【文章內(nèi)容簡介】 場所。 （ 2） 水 —空氣冷卻式：在這類冷凝器中，制冷劑同時受到水和空氣的冷卻，但主要是依靠冷卻水在傳熱管表面上的蒸發(fā)，從制冷劑一側(cè)吸取大量的熱量作為水的汽化潛熱，空氣的作用主要是為加快水的蒸發(fā)而帶走水蒸氣。所以這類冷凝器東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 11 的耗水量很少，對于空氣干燥、水質(zhì)、水溫低而水量不充裕的地區(qū)乃是冷凝器的優(yōu)選型式。這類冷凝器按其結(jié)構(gòu)型式的不同又可分為蒸發(fā)式和淋激式兩種。 節(jié)流閥 起節(jié)流降壓的作用，經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流閥時，因受阻而使壓力下降，導(dǎo)致部分制冷劑液體氣化，同時吸收氣化潛熱，其本身溫度也相應(yīng)降低，成 為低溫低壓的濕蒸汽，然后進入蒸發(fā)器。 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器也是一種熱交換器 ,是使低壓、低溫制冷劑液體在沸騰過程中吸收被冷卻介質(zhì) (空氣、水、鹽水或其他載冷劑 )的熱量 ,從而達到制冷的目的 [9]。 幾種常見的制冷原理 冰箱制冷 冰箱并不是“制造冷氣的機器”，而是一種用來吸收食品中的熱量的裝置。它利用稱為“制冷劑”的液體，將食品中的熱量“抽取”出來并轉(zhuǎn)移到冰箱外面。制冷劑通過冰箱的一系列裝置流動，主要包括 3個基本的部件：壓縮機冷凝器和蒸發(fā)器，并不斷重復(fù)同一個制冷循環(huán)（近似卡諾循環(huán)） [7]。 除少數(shù)環(huán)保冰箱外，現(xiàn)在普通家用冰箱的制冷劑大多還是氟利昂（主要是二氯二氟甲烷），它儲存在冰箱的專用容器中。當冰箱開始運轉(zhuǎn)時，電動機帶動壓縮機開始工作，吸入處于低壓和常溫狀態(tài)下的氟利昂蒸汽，將其壓縮成為高溫高壓（約 10 幾個大氣壓）的蒸氣。這些處于高溫高壓狀態(tài)下的氟利昂蒸氣離開壓縮機后被送往冷凝器。冷凝器是一種被多次彎曲的管子，被稱為“蛇形管”，一般是安裝在冰箱背后。由于進入冷凝器的氟利昂蒸氣的溫度比室溫要高，熱量就通過蛇形管的管壁向外散發(fā)，這樣氟利昂蒸氣的溫度就降低了并從氣態(tài)冷凝成液態(tài)，隨后它離開冷凝器 流向蒸發(fā)器。蒸發(fā)器由另一個蛇形管構(gòu)成，同冰箱的內(nèi)部接觸。這個蛇形管比冷凝器的蛇形管要細一些，因此氟利昂的流動速度就加快了，隨之而來的就是壓力驟然下降 這符合所謂的伯努利原理。由于在蒸發(fā)器中壓力急劇降低，氟利昂便劇烈蒸發(fā)，從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài) [11]，伴隨著一過程的是溫度降低。由于熱量總是從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，所以冰箱中較熱的食物就將熱量轉(zhuǎn)移到流動著氟利昂氣體的蛇形管上，從而達到制冷的目的的。在經(jīng)歷一個過程之后，制冷劑氟利昂又重復(fù)上一個過程，這就是一個周而復(fù)始的循環(huán)。 由于氟利昂會破壞臭氧層，現(xiàn)在已經(jīng)被 逐漸淘汰，改用其他的制冷劑，但它們的制冷原理都是一樣的。 冰箱主要有兩種類型。一種是像家用冰箱那樣的立式冰箱，另一種是通常為商店采用的柜式冰箱即冰柜。柜式冰箱用起來不方便，但比前一種效率更高。事實上，每次打開家用冰箱的門時，由于冷空氣比重大，大量冷空氣會向下流動并被熱空氣替代。但這種現(xiàn)象是不會在柜式冰箱上發(fā)生的，而且柜式冰箱的優(yōu)點還在東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 12 于它很少有除霜的必要。 空調(diào)制冷 壓縮機將氣態(tài)的氟利昂壓縮為高溫高壓的液態(tài)氟利昂，然后送到冷凝器（室外機）散熱后成為中溫中壓的液態(tài)氟利昂，所以室外機吹出來的 是熱風(fēng)。 液態(tài)的氟利昂經(jīng) 毛細管，進入蒸發(fā)器（室內(nèi)機），空間突然增大，壓力減小，液態(tài)的氟利昂就會汽化，（從液態(tài)到氣態(tài)是個吸熱的過程），吸收大量的熱量，蒸發(fā)器就會變冷，室內(nèi)機的風(fēng)扇將室內(nèi)的空氣從蒸發(fā)器中吹過 [13]，所以室內(nèi)機吹出來的就是冷風(fēng)；空氣中的水蒸汽遇到冷的蒸發(fā)器后就會凝結(jié)成水滴，順著水管流出去，這就是空調(diào)會出水的原因。 然后氣態(tài)的氟利昂回到壓縮機繼續(xù)壓縮，繼續(xù)循環(huán)。 制熱的時候有一個叫四通閥的部件，使氟利昂在冷凝器與蒸發(fā)器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風(fēng)，室內(nèi)機吹的是熱風(fēng)。 其實 就是用的初中物理里學(xué)到的液化（由氣體變?yōu)橐簯B(tài)）時要排出熱量和汽化（由液體變?yōu)闅怏w）時要吸收熱量的原理 [2]。 值得我們 特別提出的 是 溴化鋰空調(diào)，與壓縮式空調(diào)不同，吸收式制冷使用的工質(zhì)通常是一種二元溶液，由沸點不同的兩種物質(zhì)所組成。其中低沸點的物質(zhì)為制冷劑，高沸點的物質(zhì)為吸收劑。因此，二元溶液又稱為制冷劑 —— 吸收劑工質(zhì)對。所謂二元溶液，是指兩種互不起化學(xué)作用的物質(zhì)組成的混合物。這種均勻混合物的各種物理性質(zhì)（如壓力、溫度、濃度等）在整個混合物中各處都完全一致，不能用純機械的沉淀或離心方式將它們分離成原組成物質(zhì)。 其制冷原理分為兩部分 二元溶液在發(fā)生器內(nèi)被熱源加熱沸騰，產(chǎn)生出制冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝為冷劑液體。液態(tài)冷劑經(jīng) U形管節(jié)流后進入蒸發(fā)器，經(jīng)蒸發(fā)器在低壓條件下噴淋，液態(tài)冷劑蒸發(fā)，吸收冷媒熱量，產(chǎn)生制冷效果。 發(fā)生器流出的濃溶液，經(jīng)熱交換器降溫、降壓后自流進入吸收器，與吸收器原溶液混合成為中間濃度的濃溶液。中間濃度溶液被吸收器泵輸送并噴淋，吸收從蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸汽變?yōu)橄∪芤?。稀溶液由發(fā)生器泵送達發(fā)生器，重新被熱源產(chǎn)生制冷劑蒸汽再次形成濃溶液，進入下一個循環(huán)周期。 總結(jié)： 綜合所述任何制冷設(shè)備都有四大部分 組成（壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置），制冷劑在制冷機內(nèi)通過物理狀態(tài)變化從而吸收或釋放熱量達到制冷或制熱的效果。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 13 第三章 制冷劑 制冷劑的歷史 第一階段 早期制冷劑及其優(yōu)缺點 早期的制冷劑（ 18301930 年） ， 1834 年帕金斯第一次開發(fā)蒸汽壓縮制冷循環(huán)，其制冷劑為二乙醚（乙基醚），后來又有 CO SO2 等作為制冷劑，然而它們多數(shù)是可燃的或有毒的，或者兩者兼有，甚至有很強的腐蝕性和不穩(wěn)定性，經(jīng)常發(fā)生事故。因此制冷劑的注意力轉(zhuǎn)向安全性能方面。 CO2（二氧化碳） 制冷劑的優(yōu)缺點 優(yōu)點、 1． CO2 是天然物質(zhì)， ODP=0， GWP=1。使用 CO2 作為制冷工質(zhì)，對大氣臭氧層沒有破壞作用，可以減少全球溫室效應(yīng)，來源廣泛，勿需回收，可以大大降低制冷劑替代成本，節(jié)約能源，從根本上解決化合物對環(huán)境的污染問題，具有良好的經(jīng)濟性。 CO2 安全無毒、不可燃，并具有良好的熱穩(wěn)定性，即使在高溫下也不會分解出有害的氣體。萬一泄漏對人體、食品、生態(tài)都無損害。 CO2 具有與制冷循環(huán)和設(shè)備相適應(yīng)的熱物性。分子量小，制冷能力大， 0℃的單位制冷量比常規(guī)制冷劑高 5～ 8 倍，因而對于相同冷負荷的制冷系統(tǒng)，壓縮機的尺寸可以明顯減小，重量減輕，整個系統(tǒng)非常緊湊；潤滑條件容易滿足，對制冷系統(tǒng)常見材料無腐蝕，可以改善開啟式壓縮機的密封性能，減少泄漏。 CO2 黏度小， 0℃ 時 CO2 飽和液體的運動黏度只是 NH3 的 %、 R12 的%[5]，流體的流動阻力小，傳熱性能比 CFC 類制冷劑更好，可以改善全封閉制冷壓縮機的散熱 。 缺點： 1． CO2 臨界壓力較高（ ），因此 CO2 跨臨界制冷循環(huán)的工作壓力較傳統(tǒng)的亞臨界兩相制冷循環(huán)的工作壓力高得多，約為傳統(tǒng)制冷工質(zhì) CFC或 HCFC 系統(tǒng)壓力的６～８倍 。 2． CO2 單級 壓縮跨臨界循環(huán)的性能系數(shù) COP 比相同溫度條件下的 R1 R2 R134a 等常規(guī)制冷劑的制冷性能系數(shù)都低。 第二階段 氟利昂階段及其優(yōu)缺點 1931 年梅杰雷從眾多碳氫化合物中選出 R12，隨后一系列鹵代烴 [3]制冷劑相繼出現(xiàn)，這些物質(zhì)性能優(yōu)良、無毒、不燃，能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域，顯著地改善了制冷劑的性能。幾種制冷劑在空調(diào)中變得很普遍，包括 CFC1 CFC1 CFC11CFC114 和 HCFC22。到 1970 年代中期，對臭氧層變薄的關(guān)注浮出水面。這導(dǎo)致了 1987 年蒙特利爾議定書的通過，議定書要 求淘汰 CFC 和 HCFC 族。新的解決方案是開發(fā) HFC 族，來擔(dān)當制冷劑的主要角色。 HCFC 族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 14 氟利昂制冷劑的優(yōu)缺點： 常見的氟利昂制冷劑有 氟利昂 12（ CF2CL2， R12）、 氟利昂 13（ 分子式 CClF3）、氟利昂 22（ CHF2CL， R22） 、 氟里昂 502（ R502） 、 氟利昂 134a（ C2H2F4， R134a） 、氟利昂 R407C、 氟利昂 R410A、 氟利昂 R600a（ C4H10） 。 氟利昂 12（ CF2CL2， R12） 氟利昂 12 是 氟利昂制冷劑 中應(yīng)用較多的一種， CFC 制冷劑 ，主要以中、小型食品庫、家 用電冰箱 以及水、路冷藏運輸?shù)戎评溲b置中被廣泛采用。 R12 具有較好的熱力學(xué)性能，冷藏壓力較低，采用風(fēng)冷或自然冷凝壓力約 。R12 的標準蒸發(fā)溫度為 29℃ ，屬中溫制冷劑，用于中、小 型活塞式壓縮機 可獲得 70℃ 的低溫。而對 大型離心式壓縮機 可獲得 80℃ 的低溫。 電冰箱 的代替冷媒R134a。 氟利昂 13 氟利昂 13， 分子式 CClF3，分子量 。學(xué)名三氟一氯甲烷。熔點 182℃ 、沸點 82℃ 、密度（ 130℃ ） 克 /厘米 3。無色氣體 [2]。 氟利昂 22（ CHF2CL， R22） HCFC 制冷劑，是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以家用空調(diào)和 低溫冰箱 中采用。 R22 的熱力學(xué)性能與氨相近。標準氣化溫度為 ℃ ，通常冷凝壓力不超過 。 R22 不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。 R22 的單位容積比R12 約高 60%，其低溫時單位容積制冷量和飽和壓力均高于 R12 和氨。對大型空調(diào)冷水機組的冷媒大都采用 R134a 來代替。 氟里昂 502（ R502） R502 是由 R12． R22 以 %和 %的百分比混合而成的共沸溶液。 R502與 R115． R22 相比具有更好的 熱力學(xué)性能，更適用于低溫。 R502 的標準蒸發(fā)溫度為 ℃ ，正常工作壓力與 R22相近。在相同的工況下的單位容積制冷量比R22 大，但排氣溫度卻比 R22 低。 R502 用于全封閉、半封閉或某些中、小制冷裝置，其蒸發(fā)溫度可低達 55℃ 。 R502 在冷藏柜中使用較多。 氟利昂 R600a（ C4H10） 氟利昂 R600a（ C4H10） 即 2甲基丙烷 (異丁烷 )，屬于 CH 類 制冷劑 A3 類物質(zhì)，充灌量很少時可用作冰箱制冷劑，具有節(jié)能、低噪、對大氣無破壞的優(yōu)勢，但其易燃、易爆、安全性差。 氟利昂制冷劑 是一種透明、無味、低毒 、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。 氟利昂 134a（ C2H2F4， R134a） 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 15 氟利昂 134a 是一種較新型的制冷劑， HFC 制冷劑，其蒸發(fā)溫度為 ℃ 。它的主要熱力學(xué)性質(zhì)與 R12 相似，不會破壞空氣中的臭氧層，是鼓吹的環(huán)保冷媒，但會 造成溫室效應(yīng) 。是比較理想的 R12 替代制冷劑。 氟利昂 R407C 氟利昂 R407C 是一種新型環(huán)保制冷劑， HFC 制冷劑，由二氟甲烷 R32(CH2F2)，五氟 乙烷 R125(C2HF5)，四氟乙烷 R134a(C2H2F4)以 23%， 25%， 52%的質(zhì)量百分比混合而成的非共沸制冷劑，溫度滑移較高。 氟利昂 R410A 氟利昂 R410A 是一種新型環(huán)保制冷劑， HFC 制冷劑，由二氟甲烷 R32(CH2F2)，五氟乙烷 R125(C2HF5)以 50%， 50%的質(zhì)量百分比混合而成的非 (近 )共沸制冷劑，溫度滑移較小，發(fā)生相變時兩組分比例基本保持恒定，物性接近單組分制冷劑。工作壓力為普通 R22 空調(diào)的 倍左右，制冷（熱）效率更高，不破壞臭氧層。另外，采用新冷媒的空調(diào)在性能方面也會有一定的提高。 R410A 是目前為止國際公認的用來替代 R22 最合適的的冷媒，并在歐美， 日本 等國家得到普及。 優(yōu)點： 氟利昂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有不燃、低毒、介電常數(shù)低、 臨界溫度 高、易液化等特性 。 缺點： 大部分 氟利昂難以分解，如若排放到大氣內(nèi)，會破壞臭氧層，引起臭氧層空洞。 氟利昂對水的 溶解性 小，制冷裝置中進入水分后會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的 “冰堵 ”，堵塞節(jié)流閥或管道 。 氟利昂置換方法 ： 置換法 主要用于生產(chǎn) R11． R12． R22． R21． R13． R113和 R114 等。此法有液相法和氣相法兩種： ①液相法技術(shù)較成熟， 溫度易控制，副產(chǎn)物少，是工業(yè)上采用的主要方法。所用的 鹵化 銻催化劑（ 固體催化劑 ）壽命也較長（約 1～ 2 年，每 2～ 3 個月需進行一次再生和補充）。根據(jù)原料和目的產(chǎn)品的不同而采取不同的反應(yīng)溫度 (一般為 45～ 200℃ )和壓力 (最高可達 )，以促使反應(yīng)在均相下進行。不同的氯代烴原料可以制得不同的氟化合物，如以 四氯化碳 為原料，可以生產(chǎn) R11