海之洲冷暖设备有限公司
专注于工业冷冻，商用中央空调、模温机、冷热一体机、研发、设计、生产、销售、
工程安装维修服务及行业化、系统集成节能工程服务的高科技企业。
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点击数：9712016-12-06 00:00:00
在制冷装置中，不断循环以实现制冷的工作物质，称为制冷剂。用来输送制冷装置产生的冷量的中间物质，称为载冷剂。本节介绍压缩式制冷常用制冷剂以及常用载冷剂的基本知识。
一、压缩式制冷常用制冷剂
(一) 制冷剂的种类与代号
制冷剂采用其英文单词Refrigerant的首字母R作总代号。为了避免书写分子式的麻烦，在字母R的后面用数字来区分不同的制冷剂。压缩式制冷用制冷剂，按其化学结构分为四类：
1． 无机化合物
现在用得最多的是氨（NH3），代号为R717。第一个数字表示无机化合物，其余两个数字表示该物质分子量的整数。（如蒸汽喷射式制冷用水作制冷剂，按上述规定，水的代号就是R718）。
2． 氟利昂（Freon）
氟利昂是烷烃的卤化物，其分子通式为CmHnFxClyBrz。有两种：R12（国内习用F12）的分子式为CF2Cl2；R22（国内习用F22）的分子式为CHF2Cl。（二氟一氯甲烷）
3． 多元混合溶液
多元混合溶液又称混合制冷剂，是由两种或两种以上的氟利昂组成的混合物，混合的目的是为了充分利用现有结构的压缩机，改善耗能指标，扩大它的温度使用范围。混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。
共沸溶液在固定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发温度或冷凝温度恒定不变，而且它的气相和液相具有相同的成分。目前用得较多的有R500（由R12和R152a组成，R12占73.5%）、R501(由R22和R12组成，R22占75%)等。共沸溶液与它的组成成分比较，在相同的工作条件下，蒸发温度降低，制冷量增大，压缩机排气温度降低，热和化学稳定性好。
非共沸溶液在固定压力下蒸发和冷凝时，它的蒸发温度或冷凝温度不能保持恒定，而且在饱和状态下气液两相的组成也不相同。采用非共沸溶液作工质的制冷装置，其冷凝压力较低，蒸发温度较高，循环耗功量较小，而冷凝器排放的热量较多。
4． 碳氢化合物
常用作制冷剂的碳氢化合物有甲烷、乙烷、丙烷及乙烯、丙烯等。碳氢化合物目前多应用于石油及石油化工工业中作制冷剂。
根据标准蒸发温度（在1个大气压力下的蒸发温度）与常温下的冷凝压力范围不同，又可把各种制冷剂区分为高温低压制冷剂、中温中压制冷剂和低温高压制冷剂三类。见下表：
|
类别 |
ts(℃) |
环境温度在30℃时的冷凝压力（kPa） |
制冷剂举例 |
|
高温制冷剂（或称低压制冷剂 |
>0 |
约<300，如R11在冷凝温度为50℃时的冷凝压力为235.5kPa |
R11、R113、 R114、R21 |
|
中温制冷剂（或称中压制冷剂 |
-60~0 |
约在1000~3000,如在冷凝温度为55℃时的冷凝压力,R12为1358.8kPa,R22的为2163.5kPa |
R12、R22、R717、R142、R502 |
|
低温制冷剂（或称高压制冷剂 |
<-60 |
约>3000 |
R13、R14、R503、烷、烯 |
(二) 对制冷剂的要求
1． 热力学性质
(1) 在大气压力下制冷剂的蒸发温度要低，这是一个必要条件，以获得较低的致冷温度。
(2) 压力适中。在蒸发器内制冷剂的压力最好和大气压力相近，并稍高于大气压力，因为当蒸发器中制冷剂的的压力低于大气压时，外部的空气就可能从不密封处渗入制冷系统，将影响换热器的传热效果，增大压缩机的耗功量；对易燃易爆的制冷剂还可能引起爆炸。
为了减小制冷设备承受的压力，降低对设备制造材料的强度要求和制造成本，避免制冷剂向外渗漏，减少密封的困难等，制冷剂在常温下的冷凝压力不应过高，一般要求不超过12~16bar。
为提高压缩机的输气系数，减小压缩机的耗功量，并降低压缩机的排气温度，以利于润滑，要求制冷剂在给定的温度条件下，对应的冷凝压力和蒸发压力比较小，绝热指数也比较小。
(3)临界温度颇高于环境大气温度，凝固温度要低。便于用一般冷却介质（水或空气）进行冷却。
2． 物理化学性质
(1)导热系数和放热系数要高，这样能提高蒸发器和冷凝器的传热效率和减少它们的传热面积。
(2) 制冷剂的粘度和密度应尽可能小，这样可减少制冷剂在制冷装置中流动时的阻力，降低压缩机的能耗或缩小流道管径。
(3)具有一定的吸水性。当制冷系统中渗进极少的水分时，虽会导致蒸发温度升高，但不致在低温下产生“冰塞”而影响制冷系统的正常进行。
(3) 具有化学稳定性，在高温下不分解，不易燃烧，无爆炸危险，对金属和其它材料（如橡胶）无腐蚀和侵蚀作用。
(4) 溶解于油的性质。制冷剂与油无限溶解时，可使润滑油随制冷剂渗透入压缩机各部件，对润滑有利；并且在换热器的换热面上不易形成油膜阻碍传热，对换热也有利；但是，这会稀释润滑油和提高蒸发温度，并使制冷剂沸腾汽化时泡沫增多，造成蒸发器中形成蒸发器中液面不稳定又不利。
制冷剂只微溶于油时，蒸发温度较为稳定，制冷剂与油易于分离是有利的；而在换热面上易形成难于清除的油膜阻碍伟热又是不利的。
因此，只能根据具体情况权衡利弊加以选择，或增加附属设备以抑制或减少不利的一面。
(5) 良好的绝缘性能。电动机的线圈是与制冷剂及润滑油直接接触的。因此制冷剂应具有良好的绝缘性能。此外，若含有微量杂质如灰尘等，都会使其绝缘电组显著下降，困而使进行闭式压缩机的漏电增加。
(三) 常用制冷剂
|
制冷剂 |
标准大气压下的沸腾温度℃ |
临界温度℃ |
临界压力 bar |
临界比容 |
标准气压下凝固温度℃ |
|
水 |
100.0 |
374.15 |
22.114 |
3.260 |
0.0 |
|
R12 |
-29.8 |
112.04 |
4.112 |
1.793 |
-155.0 |
|
R22 |
-40.8 |
96.0 |
4.932 |
1.905 |
-160.0 |
目前，房间空调器一般用R22作制冷剂，电冰箱一般用R12作制冷剂。R22是一种很安全的中温制冷剂，但毒性比R12稍大，与明火接触，它会分解产生有毒的光气；与铁共存的情况下，若温度上升到550℃，就开始分解。
水在R22中的溶解度要比在R12中的溶解度大二三十倍，而且水与R22反应后的生成物同样会腐蚀金属，因此，R22中的含水量应控制在25×10-6以内。
R22在饱和状态下的热力性质见表2-1-1。
表2-1-1 R22饱和状态下的热力性质
|
温度 (℃) |
绝对压力 (Pa) |
比容 |
焓 |
汽化热 (kJ/kg) |
熵 |
|||
|
液体 (dm3/kg) |
蒸汽 (m3/kg) |
液体 (kJ/kg) |
蒸汽 (kJ/kg) |
液体 (kJ/kg·K) |
蒸汽 (kJ/kg·K) |
|||
|
-40 |
104950 |
0.70936 |
0.20575 |
155.413 |
388.611 |
233.198 |
0.82489 |
1.82505 |
|
-38 |
115070 |
0.71230 |
0.18878 |
157.537 |
389.531 |
231.994 |
0.83393 |
1.82046 |
|
-36 |
125940 |
0.71529 |
0.17348 |
159.671 |
390.444 |
230.773 |
0.84293 |
1.81600 |
|
-34 |
137610 |
0.71832 |
0.15967 |
161.816 |
391.350 |
229.534 |
0.85191 |
1.81165 |
|
-32 |
150110 |
0.72139 |
0.14717 |
163.972 |
392.249 |
228.277 |
0.86085 |
1.80742 |
|
-30 |
163480 |
0.72452 |
0.13584 |
166.139 |
393.140 |
227.001 |
0.86976 |
1.80330 |
|
-28 |
177760 |
0.72769 |
0.12556 |
168.317 |
394.023 |
225.706 |
0.87863 |
1.79928 |
|
-26 |
192990 |
0.73092 |
0.11621 |
170.507 |
394.898 |
224.391 |
0.88748 |
1.79536 |
|
-24 |
209220 |
0.73420 |
0.10770 |
172.707 |
395.764 |
223.057 |
0.89630 |
1.79153 |
|
-22 |
226480 |
0.73753 |
0.09993 |
174.919 |
396.621 |
221.702 |
0.90509 |
1.78780 |
|
-20 |
244830 |
0.74091 |
0.09284 |
177.142 |
397.469 |
220.327 |
0.91385 |
1.78416 |
|
-18 |
264290 |
0.74436 |
0.08635 |
179.376 |
398.308 |
218.932 |
0.92259 |
1.78060 |
|
-16 |
284930 |
0.74786 |
0.08041 |
181.621 |
399.136 |
217.515 |
0.93129 |
1.77712 |
|
-14 |
306780 |
0.75143 |
0.07495 |
183.878 |
399.954 |
216.076 |
0.93997 |
1.77372 |
|
-12 |
329890 |
0.75506 |
0.06994 |
186.147 |
400.761 |
214.614 |
0.94862 |
1.77040 |
|
-10 |
354300 |
0.75876 |
0.06533 |
188.426 |
401.558 |
213.132 |
0.95725 |
1.76714 |
|
-8 |
380060 |
0.76253 |
0.06109 |
190.718 |
402.343 |
211.625 |
0.96585 |
1.76395 |
|
-6 |
407230 |
0.76637 |
0.05718 |
193.020 |
403.117 |
210.097 |
0.97442 |
1.76083 |
|
-4 |
435840 |
0.77028 |
0.05356 |
195.335 |
403.878 |
208.543 |
0.98297 |
1.75776 |
|
-2 |
465940 |
0.77427 |
0.05022 |
197.662 |
404.627 |
206.965 |
0.99150 |
1.75476 |
|
0 |
497590 |
0.77834 |
0.04713 |
200.000 |
405.364 |
205.364 |
1.00000 |
1.75180 |
|
2 |
530830 |
0.78249 |
0.04427 |
202.351 |
406.087 |
203.736 |
1.00848 |
1.74890 |
|
4 |
565710 |
0.78673 |
0.04161 |
204.713 |
406.796 |
202.083 |
1.01694 |
1.74605 |
|
6 |
602280 |
0.79107 |
0.03914 |
207.089 |
407.491 |
200.402 |
1.02537 |
1.74325 |
|
8 |
640590 |
0.79549 |
0.03684 |
209.477 |
408.172 |
198.695 |
1.03379 |
1.74048 |
|
10 |
680700 |
0.80002 |
0.03471 |
211.877 |
408.838 |
196.961 |
1.04218 |
1.73776 |
|
12 |
722650 |
0.80465 |
0.03272 |
214.291 |
409.488 |
195.197 |
1.05056 |
1.73507 |
|
14 |
766500 |
0.80939 |
0.03086 |
216.719 |
410.122 |
193.403 |
1.05892 |
1.73242 |
|
16 |
812290 |
0.81424 |
0.02913 |
219.160 |
410.739 |
191.579 |
1.06726 |
1.72979 |
|
18 |
860080 |
0.81922 |
0.02751 |
221.615 |
411.339 |
189.724 |
1.07559 |
1.72720 |
|
20 |
909930 |
0.82431 |
0.02600 |
224.084 |
411.921 |
187.837 |
1.08390 |
1.72463 |
|
22 |
961890 |
0.82954 |
0.02458 |
226.569 |
412.484 |
185.915 |
1.09220 |
1.72207 |
|
24 |
1016000 |
0.83491 |
0.02325 |
229.068 |
413.027 |
183.959 |
1.10049 |
1.71954 |
|
26 |
1072300 |
0.84043 |
0.02201 |
231.584 |
413.551 |
181.967 |
1.10876 |
1.71702 |
|
28 |
1130900 |
0.84610 |
0.02084 |
234.115 |
414.053 |
179.938 |
1.11703 |
1.71451 |
|
30 |
1191900 |
0.85193 |
0.01974 |
236.664 |
414.533 |
177.869 |
1.12530 |
1.71201 |
|
32 |
1255200 |
0.85793 |
0.01870 |
239.230 |
414.990 |
175.760 |
1.13356 |
1.70951 |
|
34 |
1321000 |
0.86412 |
0.01773 |
241.815 |
415.423 |
173.608 |
1.14181 |
1.70702 |
|
36 |
1389200 |
0.87051 |
0.01681 |
244.418 |
415.830 |
171.412 |
1.15007 |
1.70451 |
|
38 |
1460100 |
0.87710 |
0.01595 |
247.042 |
416.211 |
169.169 |
1.15833 |
1.70200 |
|
40 |
1533500 |
0.88392 |
0.01513 |
249.686 |
416.563 |
166.877 |
1.16659 |
1.69947 |
|
42 |
1609700 |
0.89097 |
0.01436 |
252.353 |
416.886 |
164.533 |
1.17487 |
1.69693 |
|
44 |
1688500 |
0.89828 |
0.01363 |
255.043 |
417.177 |
162.134 |
1.18315 |
1.69436 |
|
46 |
1770200 |
0.90586 |
0.01294 |
257.757 |
417.435 |
159.678 |
1.19145 |
1.69176 |
|
48 |
1854800 |
0.91374 |
0.01228 |
260.497 |
417.657 |
157.160 |
1.19977 |
1.68912 |
|
50 |
1942300 |
0.92193 |
0.01166 |
263.265 |
417.842 |
154.577 |
1.20811 |
1.68644 |
|
52 |
2032800 |
0.93047 |
0.01108 |
266.063 |
417.986 |
151.923 |
1.21648 |
1.68371 |
|
54 |
2126500 |
0.93939 |
0.01052 |
268.892 |
418.086 |
149.194 |
1.22489 |
1.68091 |
|
56 |
2223200 |
0.94872 |
0.00998 |
271.755 |
418.140 |
146.385 |
1.23333 |
1.67806 |
|
58 |
2323200 |
0.95850 |
0.00948 |
274.655 |
418.143 |
143.488 |
1.24183 |
1.67512 |
|
60 |
2426600 |
0.96878 |
0.00900 |
277.595 |
418.092 |
140.497 |
1.25038 |
1.67209 |
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