。

  

  3、临界温度要高

  

  临界温度高,表示冷媒凝结温度高,则可以用常温的空气或水来冷却冷媒而达到凝结液化的作用。

  

  4、冷凝压力要低

  

  冷凝压力低,表示用较低压力即可将冷媒液化,压缩机之压缩比小,可节省压缩机之马力。

  

  5、凝固温度要低

  

  冷媒之凝固点要低,否则冷媒在蒸发器内冻结而无法循环。

  

  6、气态冷媒之比容积要小

  

  气态冷媒之比容积愈小愈好,则压缩机之容积可缩小使成本降低,且吸气管及排气管可以用较小的冷媒配管。

  

  7.液态冷媒之密度要高

  

  液态冷媒之密度愈高,则液管可用较小的配管。

  

  8.可溶於冷冻油,则系统不必装油分离器。

 

内蒙古二手制冷设备

 

  理想的冷媒化学特性

  

  1、化学性质稳定

  

  蒸发温度会随应用温度而变化,例如冰水机之蒸发温度约为0~5℃,冷在冷冻循环系统中,冷媒只有物理变化,而无化学变化,不起分解作用。

  

  2、无腐蚀性

  

  对钢及金属无腐蚀性,氨对铜具有腐蚀性,因此氨冷冻系统不得使用铜管配管;绝缘性要好,否则会破坏压缩机马达之绝缘,因此氨不得使用於密闭式压缩机,以免与铜线圈直接接触。

  

  3、无环境污染性

  

  对自然环境无害,不破坏臭氧层,温室效应低。

  

  4、无毒性。

  

  5.不具爆炸性与燃烧性。

  

  请问有这样的冷媒?

  

  现今常用冷媒的特性及主要用途

  

  那么一般制冷剂的选用原则是什么?

  

  1.制冷性能:我们期望制冷剂的冷凝压力不太高,蒸发压力在大气压以上或不要比大气压低的太多,压力比较适中,排气温度不太高,单位容积制冷量大,循环的性能系数高。传热性好。

  

  2. 实用性:制冷剂的化学稳定性和热稳定性好,在制冷循环过程中不分解,不变质。无毒,无害。来源广,价格便宜。

  

  3. 环境可接受性:应满足保护大气臭氧层和减少温室效益的环境保护要求,制冷剂的臭氧破坏指数必须为0,温室效益指数应尽可能小。

  

  1要求制冷剂临界温度高

  

  对于绝大多数物质,其临界温度与标准蒸发温度存在以下关系:

  

  这说明:标准沸点低的低温制冷剂的临界温度也低;高温制冷剂的临界温度也高。Ts/Tc≈0.6不可能找到一种制冷剂,它既有较高的临界温度又有很低的标准沸点。故对于每一种制冷剂,其工作温度范围是有限的。另外,蒸发制冷循环应远离临界点。若冷凝温度tk超过制冷剂的临界温度Tc,则无法凝结;若Tk略低于Tc,则虽然蒸汽可以凝结,但节流损失大,循环的制冷系数大为降低。爱森曼(Eiseman)发现,当对比冷凝温度Tk/Tc和对比蒸发温度To/Tc相同时,各种制冷剂理论循环的制冷系数大体相等。

  

  根据特鲁顿(Trouton)定律,各种制冷剂在一个大气压力下汽化时,单位容积汽化潜热rs/vs大体相等。单位容积汽化潜热近似反应单位容积制冷量qv。故相同蒸发温度下,压力高的制冷剂单位容积制冷量大;压力低的制冷剂单位容积制冷量小。

  

  2粘性和导热性

  

  制冷剂的这些性质对制冷机辅机(特别是热交换设备)的设计有重要影响。粘性反映流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。粘性的大小与流体种类、温度、压力有关。衡量粘性的物理量是动力粘性系数u(N·s/m2)和运动粘性系数v(m2/s),两者之间的关系是v=μ/р。式中р-----流体密度,kg/m3。

  

  制冷剂的导热性用导热系数λ[W/m·K]表示。气体的导热系数一般很小,并随温度的升高而增大,在制冷技术常用的压力范围内,气体的导热系数实际上随压力而变化。液体的导热系数主要受温度影响,受压力影响很小。

  

  制冷剂的化学、安全和环境性质指标:

  

  1、热稳定性

  

  2、与水的溶解作用

  

  3、和润滑油的溶解性

  

  4、对金属和非金属的作用

  

  5、电绝缘性

  

  6、毒性和可燃性

  

  7、环境性能及指标:ODP/GWP/TEWI/LCCP

  

  如:一些制冷剂使用的最高温度

  

  当R12液体中水分含量超过20-40mg/g时,由于节流阀节流后温度下降,在R12中的溶解度减小,部分水析出并结冰,堵塞膨胀阀家用冰箱的毛细管只要结0.005克冰就足以冰堵。

  

  R2,R134a等含水时均易产生冰堵。

  

  3与润滑油的互溶性

  

  压缩式制冷机中,除了离心式制冷机外,制冷剂都要与压缩机润滑油相接触。两者的溶解性是个很重要的问题。这个问题对系统中机器设备的工作特性和系统的流程设计都有影响。

  

  制冷剂与油的溶解性分为有限溶解和完全溶解两种情况。完全溶解时,制冷剂与油的液体混合物成均匀溶液。有限溶解时,制冷剂与油的混合物出现明显分层。一层为贫油层(富含制冷剂);一层为富油层(富含油)。

  

  溶解度与温度有关,所以上面所说的有限溶解与完全溶解可以相互转化。图2示出制冷剂的溶油性临界曲线。图中曲线包围的区域为有限溶油区;曲线上方为完全溶油区。例如:R22与油的混合物,含油浓度20%,温度为18℃,该状态处于图中A点,在临界曲线之上,所以这时混合物是互溶的,不出现分层。但若温度降到-5℃,如图中B点所示。B状态进入有限溶油区,故液体混合物将出现分层。过B点作水平线与临界曲线有两个交点和,它们所对应的横坐标植分别代表了贫油层中的油浓度和富油层中的油浓度。

  

  氨与油是典型的有限溶解。氨在油中的溶解度不超过1%(wt)。氨比油轻,混合物分层时,油在下部。所以可以很方便地从下部将油引出(回油或放油)。

  

  氟里昂制冷剂若溶油性差,则会带来种种不利。因为氟里昂一般都比油重,发生分层时,下部为贫油层。这样,对满液式蒸发器而言,油浮在上面,造成机器回油困难;另外,上面的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。对于干式蒸发器而言,因为制冷剂是在管内沿程蒸发的,靠制冷剂气流裹挟油滴回油。回油情况好坏取决气流速度和油粘性。制冷剂溶油越充分,才越容易将油带回压缩机。对压缩机而言,运行时曲箱处于低压高温,制冷剂在油中的溶解度大;停机压力平衡时,油池中制冷剂含量增多,出现分层,下部分贫油层,再开机时会造成油泵吸入管中的为贫油液体,压缩机供油不充分,影响润滑。

  

  所以,氟里昂制冷机中要求采用与制冷剂互溶性好的润滑油。制冷剂的溶油性被认为是决定系统特性和机器寿命的至关重要的问题。传统氟里昂(R12,R22)的冷冻机油为烷基苯油。但这类油对不含氯的氟里昂制冷剂(HFC类)的溶解性很差。目前在更新制冷剂的工作中同时也必须相应地更新润滑油。当前有关新冷冻油的研究表明:与HFC类制冷剂的互溶性以酯类润滑油(Ester)最好;其次是聚烯醇类润滑油(PAG)和氨基油。

  

  空调对冷冻机油的要求

  

  4对金属和非金属的作用

  

  氨对钢铁无腐蚀作用,对铜、铝或铜合金有轻微的腐蚀作用。但如果氨中含水,则对铜及铜合金(除磷青铜外)有强烈的腐蚀作用。卤代烃类制冷剂对几乎所有的金属无腐蚀作用,只对镁和含镁超过2%的铝合金有腐蚀。卤代烃类制冷剂在含水情况下会水解成酸性物质,对金属有腐蚀作用。所以,含水的制冷剂和润滑油的混合物能够溶解铜,当制冷剂在系统中与铜或铜合金接触时,铜便会溶解在混合物中,然后沉积在温度较高的钢铁部件上,形成一层铜膜,这就是所谓的镀铜现象。镀铜现象在压缩机的曲轴的轴承表面,吸、排气阀等光洁表面特别明显,它会影响压缩机的运动部件的配合间隙,以及吸排气阀的密封,严重时使压缩机无法正常工作。所以,氟里昂制冷机中要求采用与制冷剂互溶性好的润滑油。制冷剂的溶油性被认为是决定系统特性和机器寿命的至关重要的问题。传统氟里昂(R12,R22)的冷冻机油为烷基苯油。但这类油对不含氯的氟里昂制冷剂(HFC类)的溶解性很差。目前在更新制冷剂的工作中同时也必须相应地更新润滑油。当前有关新冷冻油的研究表明:与HFC类制冷剂的互溶性以酯类润滑油(Ester)最好;其次是聚烯醇类润滑油(PAG)和氨基油。

  

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