製冷劑的選擇及注意事項（製冷劑分類和要求說明）

2023-09-23 01:50:55 1

用英文單詞「refrigerant（製冷劑）」的首寫字母「R」作為製冷劑的代號，後面的數字或字母根據一定的規則編寫。

屬於無機化合物的製冷劑有氨、水和二氧化碳等。

對於無機化合物製冷劑的代號，採用「R」後第一位數字為 7，7 後面加該物質分子量的整數來表示，即：「R7××」（其中「××」為製冷劑分子量的整數）。例如 NH3、H2O、CO2的分子量分別為 17、18、44，表示的符號分別為 R717、R718、R744。

N=14

H=1

O=16

C=12

氟利昂是飽和烴類（飽和碳氫化合物）的滷族衍生物的總稱，氟利昂的分子通式為 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 離子數，它們之間應滿足 2m 2=n x y z關係。簡寫符號規定為 R（m-1）（n 1）（x）B（z）。每個括弧內都是一個數字，其中z值為零時則 B 和 0 同時省略不寫；對於氟利昂同分異構體，在其最後加小寫英文字母以示區別。

表 3-1　氟利昂和烷烴類製冷劑命名舉例

　　註：正丁烷和異丁烷分別用 R600 和 R600a 表示。

混合製冷劑由兩種或兩種以上的純物質按一定比例混合而成.根據混合物是否具有共沸的性質，分為共沸混合製冷劑和非共沸混合製冷劑兩類。

1）共沸混合製冷劑

共沸混合製冷劑與單組分製冷劑一樣，在一定壓力下具有恆定的飽和溫度和恆定的氣、液相組分。

沸混合製冷劑代號採用「R5××」表示，R 後的第一個數字 5 專指共沸混合製冷劑，「××」按照發現的先後順序編號。

表 3-2　幾種共沸混合製冷劑的組成及特性參數

2）非共沸混合製冷劑

表 3-3　幾種非共沸混合製冷劑的組成及特性參數

非共沸混合製冷劑代號採用「R4××」表示，R 後的第一個數字 4 指非共沸混合製冷劑，「××」按照發現的先後順序編號，同組分、不同組成比例的非共沸混合製冷劑後綴 A、B、C 等。

製冷劑的性質將直接影響制冷機的種類、構造、尺寸和運行特性，同時也會影響製冷循環的形式、設備結構及經濟技術性能，

（1）熱力學方面的要求

① 沸點要低，可獲得較低的蒸發溫度。同時，沸點低的製冷劑具有較高的蒸發壓力。

② 臨界溫度要高，凝固溫度要低，以保證製冷劑在較廣的溫度範圍內安全工作。

③ 製冷劑具有適宜的工作壓力。製冷劑在製冷系統中的蒸發壓力最好接近或略高於大氣壓力，避免製冷系統低壓部位出現真空而增大空氣滲入系統的機會。

④ 對於大型的製冷系統，要求製冷劑的單位容積製冷量qv儘可能大。

表 3-4　常用製冷劑單位容積製冷能力

⑤ 製冷劑具有較低的絕熱指數。製冷劑的絕熱指數越小，壓縮機排氣溫度越低，不但有利於提高壓縮機的容積效率，而且對壓縮機的潤滑也是有好處的。

表 3-5　常用製冷劑絕熱壓縮溫度（蒸發溫度-20℃，冷凝溫度 30℃）

（2）環保方面的要求

① 臭氧衰減指數 ODP：消耗臭氧潛能值 ODP（ozone depletion potential）表示一種物質氣體逸散到大氣中，對大氣臭氧層造成破壞的潛在影響程度的指標。ODP 值越小，製冷劑的環境特性越好。ODP=0 則該製冷劑對大氣臭氧層無害。

② 全球變暖指數 GWP：全球變暖指數 GWP（global warming potential）表示物質產生溫室效應的一個指標，也稱溫室效應指數。

表 3-6　幾種常用製冷劑的 ODP 值和 GWP 值

表 3-6 列出了幾種常用製冷劑的 GWP 值，從表中可以看出，R11、R12 不僅 ODP 值高，而且 GWP 值也很高，對環保很不利，因此要被禁止使用。作為替代 R12 的 R134a，雖然 ODP=0，但仍有較高的 GWP 值，會引起全球變暖效應。而 R290、R600a 等製冷劑，既不破壞臭氧層，又不使全球變暖，是完全環保的製冷劑。

（3）製冷劑的物理化學方面的要求

① 製冷劑的黏度要小，以減少製冷劑在系統中的流動阻力，縮小製冷系統管道的直徑，降低金屬的消耗量。黏度小也可提高製冷劑的傳熱性能。

② 製冷劑的熱化學穩定性要好，在高溫下不易分解，製冷劑與油、水相混合時，對金屬材料不應有明顯的腐蝕作用。

③ 安全性好。國際上常用毒性和可燃性表示製冷劑安全級別的兩個關鍵因素。

表 3-7　製冷劑安全分類

表 3-8　常用製冷劑安全性分類

表 3-9　製冷劑毒性分級表

物質的毒性是相對而言的。幾乎任何東西在一定劑量時都是有毒的。一些製冷劑雖然無毒或毒性較低，但其濃度達到一定數值時，仍會對人體造成危害。因此，制冷機房應做好通風等防範措施，尤其是制冷機房設置在地下室的情況。

④ 溶油性。製冷劑的溶油性表現為完全溶解、微溶解和完全不溶解。當製冷劑與潤滑油完全溶解時，能為機件潤滑創造良好的條件，在冷凝器等換熱器的換熱面上不易形成油膜，換熱效果較好；但會使製冷劑的蒸發溫度升高，低溫下的潤滑油黏度降低，還會使製冷劑沸騰時泡沫增多，蒸發器中的液面不穩定以及運行時制冷機的耗油量大，系統回油不易。當製冷劑與潤滑油完全不溶時，對製冷系統的蒸發溫度影響較小，但在換熱器換熱表面易形成油膜而影響換熱。微溶解於油的製冷劑的優缺點介於兩者之間。

⑤ 溶水性。不同製冷劑與水的相溶能力也是不同

對於難溶於水的製冷劑，若系統中含水，則水以游離形式存在，當製冷溫度達到 0℃ 以下，游離態的水會結冰，堵塞製冷系統狹窄的管道，尤其是節流機構部分，形成「冰堵」，在節流前一定要做好除水工作（常採用乾燥器），防止「冰堵」發生；

對於易溶於水的製冷劑，雖然製冷系統不會發生「冰堵」現象，但製冷劑遇水會發生水解作用，生成的物質可能會對製冷系統管道、設備造成腐蝕。所以，製冷系統必須嚴格控制含水量。