【正文】 沒(méi)或海水入侵，海灘和海岸遭受侵蝕，土地惡化，海水倒灌并影響沿海養(yǎng)殖業(yè)。部分制冷劑的 ODP 和 GWP 值見(jiàn)表 1。 因此保護(hù)臭氧已經(jīng)引起了各國(guó)的高度重視，成為一項(xiàng)全球性的緊迫任務(wù) [4]。過(guò)量的紫外線(xiàn)輻射會(huì)使植物的生長(zhǎng)和光合作用受到抑制，使農(nóng)作物減產(chǎn)。） CFCs 的禁用是因?yàn)?CFCs 會(huì)在大氣中分裂并釋放出破壞臭氧層的氯原子 [2]。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)越來(lái)越深入人心。在工作場(chǎng)所嚴(yán)禁煙火。 該 產(chǎn)品目前在澳大利亞、伊朗、歐洲已經(jīng) 得到大規(guī)模推廣使用。主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.環(huán)保性： R433b 是碳?xì)浠衔锾烊焕涿?，不損壞臭氧層，無(wú)溫室效應(yīng)，安全環(huán)保。它在 2021 年 12 月份通過(guò)國(guó)家級(jí)檢測(cè)中心對(duì)格力分體空調(diào) KFR72LW/A(72520L1)AN5型機(jī)器進(jìn)行的檢測(cè)。 R421A 從 3℃ 左右的牛油和水果的儲(chǔ)藏溫度 ,到 40℃ 的中等儲(chǔ)藏溫度下都運(yùn)行良好。 可直接加入現(xiàn)有使用 R22的壓縮機(jī) 。 R421A 是一種最新型的，不破壞臭氧層 ,可長(zhǎng)期替代 R22 制冷劑 ， 能在不更改現(xiàn)有冷凍系統(tǒng)的條件下全面替代R22， 替代 R22的時(shí)候不需要更換現(xiàn)用的潤(rùn)滑油 ， 可以在所有為 R22設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)上使用。它無(wú)毒、無(wú)色、不易燃、熱穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)破壞臭氧層，其臭氧耗損值（ ODP）為 0。 物質(zhì) 沸點(diǎn)（ ℃ ） 物質(zhì) 沸點(diǎn)（ ℃ ） 物質(zhì) 沸點(diǎn)（ ℃ ） NH3 － SO2 － CH3Cl － O2 － 183 N2 － 196 CF4（氟里昂 14） － 128 制冷劑的現(xiàn)狀 早期制冷時(shí)要用到制冷劑氟利昂，它對(duì)環(huán)境污染較大，所以一般公司都會(huì)有一套氟利昂回收處理的流程，從而對(duì)環(huán)境造成盡可能少的影響，以下就介紹一種氟利昂回收裝置：其申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào)為 公開(kāi)號(hào)為 CN2323164 該裝置有低壓吸氟進(jìn)氣三通閥、干燥過(guò)濾器、氣液分離器、旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)、冷凝器、貯液器、高壓出液回收三通閥組成，并依次由管路連通。常見(jiàn)的低沸點(diǎn)物質(zhì)有液態(tài)二氧化硫、液氨、氟里昂等，都曾用于制造冰箱中的致冷劑。物質(zhì)相變的實(shí)質(zhì)是分子具有的能量發(fā)生了變化，所以相變過(guò)程中總會(huì)有放熱或吸熱的現(xiàn)象發(fā)生。 二、利用混合物的凝固點(diǎn)降低致冷 物質(zhì)的凝固點(diǎn)是指物質(zhì)在固態(tài)和液態(tài)蒸氣壓相等時(shí)的溫度，而混合物的凝固點(diǎn)總是比各組成物質(zhì)的凝固點(diǎn)要低，如質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 NaCl 溶液其凝固點(diǎn)為－ ℃ ， %的 CaCl2 溶液其凝固點(diǎn)為－ 55℃ 。利用物質(zhì)溶解時(shí)熱量變化的性質(zhì)，可以將前者用作致冷劑。但不幸的是由 CFC 分解而生成的氯原子能引起損耗臭氧的循環(huán)反應(yīng)，所造成的后果是破壞平流層中的臭氧層。 早期使用的制冷劑氟利昂是 一種透明、無(wú)味、無(wú)毒、不易燃燒、爆炸 且化 學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。在蒸發(fā)溫度 35℃ 以上，壓縮式制冷采用氨制冷劑是最節(jié)能的 。 10 第 4章 制冷劑的發(fā)展前景 8 制冷劑的替代 6 制冷劑的現(xiàn)狀于此同時(shí)就有更多的制冷制被使用。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目： 制冷劑的現(xiàn)狀與發(fā)展前景 系 別： 機(jī) 械 工 程 系 專(zhuān) 業(yè)： 制 冷 與 冷 藏 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 制： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 二 O 年 月 日 2 摘 要 制冷劑 ，又叫制冷劑或冷凍劑，是一類(lèi)利用人工利用物 質(zhì)物理性或化學(xué)性質(zhì)而產(chǎn)生低溫的物質(zhì)，通過(guò)制冷會(huì)導(dǎo)致溫度比周?chē)h(huán)境的溫度更低。 本文就對(duì)現(xiàn)代社會(huì)上所使用的制冷劑作了詳細(xì)介紹，現(xiàn)在制冷劑的現(xiàn)狀、對(duì)大氣的危害和影響，以及制冷劑的代替和未來(lái)發(fā)展前景。 6 第 2 章 當(dāng)前制冷劑存在的問(wèn)題及制冷劑的替代 8 當(dāng)前的制冷劑及其存在的問(wèn)題 9 第 3 章 制冷劑的替代中的可持續(xù)發(fā)展觀 14 參考文獻(xiàn) 15 致謝 16 4 前 言 根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外大中型冷庫(kù)制冷劑使用情況的調(diào)研，分析了大中型冷庫(kù)制冷劑的現(xiàn)狀。采用氨制冷劑的關(guān)鍵問(wèn)題是安全問(wèn)題。 由于氟利昂性質(zhì)穩(wěn)定，它在大氣中既不發(fā)生變化，也難被雨雪消除。 正是由于這一原因，氟利昂才被認(rèn)定為大氣污染物 。并且不 同物質(zhì)溶解時(shí)熱量變化的數(shù)值不同，如 NH4NO3 的摩爾溶解熱可達(dá) + 千焦 /摩爾，即每 1mol 物質(zhì)溶解時(shí)要吸收 的熱量。根據(jù)物質(zhì)組成混合物時(shí)凝固點(diǎn)降低的性質(zhì)特點(diǎn)，常用混合物作致冷劑。如在醫(yī)院里，用 70%的酒精溶液作皮膚表面的消毒時(shí)，有明顯的涼感，就是液體酒精氣化過(guò)程中吸收熱量的結(jié)果。它們能在極低的溫度下吸收熱量而氣體，然后在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮呈高溫、高壓，再經(jīng)冷凝器放出熱量，最后經(jīng)節(jié)流膨脹或絕熱膨脹至低溫狀態(tài)。在低壓吸氟進(jìn)氣三通閥的另兩條支路上分別裝低壓表和吸氟橡膠 管，在高壓出液回收三通閥的另兩條支路上分別裝高壓表和出液管。與 R22 的制冷能力相當(dāng)，是 R22 的最佳替代物。 可以使用礦物油， AB或 POE 等潤(rùn)滑油 ，它不易燃 ，被美國(guó)制冷業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu) ASHRAE 評(píng)為 A1 的安全標(biāo)準(zhǔn) 。 R421A 是耐熱的三種成份的混合物，以液體的狀態(tài)下儲(chǔ)存在筒里運(yùn)輸 .在任何制冷系統(tǒng)發(fā)生泄露的情況下 ,可使用 R421A直接添加 ,對(duì)系統(tǒng)功能沒(méi)有影響 。許多例子表明，使用 R421A 的壓縮機(jī)在更低制冷溫度下工作，能夠接近達(dá)到所指出的最大運(yùn)行效率。該機(jī)自帶 R22 制冷劑，充裝量為 1950克。2. 兼容性： R433b 的熱工性能與 R22 相近，所以對(duì)于 R22 的制冷系統(tǒng)無(wú)須變更，可直接充裝到 R22 制冷系統(tǒng)中，達(dá)到同樣的制冷效果，并與各類(lèi)潤(rùn)滑油有良好的相容性。 使用該制冷劑應(yīng)注意 ： R433b 碳?xì)洵h(huán)保制冷劑是易燃易爆的壓縮氣體，與空氣混合可形成爆炸性混合氣體，因此在存放時(shí)，應(yīng)儲(chǔ)存在陰涼、通風(fēng)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。 為了對(duì)環(huán)境造成盡可能少的污染，社會(huì)各界都在做出各自的努力，各種新型環(huán)保節(jié)能的制冷劑還在不斷研發(fā)中，一些如三菱，大金，格力這樣的空調(diào)生產(chǎn)廠(chǎng)商也都積極配合環(huán)保事業(yè)，毅然摒棄原先對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害的制冷劑改為采用節(jié)能環(huán)保低能耗的制冷劑，并且配備有合理完善的制冷劑回收處理流程，做到 對(duì)顧客，對(duì)環(huán)境都負(fù)責(zé)。 因此作者認(rèn)為，在當(dāng)前的制冷劑替代研究中，應(yīng)首先考慮對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。據(jù) UNEP(聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署 )提供的資料，如果平流層的臭氧總量減少 1％，預(yù)計(jì)到達(dá)地面的有害紫外線(xiàn)將增加 2％。紫外線(xiàn)輻射也可能導(dǎo)致某些生物物種的突變。 而 HCFCs 與 CFCs 同樣能夠破壞臭氧，兩者只不過(guò)是所含的氯原子多少不同而已。 9 表 1部分制冷劑的 ODP 和 GWP值 物質(zhì) ODP 值（ R 11＝ 1） GWP 值（ CO2＝ 1） CFC11(R11) 1500 CFC12(R12) 4500 HCFC22(R22) 510 HFC32(R32) 0 CFC113(R113) 2100 CFC114(R114) 5500 CFC115(R115) 7400 HCFC123(R123) 29 HCFC124(R124) 150 HFC125(R125) 0 860 HFC134a(R134a) 0 420 HCFC141b(R141b) 150 HCFC142b(R142b) 540 HFC143a(R143a) 0 1800 HFC152a(R152a) 0 47 HC600a(R600a) 0 15 由于溫室效應(yīng)將引起氣候變化，目前國(guó)際社會(huì)所討論的氣候變化問(wèn)題， 主要是指溫室氣體增加產(chǎn)生的氣候變暖問(wèn)題。 ? 影響農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng) 全球氣溫和降雨形態(tài)的迅速變化，可能 使世界許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系 10 統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)或不能很快適應(yīng)這種變化，造成大范圍的森林植被破壞和農(nóng)業(yè)災(zāi)害。 正因?yàn)楝F(xiàn)行的制冷劑對(duì)環(huán)境的巨大的破壞作用，促使著人們積極的尋求能夠與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展相適應(yīng)的新型替代制冷劑。由于 GWP 較高，《京都議定書(shū)》將替代 CFCs 和 HCFCs的 HFCs 物 質(zhì)列入限控物質(zhì)清單中，要求發(fā)達(dá)國(guó)家控制 HFCs 的排放。 目前合成制冷劑方面主要有以下幾種： 1） R134a R134a 的 ODP＝ 0， GWP＝ 420，不可燃，無(wú)毒，無(wú)味，使用安全，其熱物性質(zhì)與 R12十分接近，可用來(lái)替代 R12，用于汽車(chē)空調(diào)和家用冰箱等領(lǐng)域。而它可與其它物質(zhì)混合，組成非共沸混合物來(lái)替代 CFC12。 天然制冷劑方面主要有： 5）碳?xì)浠衔?[6] 目前作為制冷劑應(yīng)用的碳?xì)浠衔镏饕潜椋?R290）、丁烷（ R600）和異丁烷（ R600a）等，其中 R600a 已 在歐洲和一些發(fā)展中國(guó)家廣泛用于冰箱中，并且它符合《京都議定書(shū)》的要求， ODP＝ 0， GWP＝ 15，環(huán)保性能好，成本低，運(yùn)行壓力低，噪聲小，但其易燃，易爆。不過(guò)氨有毒性而且可燃，應(yīng)當(dāng)引起注意，不過(guò)一百多年的使用記錄表明，氨的事故率是很低的，今后必須找到更好的安全辦法，如減少充灌量，采用螺桿式壓縮機(jī)，引入板式換熱器等等。來(lái)源廣泛、成本低廉， CO2安全無(wú)毒，不可燃，適應(yīng)各種潤(rùn)滑油常用機(jī)械零部件材料，即便在高溫下也不分 12 解產(chǎn)生有害氣體?？沙掷m(xù)發(fā)展的思想是從 70 年代以后逐漸形成的。 可持續(xù)發(fā)展是指生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三者的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此在制冷 劑的替代研究過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，不能只看到眼前的利益，而同時(shí)要注重生態(tài)環(huán)境與人類(lèi)的協(xié)調(diào)的，可持續(xù)的發(fā)展。在《蒙特利爾議定書(shū)》簽訂以后，在制冷劑的研究替代中首先考慮到的是減小制冷劑對(duì)臭氧的破壞作用，比如 HCFC 系列的 R22雖然仍對(duì)臭氧有破壞作用但比 R11 和 R12 小的多。 制冷劑的發(fā)展趨勢(shì) 總得來(lái)說(shuō)制冷劑的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求，并且推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。 1998 年以來(lái)的研究表明，破壞同溫層臭氧層的氣體水平幾乎已經(jīng)達(dá)到頂點(diǎn)，但是破壞對(duì)流層內(nèi)臭氧層的化學(xué)物質(zhì)總量正在以緩慢的速度下降。華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華中電網(wǎng)空調(diào)制冷負(fù)荷比重已超過(guò) 30％，個(gè)別省電網(wǎng)甚至接近 40％。 第四章 制冷劑的發(fā)展前景 可以用作制冷劑的自然制冷劑有 5種：水、 CO NH碳?xì)浠衔锖涂諝?,丙烷 (R290)是碳?xì)浠衔锏囊环N。在家用空調(diào)替代物方面，歐洲國(guó)家和日本走在前列，目前 使用 R410A 和 R407C 等 HFCs 類(lèi)制冷劑替代 R22，但歐洲有些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)自然制冷劑制冷系統(tǒng)，自然制冷劑對(duì)環(huán)境影響最小，是長(zhǎng)期替代的理想物質(zhì)。而 R410A 和 R407C壓縮機(jī)使用 POE 或 PVE 油， 其中 POE 油吸濕性強(qiáng)，生產(chǎn)中水分管理嚴(yán)格，一旦水分超標(biāo)，壓縮機(jī)極易出現(xiàn) \鍍銅 \現(xiàn)象，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。其中 DELONGHI/FaAA 公司在 2021 年 IKK展出了使用丙烷的移動(dòng)空調(diào)（型號(hào) PACF130EC0）。 丙烷和 R22 替代物的成本比較 R410A 和 R407C 制冷劑目前售價(jià)大約為 80 元 /kg， R22 大約 23 元 /kg，而丙烷是液化石油氣的主要成分，如果有需求，石化行業(yè)都可以加工，現(xiàn)在石油價(jià)格持續(xù)上漲，以一罐 15kg 液化石油氣 75 元計(jì)算，每公斤液化石油氣 5元，按 95%丙烷含量，通過(guò)分離雜質(zhì)，提純丙烷，按 3 倍于材料成本作為售價(jià)計(jì)算，丙烷售價(jià)約為 元 /kg，在相同制冷系統(tǒng)中， R22 和 R410A 充注量相當(dāng)，而丙烷 充注量?jī)H相 16 當(dāng)于 R22 的 50%，丙烷系統(tǒng)的成本比 R22 系統(tǒng)要低，比 R410A 系統(tǒng)低很多。 數(shù)據(jù)是基于 R22 的一種 12021Btu/h 熱泵分體空調(diào)成本采用相對(duì)值對(duì)比的結(jié)果。另一方面，可燃制冷劑帶給人們心理陰影不容忽視，缺乏改造丙烷空調(diào)生產(chǎn)線(xiàn)、以及在空調(diào)中安全應(yīng)用等多方面經(jīng)驗(yàn)，所以丙烷在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展緩慢。 由于美國(guó)人比較注重安全，所以對(duì)可燃制冷劑的使用比較排斥。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 92372021 則明確規(guī)定不允許在家用空調(diào)采用可燃制冷劑。 價(jià)值工程的特點(diǎn)決定了它可以作為定性評(píng)價(jià)暖通空調(diào)可持續(xù)發(fā)展的一種方法。制冷劑的性能是必需滿(mǎn)足要求的，同時(shí)使用制冷劑的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)和減少使用制冷劑量的基本技術(shù)也是必不可少的。