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防爆空调网,机房空调制冷剂的发展历史与分类选择

文章来源:http://www.hjfbkt.com    文章作者:车间调温除湿机     发布时间:2020-04-22 07:22   

  防爆空调网,机房空调制冷剂的发展历史与分类选择

  机房空调制冷剂的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理,因而对制冷剂种类和性质要求的了解是十分必要的。

  一、制冷剂的发展历史

  制冷的历史可以追溯到古代,当时用以储冰和其一些蒸发进程。乙醚是最早使用的制冷剂。1866年,威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。1870年,卡尔林德(Cart Linde)用NH3作制冷剂。1874年,拉乌尔皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷剂。

  从历史上看,制冷剂的发展经历了三个阶段:

  第一阶段,从1830年至1930年,主要采用NH3、HC、SO2、CO2、空气等作为制冷剂,有的有毒,有的可燃,有的效率很低,主要出安全代表性的考虑。尽管使用了百年之久,当出现了CFC和HCFC制冷剂后,还是当机立断,实现了重大的第一次转轨。

  第二阶段,从1930年到1990年,主要用CFC和HCFC制冷剂。使用了60年后,人们认识到这些制冷剂对环境有害,并且出于环保的需要开始寻找代替品。

  第三阶段,从1990年至今,进入以HFC制冷剂为主的时期。我国已于2010年1月1日起全面禁用氟利昂类物质。

  二、制冷剂的种类及符号

  机房空调中使用的制冷剂又称制冷工质,俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质(水

  或空气等)的热量而汽化,在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理,因而对制冷剂种类和性质要求的了解是不容忽视的。

  制冷剂的种类具体命名与分类如下:

  (1)无机化合物

  命名方法:R7**(**为无机物的分子量)

  例:氨NH3——R717,水H2O——R718,二氧化碳CO2——R744

  (2)卤代烃(氟利昂)

  分子式:CmHnFxClyBrz(满足2m+2=n+x+y+z)

  ①命名法一:R(m-1)(n+1)(x)B(z)

  例:一氯二氟甲烷分子CHF2Cl------R22

  一溴三氟甲烷分子CF3Br--------R13B1

  四氟乙烷分子C2H2F4------------R134a

  ②命名法2:区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度。

  CFC——氯氟化碳,不含氢,公害物,严重破坏臭氧层(禁用)。如CF2Cl2——R12———CFC12,CFCl3——R11———CFC11。

  HCFC——氢氯氟化碳,含氢,低公害物质(属于过渡性物质)。如CHF2Cl——R22———HCFC22,C2H2F4——R134a——HFC134a。

  HFC——氢氟化碳,不含氯,无公害(可作为替代物,待研究开发)

  (3)烃类(碳氢化合物)

  烷烃类:甲烷CH4,乙烷C2H6,丙烷C3H8;

  烯烃类:乙烯C2H4,丙稀C3H6。

  ①烷烃类命名方法:

  与氟利昂相同(丁烷例外,为R600),如CH4——R50,C2H6——R170,C3H8——R290。

  ②烯烃类命名方法:

  R后先写上“1”,再按氟利昂方法命名,如C2H4——R1150,C3H6——R1270。

  (4)混合溶液(混合制冷剂)

  混合溶液是由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。

  类型:

  ①共沸溶液:定压下蒸发或冷凝时,相变温度固定不变,气液相组分相同。

  命名:R5**(**为发现的顺序:R500、R501、R502……R507)

  ②非共沸溶液:定压下蒸发或冷凝时,相变温度改变,造成气液相组分不同。

  命名:R4**(**为发现的顺序:R400、R401、R402、…R411)

  三.常用制冷剂的特性

  目前使用的制冷剂已多达近百种,并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种:

  (1)NH3(代号:R717)

  氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃,标准蒸发温度为-33.3℃,在常温下冷凝压力一般为1.1~1.3MPa,即使当夏季冷却水温高达30℃时也不超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。

  氨有很好的吸水性,即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结,故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用,但氨液中含有水分后,对铜及铜合金有腐蚀作用。

  氨作为制冷剂的优点是:易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小,泄漏时易发现。其缺点是:有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸,对铜及铜合金有腐蚀作用。

  (2)CF2Cl2(代号:R12)

  R12为烷烃的卤代物,学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。R12的标准蒸发温度为-29.8℃,冷凝压力一般为0.78~0.98MPa,凝固温度为-155℃,单位容积标准制冷量约为288kcal/m3。

  R12是一种无色、透明、没有气味,几乎无毒性、不燃烧、不爆炸,很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80%时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时,则分解出对人体有害的气体。

  (3)CHClF2(代号:R22)

  R22也是烷烃的卤代物,学名二氟一氯甲烷,标准蒸发温度约为-41℃,凝固温度约为-160℃,冷凝压力同氨相似,单位容积标准制冷量约为454kcal/m3。

  R22的许多性质与R12相似,但化学稳定性不如R12,毒性也比R12稍强。但是,R22的单位容积制冷量却比R12大的多,接近于氨。当要求-40~-70℃的低温时,利用R22比R12适宜,故目前R22被广泛应用于-40~-60℃的双级压缩或空调制冷系统中。

  (4)CH2FCF3(代号:R134a)

  R134a学名四氟乙烷,R134a作为R12的替代制冷剂,它的许多特性与R12很相像。

  R134a的毒性非常低,在空气中不可燃,安全类别为A1,是很安全的制冷剂。

  R134a的化学稳定性很好,然而由于它的溶水性比R22高,所以对制冷系统不利,即使有少量水分存在,在润滑油等的作用下,将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳,将对金属产生腐蚀作用,或产生“镀铜”作用,所以R134a对系统的干燥和清洁要求更高。R134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象,仅对锌有轻微的作用。

  R134a是目前国际公认的替代CFC-12的主要制冷工质之一,也可以用来配置其他混合制冷剂,如R404a和R407c等。

  (5)R404A制冷剂

  R404A是一种不含氯的非共沸混合制冷剂,常温常压下为无色气体,贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0,因此R404A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途:R404A主要用于替代R22和R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点,大量用于中低温冷冻系统。

  (6)R-410A制冷剂

  R410A在常温常压下是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂,贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0,因此R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。

  主要用途:R410A主要用于替代R22和R502,具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点,大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。

  四、制冷剂的替换

  目前,我国的制冷行业的CFC与HCFC替代工作,是大势所趋,时间紧迫。从我国情况看,当前应首先抓好CFC-12、CFC-11、R502等含CFC物质的转轨工作,而HCFC类物质替代物是近来发达国家的研究开发重点,发展迅速。

  人们要正确认识混合制冷剂的作用,并给予足够重视。事实上,不但R22和R502的替代物主要都是混合物,即使CFC-12的替代物中,混合物也占了相当份额。究其原因,混合物可以充分发挥"优势互补,取长补短"的作用,例如在发挥环保性能、热工性能和使用性能好的易燃工质(包括HC、HFC-32和HFC-152a)优势的同时,采用可抑制其易燃性的其他工质构成混合物,特别是有些混合物,具有低GWP、高效、安全、直接充灌、降低转轨成本等优点。

  五、制冷剂的发展与趋势

  为发展制冷工业,人类发明了各种各样的制冷剂。但是,目前已经发现一些制冷剂潜藏着对环境的危害作用。

  从空调制冷行业来看,要求尽快实现HCFC-22的替代,因此,制冷剂替代物将会进一步地得到研发和应用。而第一代制冷剂中的“天然制冷剂”重新燃起了人们的希望。在不同的目标下,采用有优良性能的“天然制冷剂”则是大势所趋。

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