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制冷劑又稱制冷工質(zhì),在南方一些地區(qū)俗稱雪種。它是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過(guò)其本身的狀態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)(水或空氣等)的熱量而汽化,在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。
到現(xiàn)在為止使用的制冷劑已達(dá)70~80種,并正在不斷發(fā)展增多。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種。其中被廣泛采用的只有以下幾種:
1.氨(代號(hào):R717)
氨是目前使用廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃,標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-33.3℃,在常溫下冷凝壓力一般為1.1~1.3MPa,即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達(dá)30℃時(shí)也絕不可能超過(guò)1.5MPa。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為520kcal/m3。
氨有很好的吸水性,即使在低溫下水也不會(huì)從氨液中析出而凍結(jié),故系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對(duì)鋼鐵不起腐蝕作用,但氨液中含有水分后,對(duì)銅及銅合金有腐蝕作用,且使蒸發(fā)溫度稍許提高。因此,氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料,并規(guī)定氨中含水量不應(yīng)超過(guò)0.2%。
氨的臨界溫度較高(tkr=132℃),汽化潛熱大,在大氣壓力下為1164KJ/Kg,標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位容積制冷量也大,氨壓縮機(jī)尺寸可以較小。
純氨對(duì)潤(rùn)滑油無(wú)不良影響,但有水分時(shí),會(huì)降低冷凍油的潤(rùn)滑作用。氨在潤(rùn)滑油中不易溶解,故要在裝置中設(shè)置油分離器,減少潤(rùn)滑油進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器,防止熱交換表面被油污染后傳熱性能降低。
純氨對(duì)鋼鐵無(wú)腐蝕作用,但當(dāng)氨中含有水分時(shí)將腐蝕銅和銅合金(磷青銅除外),故在氨制冷系統(tǒng)中對(duì)管道及閥件均不采用銅和銅合金。
液氨透明無(wú)色,氨蒸氣無(wú)色,有強(qiáng)烈的刺激臭味。氨對(duì)人體有較大的毒性,當(dāng)氨液飛濺到皮膚上時(shí)會(huì)引起凍傷。當(dāng)空氣中氨蒸氣的容積達(dá)到0.5-0.6%時(shí)可引起爆炸。故機(jī)房?jī)?nèi)空氣中氨的濃度不得超過(guò)0.02mg/L。
氨在常溫下不易燃燒,加熱至350℃時(shí),分解為氮和氫氣,氫氣與空氣中的氧氣混合后會(huì)發(fā)生爆炸。與空氣混合的體積分?jǐn)?shù)在11%-14%時(shí)即可燃燒。在16%-25%時(shí)遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時(shí),人在其中停留半小時(shí)就會(huì)中毒。
氨極溶于水,0℃時(shí)每升水能溶解130升氨氣。一般規(guī)定液氨中含水量低于0.2%。
氨的比重和粘度小,放熱系數(shù)高,價(jià)格便宜,易于獲得。但是,氨有較強(qiáng)的毒性和可燃性。若以容積計(jì),當(dāng)空氣中氨的含量達(dá)到0.5%~0.6%時(shí),人在其中停留半個(gè)小時(shí)即可中毒,達(dá)到11%~13%時(shí)即可點(diǎn)燃,達(dá)到16%時(shí)遇明火就會(huì)爆炸。因此,氨制冷機(jī)房必須注意通風(fēng)排氣,并需經(jīng)常
冰箱
排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。
總上所述,氨作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)是:易于獲得、價(jià)格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動(dòng)阻力小,泄漏時(shí)易發(fā)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是:有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸,對(duì)銅及銅合金有腐蝕作用。
2.氟利昂-12(代號(hào):R12)
R12為烷烴的鹵代物,學(xué)名二氟二氯甲烷,分子式為CF2Cl2。它是我國(guó)中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29.8℃,冷凝壓力一般為0.78~0.98MPa,凝固溫度為-155℃,單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為288kcal/m3。
R12是一種無(wú)色、透明、沒有氣味,幾乎無(wú)毒性、不燃燒、不爆炸,很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過(guò)80%時(shí)才會(huì)使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時(shí),則分解出對(duì)人體有害的氣體。
R12能與任意比例的潤(rùn)滑油互溶且能溶解各種有機(jī)物,但其吸水性極弱。因此,在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器,而裝設(shè)干燥器。同時(shí)規(guī)定R12中含水量不得大于0.0025%,系統(tǒng)中不能用一般天然橡膠作密封墊片,而應(yīng)采用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則,會(huì)造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。
3.氟利昂-22(代號(hào):R22)
R22也是烷烴的鹵代物,學(xué)名二氟一氯甲烷,分子式為CHClF2,標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為-41℃,凝固溫度約為-160℃,冷凝壓力同氨相似,單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為454kcal/m3。
R22的許多性質(zhì)與R12相似,但化學(xué)穩(wěn)定性不如R12,毒性也比R12稍大。但是,R22的單位容積制冷量卻比R12大的多,接近于氨。當(dāng)要求-40~-70℃的低溫時(shí),利用R22比R12適宜,故發(fā)文時(shí)R22被廣泛應(yīng)用于-40~-60℃的雙級(jí)壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。
4.R-134a(代號(hào):R134a)
分子式 : CH 2 FCF 3 (四氟乙烷) ,分子量:102.03
沸點(diǎn) :-26.26℃ , 凝固點(diǎn) :-96.6°C ,臨界溫度 :101.1 ℃ ,臨界壓力:4067kpa
飽和液體密度 :25℃ , 1.207g/cm 3 ,液體比熱 :25℃ , 1.51KJ/(Kg·℃)
溶解度( 水中, 25℃ ) :0.15% ,臨界密度 :0.512g/cm3
破壞臭氧潛能值( ODP ) :0 , 全球變暖系數(shù)值( GWP ) :0.29
沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛能 :215 kJ/kg
質(zhì)量指標(biāo) : 純度 ≥ 99.9 % ,水份PPm≤ 0.0010,酸度 PPm≤ 0.00001 ,蒸發(fā)殘留物PPm≤ 0.01
R134a作為R12的替代制冷劑,它的許多特性與R12很相像。
R134a的毒性非常低,在空氣中不可燃,安全類別為A1,是很安全的制冷劑。
R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好,然而由于它的溶水性比R22高,所以對(duì)制冷系統(tǒng)不利,即使有少量水分存在,在潤(rùn)滑油等的作用下,將會(huì)產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳,將對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕作用,或產(chǎn)生“鍍銅”作用,所以R134a對(duì)系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對(duì)鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,僅對(duì)鋅有輕微的作用。
R134a 是發(fā)文時(shí)國(guó)際公認(rèn)的替代 CFC-12 的主要制冷工質(zhì)之一,常用于車用空調(diào),商業(yè)和工業(yè)用制冷系統(tǒng),以及作為發(fā)泡劑用于硬塑料保溫材料生產(chǎn),也可以用來(lái)配置其他混合致冷劑,如 R 404a 和 R 407c 等。
5.R-404A制冷劑
物化特性:R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑,常溫常壓下為無(wú)色氣體,貯存在鋼瓶?jī)?nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ,因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途:R404A 主要用于替代 R22 和 R502 ,具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點(diǎn),大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。
6.R-410A制冷劑
物化特性:常溫常壓下, R410A 是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑,無(wú)色氣體,貯存在鋼瓶?jī)?nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ,因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。
主要用途:大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。
7.混合共沸制冷劑,發(fā)文不公開配方,用在復(fù)疊式制冷機(jī)中,在空氣冷凝的前提下,蒸發(fā)溫度可以達(dá)到-150度左右
8.碳?xì)渲评鋭┲饕枪?jié)能和環(huán)保這兩大優(yōu)點(diǎn);節(jié)能方面:用R433b的空調(diào)要比用R134,R22的空調(diào)節(jié)省能耗。環(huán)保方面:碳?xì)渲评鋭儆谔烊还べ|(zhì),因此對(duì)大氣無(wú)污染、對(duì)臭氧層無(wú)破壞。