【文章內容簡介】 在制冷裝置中，不斷循環(huán)以實現(xiàn)制冷的工作物質，稱為制冷劑。用來輸送制冷裝置產(chǎn)生的冷量的中間物質，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。一、壓縮式制冷常用制冷劑(一)制冷劑的種類與代號制冷劑采用其英文單詞Refrigerant的首字母R作總代號。為了避免書寫分子式的麻煩，在字母R的后面用數(shù)字來區(qū)分不同的制冷劑。壓縮式制冷用制冷劑，按其化學結構分為四類：1．無機化合物現(xiàn)在用得最多的是氨（NH3），代號為R717。第一個數(shù)字表示無機化合物，其余兩個數(shù)字表示該物質分子量的整數(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（國內習用F12）的分子式為CF2Cl2；R22（國內習用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)有結構的壓縮機，改善耗能指標，擴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，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，壓縮機排氣溫度降低，熱和化學穩(wěn)定性好。非共沸溶液在固定壓力下蒸發(fā)和冷凝時，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．碳氫化合物常用作制冷劑的碳氫化合物有甲烷、乙烷、丙烷及乙烯、丙烯等。碳氫化合物目前多應用于石油及石油化工工業(yè)中作制冷劑。根據(jù)標準蒸發(fā)溫度（在1個大氣壓力下的蒸發(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)對制冷劑的要求1．熱力學性質(1)在大氣壓力下制冷劑的蒸發(fā)溫度要低，這是一個必要條件，以獲得較低的致冷溫度。(2)壓力適中。在蒸發(fā)器內制冷劑的壓力最好和大氣壓力相近，并稍高于大氣壓力，因為當蒸發(fā)器中制冷劑的的壓力低于大氣壓時，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，增大壓縮機的耗功量；對易燃易爆的制冷劑還可能引起爆炸。為了減小制冷設備承受的壓力，降低對設備制造材料的強度要求和制造成本，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過高，一般要求不超過12~16bar。為提高壓縮機的輸氣系數(shù)，減小壓縮機的耗功量，并降低壓縮機的排氣溫度，以利于潤滑，要求制冷劑在給定的溫度條件下，對應的冷凝壓力和蒸發(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（水或空氣）進行冷卻。2．物理化學性質(1)導熱系數(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盡可能小，這樣可減少制冷劑在制冷裝置中流動時的阻力，降低壓縮機的能耗或縮小流道管徑。(3)具有一定的吸水性。當制冷系統(tǒng)中滲進極少的水分時，雖會導致蒸發(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)的正常進行。(3)具有化學穩(wěn)定性，在高溫下不分解，不易燃燒，無爆炸危險，對金屬和其它材料（如橡膠）無腐蝕和侵蝕作用。(4)溶解于油的性質。制冷劑與油無限溶解時，可使?jié)櫥碗S制冷劑滲透入壓縮機各部件，對潤滑有利；并且在換熱器的換熱面上不易形成油膜阻礙傳熱，對換熱也有利；但是，這會稀釋潤滑油和提高蒸發(fā)溫度，并使制冷劑沸騰汽化時泡沫增多，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制冷劑標準大氣壓下的沸騰溫度℃臨界溫度℃臨界壓力bar臨界比容標準氣壓下凝固溫度℃水R12R22制冷劑只微溶于油時，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)具體情況權衡利弊加以選擇，或增加附屬設備以抑制或減少不利的一面。(5)良好的絕緣性能。電動機的線圈是與制冷劑及潤滑油直接接觸的。因此制冷劑應具有良好的絕緣性能。此外，若含有微量雜質如灰塵等，都會使其絕緣電組顯著下降，困而使進行閉式壓縮機的漏電增加。(三)常用制冷劑目前，房間空調器一般用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反應后的生成物同樣會腐蝕金屬，因此，R22中的含水量應控制在25106以內。R22在飽和狀態(tài)下的熱力性質見表211。表211 R22飽和狀態(tài)下的熱力性質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、增強傳熱及減小流動阻力，從而減小設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要低，揮發(fā)性和腐蝕性要小，不易燃燒，無毒無臭，對人16無害，化學性質穩(wěn)定，且價格低廉，易于獲得。在空氣調節(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。當致冷溫度要求在0℃以下時，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，一般使對應的鹽水凝固點比制冷系統(tǒng)制冷劑的蒸發(fā)溫度低至6~8℃。但鹽水對金屬的腐蝕性強，腐蝕程度與鹽水中的含氧量相關，而氧主要來自空氣，應盡量減少鹽水與空氣的接觸?？諝庾鬏d冷劑有很多優(yōu)點，但是由于它的比熱小，所以只有對空氣直接冷卻時才采用它，如房間空調器。三、冷凍油壓縮機所有運動零部件的磨合面，必須用潤滑油加以潤滑，以減少磨損。制冷壓縮機所使用的潤滑油叫做冷凍機油，簡稱冷凍油。冷凍油還把磨合面的摩擦熱及磨屑帶走，從而限制了壓縮機的溫升，改善了壓縮機的工作條件。壓縮機活塞與氣缸壁、軸封磨合面間的油膜，不僅有潤滑作用，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的互溶性，并隨制冷劑進入冷凝器和蒸發(fā)器，因此，冷凍油不但要對運動部件起潤滑和冷卻作用，而且不能對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。所以，冷凍油的物理、化學、熱力性質應滿足下列要求：1．粘度適當。粘度是表示流體粘滯性大小的物理量。粘度分為動力粘度和運動粘度兩種，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主要性能指標，因此，冷凍油通常是以運動粘度值來劃分牌號的。不同制冷劑要使用不同粘度（標號）的冷凍油。如R12與冷凍油互溶性強，使冷凍油變稀，應使用粘度較高的冷凍油。制冷系統(tǒng)工作溫度低，應使用粘度低的冷凍油；制冷系統(tǒng)工作溫度高，應使用粘度高的冷凍油。轉速高的往復式壓縮機及旋轉式壓縮’機應使用粘度高的冷凍油。2．濁點低于蒸發(fā)溫度。冷凍油中殘留有微量的石蠟。當溫度降到某一值時，石蠟就開始析出，這時的溫度稱為濁點。冷凍油的濁點必須低于制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)溫度，因為冷凍油與制冷劑互相溶解，并隨著制冷劑的循環(huán)而流經(jīng)制冷系統(tǒng)的各有關部分，冷凍油析出石蠟后，會堵塞節(jié)流閥孔等狹窄部位，或存積在蒸發(fā)器盤管的內表面，使傳熱效果變差。3．凝固點足夠低。冷凍油失去流動性時的溫度稱為凝固點，凝固點總比濁點低。冷凍油的凝固點必須足夠低，以R1R22為制冷劑的壓縮機，其冷凍油的凝固點應分別低于一30～一40℃、一55C。冷凍油中溶入制冷劑后，其凝固點會降低。如冷凍油中溶入R22后，其凝固點會比純油時降低15～30℃。4。閃點足夠高。冷凍油蒸汽與火焰接觸時發(fā)生閃火的最低溫度，叫做冷凍油的閃點。冷凍油的閃點應比壓縮機的排氣溫度高20～30℃，以免冷凍油分解、結炭，使?jié)櫥阅芎兔芊庑阅軔夯?。使用R12或R22為制冷劑的壓縮機，其冷凍油閃點應在160C以上；而在熱帶等高溫環(huán)境（50℃左右）下使用的空調器，其冷凍油閃點宜在190℃以上。5．化學穩(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，會起分解、聚合、氧化等化學反應，生成具有腐蝕作用的酸。因此，化學穩(wěn)定性好的冷凍油，其含酸值比較低。各種牌號冷凍油的允許酸值表212。17牌號項目HD13HD18HD25HD30HD40運動粘度（50℃）(cSt)11~1518~2225~2930~35≥40凝固點（℃）≤40≤40≤40≤40≤40閃點（℃）≥160≥160≥170≥180≥190酸值（mgKOH/g油）≤≤≤≤≤機械雜質無無無無無表212 國產(chǎn)冷凍油主要性能指標6．雜質含量低。制冷劑、冷凍油溶液中若混入微量水分，則會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，并使壓縮機的電機絕緣性能降低。因此，1kg冷凍油中含水量應低于40mg。冷凍油在生產(chǎn)過程中雖然經(jīng)過嚴格的脫水處理，但它有很強的吸水性，因此，