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环保冷媒碳氢制冷剂,中炼能源科普
来源: | 作者:Eva | 发布时间: 2022-06-14 | 509 次浏览 | 分享到:

前期中炼能源也跟大家说过很多次关于制冷剂的小常识,制冷剂原理,制冷剂使用方法,制冷剂种类等。南京中炼能源主要产品包括异丁烷R600a、丙烷R290、丙烯R1270、异戊烷R601a、环戊烷等碳氢制冷剂、发泡剂,是当今环保制冷剂的产品。

简单地说,气液两相制冷剂在蒸发器蒸发制冷吸热,成为气态制冷剂后,被压缩机压缩,成为高温高压气态制冷剂,经冷凝器冷凝为液态制冷剂,通过膨胀阀后再去蒸发器。一句话,制冷剂将蒸发室热量搬到冷凝器处排放。

制冷剂的种类也有多种,在压缩式制冷机中氨,氟利昂,烃类是大家广泛使用的,制冷剂分为氟利昂,碳氢化合物制冷剂,无机化合物制冷剂,共沸混合物制冷剂。

共沸制冷剂在一定压力下蒸发时有一定的蒸发温度,且比单组分低,在一定的蒸发温度下,单位容积制冷量比单一工质容积制冷量大,可使压缩机排气温度降低,化学稳定性比单工质好,全封闭压缩机的电机绕组温升小,一定情况下可增大COP,泄漏时组分不变。

非共沸制冷剂在一定压力下蒸发或冷凝时温度是变化的,能适应于变温热源增大制冷量(或COP),降低循环压比,使单级压缩获得更低的温度,较少量的高沸点组分与较多量的低沸点组分混合,与低沸点工质相比,可提高COP,但制冷量会减小。反之可增加制冷量,而COP减小,泄漏时组分发生变化。

理想的冷媒物理特性

1.蒸发压力要高

若冷媒之蒸发压力低於大气压力时,则空气易侵入系统,系统处理上较为困难,因此希望冷媒在低温蒸发时,其蒸发压力可高于大气压力。

2.蒸发潜热要大

冷媒之蒸发潜热大,表示使用较少的冷媒便可以吸收大量的热量。

3.临界温度要高

临界温度高,表示冷媒凝结温度高,则可以用常温的空气或水来冷却冷媒而达到凝结液化的作用。

4.冷凝压力要低

冷凝压力低,表示用较低压力即可将冷媒液化,压缩机之压缩比小,可节省压缩机之马力。

5.凝固温度要低

冷媒之凝固点要低,否则冷媒在蒸发器内冻结而无法循环。

6.气态冷媒之比容积要小

气态冷媒之比容积愈小愈好,则压缩机之容积可缩小使成本降低,且吸气管及排气管可以用较小的冷媒配管。

7.液态冷媒之密度要高

液态冷媒之密度愈高,则液管可用较小的配管。

8.可溶於冷冻油,则系统不必装油分离器。

理想的冷媒化学特性

1.化学性质稳定

蒸发温度会随应用温度而变化,例如冰水机之蒸发温度约为0~5℃,冷在冷冻循环系统中,冷媒只有物理变化,而无化学变化,不起分解作用。

2.无腐蚀性

对钢及金属无腐蚀性,氨对铜具有腐蚀性,因此氨冷冻系统不得使用铜管配管;绝缘性要好,否则会破坏压缩机马达之绝缘,因此氨不得使用於密闭式压缩机,以免与铜线圈直接接触。

3.无环境污染性

对自然环境无害,不破坏臭氧层,温室效应低。

4.无毒性。

5.不具爆炸性与燃烧性。

那么一般制冷剂的选用原则是什么?

1. 制冷性能:我们期望制冷剂的冷凝压力不太高,蒸发压力在大气压以上或不要比大气压低的太多,压力比较适中,排气温度不太高,单位容积制冷量大,循环的性能系数高。传热性好。

2. 实用性:制冷剂的化学稳定性和热稳定性好,在制冷循环过程中不分解,不变质。无毒,无害。

3. 环境可接受性:应满足保护大气臭氧层和减少温室效益的环境保护要求,制冷剂的臭氧破坏指数必须为0,温室效益指数应尽可能小。

①要求制冷剂临界温度高

标准沸点低的低温制冷剂的临界温度也低;高温制冷剂的临界温度也高。Ts/Tc≈0.6不可能找到一种制冷剂,它既有较高的临界温度又有很低的标准沸点。故对于每一种制冷剂,其工作温度范围是有限的。另外,蒸发制冷循环应远离临界点。若冷凝温度tk超过制冷剂的临界温度Tc,则无法凝结;若Tk略低于Tc,则虽然蒸汽可以凝结,但节流损失大,循环的制冷系数大为降低。爱森曼(Eiseman)发现,当对比冷凝温度Tk/Tc和对比蒸发温度To/Tc相同时,各种制冷剂理论循环的制冷系数大体相等。

根据特鲁顿(Trouton)定律,各种制冷剂在一个大气压力下汽化时,单位容积汽化潜热rs/vs大体相等。单位容积汽化潜热 近似反应单位容积制冷量qv。故相同蒸发温度下,压力高的制冷剂单位容积制冷量大;压力低的制冷剂单位容积制冷量小。

②粘性和导热性

制冷剂的这些性质对制冷机辅机(特别是热交换设备)的设计有重要影响。粘性反映流体内部分子之间发生相对运动时的摩擦阻力。粘性的大小与流体种类、温度、压力有关。衡量粘性的物理量是动力粘性系数u(N·s/m2)和运动粘性系数v(m2/s),两者之间的关系是v=μ/р。式中р----- 流体密度,kg/m3。

制冷剂的导热性用导热系数λ[W/m·K]表示。气体的导热系数一般很小,并随温度的升高而增大,在制冷技术常用的压力范围内,气体的导热系数实际上随压力而变化。液体的导热系数主要受温度影响,受压力影响很小。

③与润滑油的互溶性

压缩式制冷机中,除了离心式制冷机外,制冷剂都要与压缩机润滑油相接触。两者的溶解性是个很重要的问题。这个问题对系统中机器设备的工作特性和系统的流程设计都有影响。

制冷剂与油的溶解性分为有限溶解和完全溶解两种情况。完全溶解时,制冷剂与油的液体混合物成均匀溶液。有限溶解时,制冷剂与油的混合物出现明显分层。一层为贫油层(富含制冷剂);一层为富油层(富含油)。

溶解度与温度有关,所以上面所说的有限溶解与完全溶解可以相互转化。制冷剂的溶油性临界曲线。曲线包围的区域为有限溶油区;曲线上方为完全溶油区。例如:R22与油的混合物,含油浓度20%,温度为18℃,该状态处于图中A点,在临界曲线之上,所以这时混合物是互溶的,不出现分层。但若温度降到-5℃,如图中B点所示。B状态进入有限溶油区,故液体混合物将出现分层。过B点作水平线与临界曲线有两个交点和 ,它们所对应的横坐标植分别代表了贫油层中的油浓度和富油层中的油浓度。

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