出具有剧毒性的光气。R12等熵指数小,所以压缩机的排气温度较低。单位容积制冷量小、相对分子质量大、流动阻力大、热导率较小。
水在R12中的溶解度很小,低温状态下水易析出而形成冰堵,因此R12系统内必须严格限制含水量,并规定R12产品的含水量不得超过0.0025%,且系统中的设备和管道在充灌R12前,必须经过干燥处理,在充液管路中及节流阀前的管路中加设干燥器。
R12能与矿物性润滑油无限溶解,在传热管表面不易形成油膜,但在蒸发器中,随R12的不断蒸发,润滑油在其中逐渐积存,使蒸发温度升高,传热系数下降。由于润滑油的密度比R12小,油漂浮在R12液面上,无法直接从容器底部放出,因此,蒸发器多采用干式蛇管式,从上部供液,下部回气,使润滑油与R12蒸气一同返回压缩机。在压缩机曲轴箱内,油中会溶解R12,降低了油的粘度,因此应采用粘度较高的润滑油。另外,当压缩机停机时,曲轴箱内压力升高,油中R12的溶解量增多,当压缩机起动时,曲轴箱内压力突然降低,油中的R12便大量蒸发,将油滴带入系统,并形成泡沫,造成曲轴箱内油位下降,影响油泵的正常工作,所以往往在曲轴箱底部设有电加热器,起动前先对润滑油加热,使R12蒸发,以免起动时造成失油现象。
R12对一般金属没有腐蚀作用,但能腐蚀镁及含镁量超过2%的铝镁合金。含水后会产生镀铜现象。R12对天然橡胶及塑料等有机物有膨润作用,故密封材料应使用耐氟利昂腐蚀的丁腈橡胶或氯醇橡胶,封闭式压缩机中电动机绕组导线要涂覆耐氟绝缘漆,电动机采用B级或E级绝缘。R12极易渗透,故对铸件质量及系统的密封性要求较高。
R12由于压力适中、压缩终温低、热力性能优良、化学性能稳定、无毒、不燃、不爆等优点,它广泛用于冷藏、空调和低温设备,从家用冰箱到大型离心式制冷机中都有采用。
2)R22对大气臭氧层有轻微破坏作用,并产生温室效应。它是第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国将在2040年1月1日起禁止生产和使用。
R22也是最为广泛使用的中温制冷剂,标准蒸发温度为-40.8℃,凝固点为-160℃,单位容积制冷量稍低于氨,但比R12大得多。压缩终温介于氨和R12之间,能制取-8℃以上的低温。
R22无色、气味很弱、不燃烧、不爆炸、毒性比R12稍大,但仍属安全性制冷剂。它的传热性能与R12相近,溶水性比R12稍大,但仍属于不溶于水的物质。含水量仍限制在0.0025%之内,防止含水量过多和冰堵所采取的措施,与R12系统相同。
R22化学性质不如R12稳定。它的分子极性比R12大,故对有机物的膨润作用更强。密封材料可采用氯乙醇橡胶,封闭式压缩机中的电动机绕组线圈可采用QF改性缩醛漆包线(F级或E级)或QZY聚脂亚胺漆包线。
R22能部分地与润滑油互溶,故在低温(蒸发器中)会出现分层现象,采用的回油措施与R12相同。R22对金属的作用、泄漏性与R12相同。
R22广泛用于冷藏、空调、低温设备中。在活塞式、离心式、压缩机系统中均有采用。由于它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用,故可作为R12的近期、过渡性替代制冷剂。
3)R13属低温制冷剂,标准蒸发温度-81.5℃,凝固点为-180℃ ,毒性比R12更小,不燃烧、不爆炸。R13低温时蒸气比体积小,常温下饱和压力高,临界温度低(28.78℃),故常温下难以液化,它只应用于复叠式制冷系统的低温级。
R13微溶于水,系统中也应设干燥器。它不溶于油,对金属和有机物的作用、泄漏性与R12相同,可用来制取-70~-100℃的低温。R13对大气臭氧层也有破坏作用,但因其用量很少,直到1990年伦敦会议上才被列入增加的受控物质,要求发展中国家在2010年1月1日起停止生产和消费。
4)Rll属高温制冷剂,标准蒸发温度23.7℃,凝固点为-111℃,常温常压下呈液态。它的分子量较大,单位容积制冷量小,所以适用于离心式压缩机制冷系统。
Rll毒性比R12大,与明火接触时更易分解出剧毒光气。Rll的溶水性、溶油性、对金属及有机物的作用均与R12相似。Rll由于标准蒸发温度较高,故广泛用于空调系统或热泵装置中,制取10~-5℃的低温。它对大气臭氧层有严重破坏作用,属限用与禁用之列。
5)R142b属标准蒸发温度较高(-9.25℃)的中温制冷剂,凝固点为-130.8℃,它的最大特点是在很高的冷凝温度下(例如80℃),其冷凝压力并不高(1.35MPa),因此它适合于在热泵装置和高环境温度下的空调装置中使用。
R142b的毒性与R22差不多。当它与空气混合的体积分数在10.6%~15.1%范围内,会发生爆炸。它对大气臭氧层仅有微弱的破坏作用,也将在2040年被禁用。
6)R134a的标准蒸发温度为-26.5℃,凝固点为-101℃,属中温制冷剂。它的特性与R12相近,无色、无味、无毒、不燃烧、不爆炸。汽化潜热比R12大,与矿物性润滑油不相溶,必须采用聚脂类合成油(如聚烯烃乙二醇)。与丁腈橡胶不相容,须改用聚丁腈橡胶作密封元件。吸水性较强,且易与水反应生成酸,腐蚀制冷机管路及压缩机,故对系统的干燥度提出了更高的要求,系统中的干燥剂应换成XH-7或XH-9型分子筛,压缩机线圈及绝缘材料须加强绝缘等级。击穿电压、介电常数比R12低。热导率比R12约高30%左右。对金属、非金属材料的腐蚀性及渗漏性与R12相同。R134a对大气臭氧层无破坏作用,但仍有一定的温室效应(GWP值约为0.27),目前是R12的替代工质之一。
7)R600a的标准蒸发温度为-11.7℃,凝固点为-160℃,属中温制冷剂。它对大气臭氧层无破坏作用,无温室效应。无毒,但可燃、可爆,在空气中爆炸的体积分数为1.8%~8.4%,故在有R6O0a存在的制冷管路,不允许采用气焊或电焊。它能与矿物油互溶。汽化潜热大,故系统充灌量少。热导率高,压缩比小,对提高压缩机的输气系数及压缩机效率有重要作用。等熵指数小,排温低。单位容积制冷量仅为R12的50%左右。工作压力低,低温下蒸发压力低于大气压力,因而增加了吸入空气的可能性。价格便宜。由于具有极好的环境特性,对大气完全没有污染,故目前广泛被采用,作为R12的替代工质之一。
8)R123的标准蒸发温度为27.9℃,凝固温度为-107℃,属高温制冷剂。相对分子质量大( 152.9),适用于离心式制冷压缩机。R123比R11具有更大的侵蚀性,故橡胶材料(如密封垫片)必须更换成与R123相容的材料。与矿物油能互溶。具有一定毒性,其允许暴露值为30×10-6。传热系数较小。
由于它具有优良的大气环境特性(ODP=0.02,GWP=0.02),是目前替代R11的理想制冷剂之一。
9)R152a的标准蒸发温度为-25.0℃,凝固温度为-117.0℃,属中温制冷剂。单位容积制冷量比R12小,有中等程度的可燃性,在空气中的可燃极限的体积分数为4.7℅~16.8℅。但由于它具有优良的大气环境特性,也被用来作为R12的替代工质。
4.碳氢化合物的特性 丙烷(R290)是较多采用的碳氢化合物。它的标准蒸发温度为-42.2℃,凝固温度为-187.1℃,属中温制冷剂。它广泛存在于石油、天然气中,成本低、易于获得。它与目前广泛使用的矿物油、金属材料相容。对干燥剂、密封材料无特殊要求。汽化潜热大,热导率高,故可减少系统充灌量。流动阻力小,压缩机排气温度低。但它易燃易爆,空气中可燃极限为体积分数2℅~10℅,故对电子元件和电气部件均应采用防爆措施。如果在R290中混人少量阻燃剂(例如R22),则可有效地提高空气中的可燃极限。R290化学性质很不活泼,难溶于水。大气环境特性优良(ODP=O,GWP=0.03),是目前被研究的替代工质之一。
除丙烷外,通常用作制冷剂的碳氢化合物还有乙烷(R170)、丙烯(R1270)、乙烯( R1150)。这些制冷剂的优点是易于获得、价格低廉、凝固点低、对金属不腐蚀、对大气臭氧层无破坏作用。但它们的最大缺点是易燃、易爆,因此使用这类制冷剂时,系统内应保持正压,以防空气漏入系统而引起爆炸。它们均能与润滑油溶解,使润滑油粘度降低,因此需选用粘度较大的润滑油。
丙烯、乙烯是不饱和碳氢化合物,化学性质活泼,在水中溶解度极小,易溶于酒精和其它有机溶剂。
乙烷、乙烯属低温制冷剂,临界温度都很低,常温下无法使它们液化,故限用于复叠式制冷系统的低温部分。
表2-1列出了一些制冷剂的热力性质。
表2-1 制冷剂的热力性质
标准蒸发制冷剂 化学式 符号 分子量 温度 临界温度临界压力/C 0临界比凝固温体积度/C 0/0C 水 氨 二氧化碳 H2O NH3 CO2 R718 R717 R744 18.02 17.03 44.01 100.0 -33.35 -78.52 374.12 132.4 31.0 /MPa 22.12 11.29 7.38 /L/kg 3.0 4.130 2.456 0.0 -77.7 -56.6