制冷剂、载冷剂、蓄冷剂和润滑油.ppt
第二章 制冷剂、载冷剂、蓄 冷剂和润滑油,第一节 制冷剂的分类与性质第二节 载冷剂和蓄冷剂第三节 润滑油,第一节 制冷剂的分类与性质 制冷剂是制冷机中的工作介质，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量的交换，实现制冷。习惯上又称制冷剂为制冷工质。一、制冷剂的种类与对制冷剂的要求（一）制冷剂的种类 1无机物：氯(NH3)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)等。2氟利昂：二氟二氯甲烷(R12)、二氟一氯甲烷(R22)、四氟乙烷(R134a)、二氟乙烷(R152)、三氟二氯乙烷(R123)等。3碳氢化合物：甲烷(R50)、丙烷(R290)。此外，某些环烷烃的卤代物、链烯烃的卤代物也可作制冷剂使用，但使用范围不广泛。,（二）对制冷剂的要求 1热力学性质的要求(1)在标准蒸发温度下的压力应高于或接近大气压力，以免空气进入系统。(2)在工作温度范围内的制冷剂冷凝压力不宜过高，阻免设备的强度要求提高，而且导致压缩机功耗增加。(3)制冷剂的单位容积制冷量要大，可减少制冷剂的循环量，可缩小压缩机的体积，但小型压缩机和离心式制冷压缩机例外。(4)制冷剂临界温度要高些，即在常温下能够液化。同时其凝固温度要低些，以获得较低蒸发温度。,2物理化学性质的要求(1)制冷剂粘度和密度要小，以减少系统中的流动阻力。(2)制冷剂应有较强的换热效率，并能提高其换热效率。(3)具有一定吸水性，以免系统形成冰塞。(4)具有化学稳定性，在工作压力、温度范围内不燃烧、不爆炸，高温下不分解，小腐蚀金属、非金属，与润滑油不起化学反应。(5)对人的健康无害，无刺激作用。(6)在半封闭和全封闭压缩机中，电动机绕组与制冷剂和润滑油接触要求有很好的绝缘性能。3经济要求，制冷剂易得到，而且价格要便宜。,二、常用制冷剂1.氨(NH3)氨的标准蒸发温度为-33.4，凝固温度为-77.7。氨有较好的热力性质和物理性质。氨对人体有较大毒性。氨在空气中达到一定量时，可以点燃。氨易溶于水。氨在润滑油中溶解度很小，不超过1%。氨对钢铁不起腐蚀作用，但当含水时，将对锌、铜、青铜及其它铜合金腐蚀。氨的检漏方法：通过氧的刺激臭味就可判断系统的漏氨。在接头和焊缝处涂以肥皂水，如有气饱就可确定漏氨位置。还可以用化学法检漏，如漏氨石蕊试纸由红变监；酚酞试纸则变成玫瑰红色。,2氟利昂 氟利昂是饱和碳氢化台物氟、氯、溴衍生物的总称。目前作为制冷工质的主要是甲烷和乙烷的衍生物。在这些衍生物中由氟、氯原子替代了原化合物中的氢原子，使化合物的性质大为不同。在氟利昂中随着氢原子被替代，其易燃、易爆性逐渐降低，安全性随之增加。氯原子在氟利昂中越多，其毒性越大，化学性能差，遇明火或接触高温时会分解出剧毒的光气(COC12)，安全性差，但它能很好地和传统润滑油互溶。,(1)氟利昂l2(CF2Cl2)R12的标准蒸发温度为-29.8，凝固温度为-155。与氨和R22相比，R12压力较低，压缩终温较低，单位容积制冷量小，比氨约小40%。R12无色、无味、毒性小、不燃烧、不爆炸，在空气中含量达20%时才有感觉，容积浓度超过30%时能使人窒息。R12与明火接触或其温度达400以上时，分解出对人体有害的氟化氢和氯化氢“及光气。R12在水中溶解度很小，在低温状态下（0Dc以下）很易产生冰堵现象，同时水能使氟利昂水解产生酸（盐酸和氟氢酸）对金属起腐蚀作用（如镀铜作用）。规定R12的含水量不得超过0.0025%，在系统中必须设置干燥器。,纯Rl2对金屑没有腐蚀作用，但能腐蚀镁和含镁超过2%的合金。R12对天然橡胶和塑料有膨润作用，密封材料应采用耐腐蚀的丁晴橡胶。R12对润滑油有无限溶解度，应采用高粘度的润滑油。在冷凝器中，因为R12与油互溶，在换热面上不会产生油膜而影响侍热；在贮液器中R12与油也不能分离，但在蒸发器中R12不断蒸发，油将积存，使蒸发温度升高，传热系数降低。由于油比R12轻，不能从底部放出。所以蒸发器多采用干式蛇管式，从上部供液，下部回汽，使油气一起返回压缩机。当有七升回汽主管时，主管中蒸汽要保证有46ms的带油速度。在曲轴箱或油槽中，由于压缩机启动，压力突然下降，R12将带出大量油滴外，并从润滑袖中蒸发出来，油位下降，产生大量泡沫，对系统产生种种不利影响。,(2)氟利昂22(CHF2Cl)R22标准蒸发温度为40.8，凝固温度为-160。R22在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量与氨差不多，在中等低温下，R22的饱和压力比R12高65%，单位容积制冷量比R12大得多，在中等低温下比R12使用更广泛。其物理、化学性质与R12接近化学稳定性不如R12，对有机物膨润作用更强，它的渗透力也比R12强，因此要求系统有严格的密封措施。,(3)氟利昂134a(C2H2F2)R134a的标准蒸发温度为-26.5。R134a与R12的比较：R134a“的各项指标总体上优于R12，从环保角度看，可以作为R12的长期替代物。两者热力性能相似，但134a的单位容积制冷量比R12大8%左右。更换工质时需要考虑加大压缩机容量。由于R134a制冷系数略低于R12，更换工质将引起能耗增加。R134a易水解，因此应保证系统绝对干燥。R134a与矿物油不相溶，应用酯类润滑油更换工质时须冲洗系统，以确保矿物油的残余量低于1%。它和材料有很好的相容性。R134a的消耗臭氧潜能值为0，全球变暖潜能值GWP为0.27可替代R12。,(4)氟利昂13(CF3C1)R13是低温制冷剂、无毒，在润滑油中是不溶解的，因此在换热器中会影响传热效果。水在R13液体中的溶解度，以及对金属的作用和泄漏性与R12相似。它的优点是蒸汽比容小，临界温度低，一般用在-70110的低温复叠式制冷机的低温级中。,(5)氟利昂R502R502是由质量成分48.5%的R22和51.2%的R115组成的共沸混合溶液，可以制取-18-55的低温。R502不燃，不爆、无毒，对金属无作用，对橡胶或塑料的腐蚀性也小。它的标准蒸发温度为-45.6。它的吸汽压力比R22高，回汽特性好，压缩后的终温比R22低1025，具有R12和R22的优点，有与R12相当的压缩终温，与22相当的制冷量，对橡胶、塑料腐蚀性小，适用于封闭式压缩机。,3氟利昂制冷剂与环保 1982年观察到在南极上空臭氧层破了个大空间，并且在逐步扩大。臭氧层每减少1%，有伤害的紫外线将增加2%以上，它不仅影响人类的健康、动植物的繁殖和生长，还增加了温室效应等等。联合同环境署召开一系列国际会议确认了各种氟利昂对臭氧层的破坏作用，提出了用CFCs代表含氯的氟化碳，它对臭氧层有最大的破坏作用，是禁用的制冷剂。用HCFCs表示含氲、氯的氟化碳，它大幅度地减弱对臭氧层的破坏作用，是替代CFCs的过渡性制冷剂。,用HFCs表示含氢、无氯的氟化碳，它对臭氧层无破坏作用，可以作为替代制冷剂。目前，ODP0.05；GWP0.5的制冷剂被认为可以接受的制冷剂。确定了对发展中国家CFCs全面停产日期为2010年，对HCFCs全部停产日期为2040年。替代工质的特点应足：ODP值和GWP值为环境标准所接受；性能是稳定的，并与被禁工质的性能接受，可以和原工质兼容；有可靠的安全性、无毒、不燃烧、在空气中无爆炸的危险；能量消耗要茌规定范围内。,第二节 载冷剂和蓄冷剂一、载冷剂 载冷剂叉又称冷媒，它是被用来将制冷系统所产生的冷量传递给破冷却物体的媒介物质或中间物质。其优点是可以减少泄漏，有利于对冷量的控制和分配，并可防止制冷剂对食品的污染。（一）选择载冷剂时的要求 1 冷剂应不燃烧、不爆炸、无毒、对人体无危害。2化学稳定性好，在大气条件下不分解、不氧化、不改变其物理性质、不腐蚀设备和管道。3 在使用范围内呈液态，其凝固点要低于制冷剂蒸发温度，沸点越高越好。4 密度小、粘度小、传热性要好，以减少循环流量和阻力，以及泵的功率。,（二）常用载冷剂 根据不同的载冷温度和载冷剂的凝固点，常用的载冷剂有水、无机水溶液或有机物。1水 水是一个非常好的载冷剂，但由于其凝固点温度是0，所以只能作为空调中67的冷水来使用。2无机盐水溶液无机盐水溶液可用作小于0的载冷剂。常用的盐水是由氯化钠、氯化钙和氧化镁配制成的溶液。3有机盐载冷剂 有机盐载冷剂有甲醇（冰点为-97），乙醇(冰点为-117)。甲酵、乙醇易燃烧，在使用地应设置消防器具。,二、蓄冷剂 蓄冷剂名称很多如优态盐、共晶盐等等。它是以低温或高温形式将热量蓄存，是节能的更高形式。蓄冷剂的蓄冷方式有显热和潜热蓄冷两种。在蓄冷技术中常用潜热蓄冷。在空调中使用的蓄冷剂应符合以下要求：1无毒、不燃烧完全为无机物，不产生气体，无腐蚀性。2潜热蓄冷量不衰减，潜热越大越好。3固、液态的比热和传导蘸力大，要求比容基本不变，以免盛装容器受损。4不层化，否则将使融解潜热损失40%左右。,第三节 润滑油润滑油用于制冷压缩机时称为冷冻机油。一、润滑油的功能1润滑压缩机的运动部件，改善运动部件的工作条件。2带走摩擦热、冷却摩擦件和压缩气悻。3起密封作用，阻止制冷剂的泄漏。4冲洗、带走摩擦表面上的摩屑和防锈。5对机器起到减震、消音作用。6利用油压作为控制卸载机构的动力。,二、润滑油的性质 1粘度 粘度是一项主要指标。粘度大会使摩擦功率增大，粘度小不能建立润滑所需的油膜。在制冷压缩机中应使用粘度随温度变化小的润滑油。2闪点 润滑油被加热到其蒸汽与明火接触发生闪光的晟低温度，称为闲点。闪点可引起油变质碳化、着火与爆炸。R12、R22、R717压缩机润滑油闪点应在160170以上。,3凝固点 润滑油凝固点应越低越好，一般应低于制冷剂最低温度510。R12、R717压缩机润滑油凝固点应低于-30-40，对R22压缩机则应低于-55。4化学稳定性、抗氧化性 当润滑油中含水或制冷剂时对钢、铸铁、铜及合金等金属腐蚀，因此不应含水。同时要求高温下润滑油与空气、水、制冷剂、金属、密封垫等接触时不分解，不氧化反应等，以免在金属面上结焦或油路、滤油器堵塞。润滑油还应有良好的电绝缘性。,三、润滑油的选择 对R 717压缩机采用13号油，对R12和R22压缩机则可分别采用18号和25号油。离心式压缩机可采用30号、40号、60号冷冻机油。对R134。的压缩机应采用脂类为墓础的润滑油。如聚二醇类润滑油PAG；中的165sus及500sUs专利油互溶，也可用传统粘度小的润滑油。,四、润滑油使用中注意事项1在制冷压缩机中润滑油不能与植物油或其它油混合使用，应使用规定油。2润滑油中不允许混入水，以免乳化。3制冷剂压缩机的排气温度不应过高，避免油变质，使机件损坏。4在高转速，中大型制冷压缩机中，油温低于3040时不能启动压缩机，以防油中溶解氟利昂制冷剂汽化，使油泵不能正常工作。,5在没有化验情况下，注意油色，正常润滑油略带微黄色，没怪味，手感有粘性，但不大。如果润滑油呈红褐色，透明度差，说明油中舍有机酸、金属盐和机械杂质，此外润滑油无粘性，有焦臭味，把油滴在吸油白纸上，中间有黑色，则润滑油不得继续使用。6常年运行的制冷机应每年换油一次。7使用过的润滑油，应再生并经化验合格后才能使用。,
