【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在制冷裝置中，不斷循環(huán)以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)，稱為制冷劑。用來(lái)輸送制冷裝置產(chǎn)生的冷量的中間物質(zhì)，稱為載冷劑。本節(jié)介紹壓縮式制冷常用制冷劑以及常用載冷劑的基本知識(shí)。一、壓縮式制冷常用制冷劑(一)制冷劑的種類與代號(hào)制冷劑采用其英文單詞Refrigerant的首字母R作總代號(hào)。為了避免書寫分子式的麻煩，在字母R的后面用數(shù)字來(lái)區(qū)分不同的制冷劑。壓縮式制冷用制冷劑，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為四類：1．無(wú)機(jī)化合物現(xiàn)在用得最多的是氨（NH3），代號(hào)為R717。第一個(gè)數(shù)字表示無(wú)機(jī)化合物，其余兩個(gè)數(shù)字表示該物質(zhì)分子量的整數(shù)。（如蒸汽噴射式制冷用水作制冷劑，按上述規(guī)定，水的代號(hào)就是R718）。2．氟利昂（Freon）氟利昂是烷烴的鹵化物，其分子通式為CmHnFxClyBrz。有兩種：R12（國(guó)內(nèi)習(xí)用F12）的分子式為CF2Cl2；R22（國(guó)內(nèi)習(xí)用F22）的分子式為CHF2Cl。（二氟一氯甲烷）3．多元混合溶液多元混合溶液又稱混合制冷劑，是由兩種或兩種以上的氟利昂組成的混合物，混合的目的是為了充分利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，改善耗能指標(biāo)，擴(kuò)大它的溫度使用范圍。混合制冷劑有共沸溶液和非共沸溶液之分。共沸溶液在固定壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí)，其蒸發(fā)溫度或冷凝溫度恒定不變，而且它的氣相和液相具有相同的成分。目前用得較多的有R500（由R12和R152a組成，R12占%）、R501(由R22和R12組成，R22占75%)等。共沸溶液與它的組成成分比較，在相同的工作條件下，蒸發(fā)溫度降低，制冷量增大，壓縮機(jī)排氣溫度降低，熱和化學(xué)穩(wěn)定性好。非共沸溶液在固定壓力下蒸發(fā)和冷凝時(shí)，它的蒸發(fā)溫度或冷凝溫度不能保持恒定，而且在飽和狀態(tài)下氣液兩相的組成也不相同。采用非共沸溶液作工質(zhì)的制冷裝置，其冷凝壓力較低，蒸發(fā)溫度較高，循環(huán)耗功量較小，而冷凝器排放的熱量較多。4．碳?xì)浠衔锍Ｓ米髦评鋭┑奶細(xì)浠衔镉屑淄椤⒁彝?、丙烷及乙烯、丙烯等。碳?xì)浠衔锬壳岸鄳?yīng)用于石油及石油化工工業(yè)中作制冷劑。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度（在1個(gè)大氣壓力下的蒸發(fā)溫度）與常溫下的冷凝壓力范圍不同，又可把各種制冷劑區(qū)分為高溫低壓制冷劑、中溫中壓制冷劑和低溫高壓制冷劑三類。見下表：13類別ts(℃)環(huán)境溫度在30℃時(shí)的冷凝壓力（kPa）制冷劑舉例高溫制冷劑（或稱低壓制冷劑0約300，如R11在冷凝溫度為50℃時(shí)的冷凝壓力為R1R11R11R21中溫制冷劑（或稱中壓制冷劑60~0約在1000~3000,如在冷凝溫度為55℃時(shí)的冷凝壓力,R12為,R22的為R1R2R71R14R502低溫制冷劑（或稱高壓制冷劑60約3000R1R1R50烷、烯(二)對(duì)制冷劑的要求1．熱力學(xué)性質(zhì)(1)在大氣壓力下制冷劑的蒸發(fā)溫度要低，這是一個(gè)必要條件，以獲得較低的致冷溫度。(2)壓力適中。在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的壓力最好和大氣壓力相近，并稍高于大氣壓力，因?yàn)楫?dāng)蒸發(fā)器中制冷劑的的壓力低于大氣壓時(shí)，外部的空氣就可能從不密封處滲入制冷系統(tǒng)，將影響換熱器的傳熱效果，增大壓縮機(jī)的耗功量；對(duì)易燃易爆的制冷劑還可能引起爆炸。為了減小制冷設(shè)備承受的壓力，降低對(duì)設(shè)備制造材料的強(qiáng)度要求和制造成本，避免制冷劑向外滲漏，減少密封的困難等，制冷劑在常溫下的冷凝壓力不應(yīng)過(guò)高，一般要求不超過(guò)12~16bar。為提高壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，減小壓縮機(jī)的耗功量，并降低壓縮機(jī)的排氣溫度，以利于潤(rùn)滑，要求制冷劑在給定的溫度條件下，對(duì)應(yīng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力比較小，絕熱指數(shù)也比較小。(3)臨界溫度頗高于環(huán)境大氣溫度，凝固溫度要低。便于用一般冷卻介質(zhì)（水或空氣）進(jìn)行冷卻。2．物理化學(xué)性質(zhì)(1)導(dǎo)熱系數(shù)和放熱系數(shù)要高，這樣能提高蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱效率和減少它們的傳熱面積。(2)制冷劑的粘度和密度應(yīng)盡可能小，這樣可減少制冷劑在制冷裝置中流動(dòng)時(shí)的阻力，降低壓縮機(jī)的能耗或縮小流道管徑。(3)具有一定的吸水性。當(dāng)制冷系統(tǒng)中滲進(jìn)極少的水分時(shí)，雖會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)溫度升高，但不致在低溫下產(chǎn)生“冰塞”而影響制冷系統(tǒng)的正常進(jìn)行。(3)具有化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫下不分解，不易燃燒，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，對(duì)金屬和其它材料（如橡膠）無(wú)腐蝕和侵蝕作用。(4)溶解于油的性質(zhì)。制冷劑與油無(wú)限溶解時(shí)，可使?jié)櫥碗S制冷劑滲透入壓縮機(jī)各部件，對(duì)潤(rùn)滑有利；并且在換熱器的換熱面上不易形成油膜阻礙傳熱，對(duì)換熱也有利；但是，這會(huì)稀釋潤(rùn)滑油和提高蒸發(fā)溫度，并使制冷劑沸騰汽化時(shí)泡沫增多，造成蒸發(fā)器中形成蒸發(fā)器中液面不穩(wěn)定又不利。14溫度(℃)絕對(duì)壓力(Pa)比容焓汽化熱(kJ/kg)熵液體3(dm/kg)蒸汽3(m/kg)液體(kJ/kg)蒸汽(kJ/kg)液體(kJ/kgK)蒸汽(kJ/kgK)40104950381150703612594034137610321501103016348028177760261929902420922022226480202448301826429016284930143067801232989010354300制冷劑標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸騰溫度℃臨界溫度℃臨界壓力bar臨界比容標(biāo)準(zhǔn)氣壓下凝固溫度℃水R12R22制冷劑只微溶于油時(shí)，蒸發(fā)溫度較為穩(wěn)定，制冷劑與油易于分離是有利的；而在換熱面上易形成難于清除的油膜阻礙偉熱又是不利的。因此，只能根據(jù)具體情況權(quán)衡利弊加以選擇，或增加附屬設(shè)備以抑制或減少不利的一面。(5)良好的絕緣性能。電動(dòng)機(jī)的線圈是與制冷劑及潤(rùn)滑油直接接觸的。因此制冷劑應(yīng)具有良好的絕緣性能。此外，若含有微量雜質(zhì)如灰塵等，都會(huì)使其絕緣電組顯著下降，困而使進(jìn)行閉式壓縮機(jī)的漏電增加。(三)常用制冷劑目前，房間空調(diào)器一般用R22作制冷劑，電冰箱一般用R12作制冷劑。R22是一種很安全的中溫制冷劑，但毒性比R12稍大，與明火接觸，它會(huì)分解產(chǎn)生有毒的光氣；與鐵共存的情況下，若溫度上升到550℃，就開始分解。水在R22中的溶解度要比在R12中的溶解度大二三十倍，而且水與R22反應(yīng)后的生成物同樣會(huì)腐蝕金屬，因此，R22中的含水量應(yīng)控制在25106以內(nèi)。R22在飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)見表211。表211 R22飽和狀態(tài)下的熱力性質(zhì)1583800606407230443584024659400497590253083045657106602280864059010680700127226501476650016812290188600802090993022961890241016000261072300281130900301191900321255200341321000361389200381460100401533500421609700441688500461770200481854800501942300522032800542126500562223200582323200602426600二、載冷劑載冷劑又稱冷媒，用于向被間接冷卻的物體輸送制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量。為提高載冷量、增強(qiáng)傳熱及減小流動(dòng)阻力，從而減小設(shè)備的尺寸重量和降低能耗，要求載冷劑的比熱和換熱系數(shù)要大，而粘度和密度要小。此外，還要求載冷劑的凝固點(diǎn)要低，揮發(fā)性和腐蝕性要小，不易燃燒，無(wú)毒無(wú)臭，對(duì)人16無(wú)害，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且價(jià)格低廉，易于獲得。在空氣調(diào)節(jié)中，常用水、空氣和鹽水作為載冷劑。顯然，水是一種較理想的載冷劑，但水只適用于溫度范圍在0℃以上的工況。當(dāng)致冷溫度要求在0℃以下時(shí)，可使用鹽水（氯化鈣或氯化鈉的水溶液）作載冷劑，鹽水的凝固溫度隨濃度的增加而降低，選擇鹽水的濃度時(shí)，一般使對(duì)應(yīng)的鹽水凝固點(diǎn)比制冷系統(tǒng)制冷劑的蒸發(fā)溫度低至6~8℃。但鹽水對(duì)金屬的腐蝕性強(qiáng)，腐蝕程度與鹽水中的含氧量相關(guān)，而氧主要來(lái)自空氣，應(yīng)盡量減少鹽水與空氣的接觸?？諝庾鬏d冷劑有很多優(yōu)點(diǎn)，但是由于它的比熱小，所以只有對(duì)空氣直接冷卻時(shí)才采用它，如房間空調(diào)器。三、冷凍油壓縮機(jī)所有運(yùn)動(dòng)零部件的磨合面，必須用潤(rùn)滑油加以潤(rùn)滑，以減少磨損。制冷壓縮機(jī)所使用的潤(rùn)滑油叫做冷凍機(jī)油，簡(jiǎn)稱冷凍油。冷凍油還把磨合面的摩擦熱及磨屑帶走，從而限制了壓縮機(jī)的溫升，改善了壓縮機(jī)的工作條件。壓縮機(jī)活塞與氣缸壁、軸封磨合面間的油膜，不僅有潤(rùn)滑作用，而且還有密封作用，可阻擋制冷劑的泄漏。（一）冷凍油的性能與要求冷凍油與制冷劑有很強(qiáng)的互溶性，并隨制冷劑進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器，因此，冷凍油不但要對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起潤(rùn)滑和冷卻作用，而且不能對(duì)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。所以，冷凍油的物理、化學(xué)、熱力性質(zhì)應(yīng)滿足下列要求：1．粘度適當(dāng)。粘度是表示流體粘滯性大小的物理量。粘度分為動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度兩種，粘度隨溫度的升高而降低，隨壓力的上升而增大。粘度是冷凍油的一項(xiàng)主要性能指標(biāo)，因此，冷凍油通常是以運(yùn)動(dòng)粘度值來(lái)劃分牌號(hào)的。不同制冷劑要使用不同粘度（標(biāo)號(hào)）的冷凍油。如R12與冷凍油互溶性強(qiáng)，使冷凍油變稀，應(yīng)使用粘度較高的冷凍油。制冷系統(tǒng)工作溫度低，應(yīng)使用粘度低的冷凍油；制冷系統(tǒng)工作溫度高，應(yīng)使用粘度高的冷凍油。轉(zhuǎn)速高的往復(fù)式壓縮機(jī)及旋轉(zhuǎn)式壓縮’機(jī)應(yīng)使用粘度高的冷凍油。2．濁點(diǎn)低于蒸發(fā)溫度。冷凍油中殘留有微量的石蠟。當(dāng)溫度降到某一值時(shí)，石蠟就開始析出，這時(shí)的溫度稱為濁點(diǎn)。冷凍油的濁點(diǎn)必須低于制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)溫度，因?yàn)槔鋬鲇团c制冷劑互相溶解，并隨著制冷劑的循環(huán)而流經(jīng)制冷系統(tǒng)的各有關(guān)部分，冷凍油析出石蠟后，會(huì)堵塞節(jié)流閥孔等狹窄部位，或存積在蒸發(fā)器盤管的內(nèi)表面，使傳熱效果變差。3．凝固點(diǎn)足夠低。冷凍油失去流動(dòng)性時(shí)的溫度稱為凝固點(diǎn)，凝固點(diǎn)總比濁點(diǎn)低。冷凍油的凝固點(diǎn)必須足夠低，以R1R22為制冷劑的壓縮機(jī)，其冷凍油的凝固點(diǎn)應(yīng)分別低于一30～一40℃、一55C。冷凍油中溶入制冷劑后，其凝固點(diǎn)會(huì)降低。如冷凍油中溶入R22后，其凝固點(diǎn)會(huì)比純油時(shí)降低15～30℃。4。閃點(diǎn)足夠高。冷凍油蒸汽與火焰接觸時(shí)發(fā)生閃火的最低溫度，叫做冷凍油的閃點(diǎn)。冷凍油的閃點(diǎn)應(yīng)比壓縮機(jī)的排氣溫度高20～30℃，以免冷凍油分解、結(jié)炭，使?jié)櫥阅芎兔芊庑阅軔夯?。使用R12或R22為制冷劑的壓縮機(jī)，其冷凍油閃點(diǎn)應(yīng)在160C以上；而在熱帶等高溫環(huán)境（50℃左右）下使用的空調(diào)器，其冷凍油閃點(diǎn)宜在190℃以上。5．化學(xué)穩(wěn)定性好。冷凍油在與制冷劑、金屬共存的系統(tǒng)中，若溫度比較高，則在金屬的催化作用下，會(huì)起分解、聚合、氧化等化學(xué)反應(yīng)，生成具有腐蝕作用的酸。因此，化學(xué)穩(wěn)定性好的冷凍油，其含酸值比較低。各種牌號(hào)冷凍油的允許酸值表212。17牌號(hào)項(xiàng)目HD13HD18HD25HD30HD40運(yùn)動(dòng)粘度（50℃）(cSt)11~1518~2225~2930~35≥40凝固點(diǎn)（℃）≤40≤40≤40≤40≤40閃點(diǎn)（℃）≥160≥160≥170≥180≥190酸值（mgKOH/g油）≤≤≤≤≤機(jī)械雜質(zhì)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)表212 國(guó)產(chǎn)冷凍油主要性能指標(biāo)6．雜質(zhì)含量低。制冷劑、冷凍油溶液中若混入微量水分，則會(huì)加速該溶液的酸化作用，使制冷系統(tǒng)出現(xiàn)有害的鍍銅現(xiàn)象，并使壓縮機(jī)的電機(jī)絕緣性能降低。因此，1kg冷凍油中含水量應(yīng)低于40mg。冷凍油在生產(chǎn)過(guò)程中雖然經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的脫水處理，但它有很強(qiáng)的吸水性，因此，