2.2CFCs的使用与替代
替代方案
制冷用途
原制冷剂
制冷剂替代物 R407c、R410a R123 R134a
家用和楼宇空调系统 R22 大型离心式冷水机组 R11
R22 低温冷冻冷藏机组和 R12 冷库 R502或R22
NH3 冰箱、冷柜、汽车空调 R12
螺杆式冷水机组
R134a R134a R407c、R410a
二、温室效应及京都议定书
CFCs、HCFCs及HFCs的排放会加剧地球的温室效应
带来的危害:气温上升、海平面上升、土地沙漠化加速、 厄尔 尼诺现象
1997年10月，联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议在日 本东京召开，通过了《京都议定书》:将CO2、HFCS等6种气体 定为受管制的温室气体，并限制其排放总量,但无禁用期。 我国2002年9月加入，并承担相应国际义务。
2.2CFCs的使用与替代
2、保护措施及发展过程
蒙特利尔议定书及其修正案
• • • • 1985年：《维也纳公约》，二十多国家签署 1987年:《蒙特利尔议定书》，主要发达国家成员 1990年：《伦敦修正案》 1993年：《哥本哈根修正案》，第一次对HCFC类提出限制


CFC类:发达国家1996年;发展中国家2010年。
（2）单位容积制冷能力要大：单位容积 制冷能力越大，就可以减小压缩机的尺 寸 （3）临界温度要高，凝固温度要低 （4）绝热指数要低一些：绝热指数越小， 压缩机排气温度越低，增压比小
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2、物理化学的性质 （1）在润滑油中的可溶性 （2）导热系数、放热系数要高
（3）密度、粘度要小 （4）不燃烧、不爆炸、无腐蚀、高温下不 分解 3、其它: 无害、无毒、无刺激性、温室 效应小、不破坏大气臭氧层、材料易得、 价格便宜
2.2CFCs的使用与替代
一、臭氧层的破坏
1、问题的提出：
1974年，美加州大学科学家在Nature杂志发表论文，提出卤 代烃中的cl原子会破坏大气O3层。（获1995年诺贝尔化学奖）
• 后果：O3层的破坏，增加太阳对地面紫外线辐射强度
人的免疫系统受到破坏，抵抗力下降 皮肤癌、白内障等 农作物、鱼类减产 树木坏死、塑料制品老化加速 城市光化学烟雾发生几率提高
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2.1.3 安全标准与分类命名:
(一)安全性分类：分为六级，每级分为A、B两
级。 表2.3
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(二)制冷剂的种类
1、卤代烃（氟利昂族）： 是饱和碳氢化合物（ Cm H 2m2 ） 的卤族衍生 物的总称（Cm Hn FxCl y Brz）
则：2m+2=n+x+y+z R(m-1)(n+1)xBz Eg：CHF2Cl
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2、多元混合液 非共沸溶液——在固定压力 下蒸发或冷 凝时，其蒸发温度或冷凝温度以及各组 分的浓度不能保持恒定。 R4( )( ) 获得命名的先后顺序号 共沸溶液——在固定压力下蒸发或冷凝 时，其蒸发温度或冷凝温度恒定不变， 而且它的气相和液相具有相同的组分。 R5( )( ) 获得命名的先后顺序号
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3、有机化合物： R6 如丁烷为R600 4、无机化合物：氨（R717）、水 （R718）、二氧化碳（R744） 5. 烷烃类：R（m-1）（n+1）。正丁烷 和异丁烷例外。
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2.1.4 常用制冷剂
1、氨: 氨除了毒性大些以外，是一种很好的制冷剂。 （1）最大的优点是单位容积制冷能力较大，蒸发压力 和冷凝压力适中； 粘性小，密度小，流动阻力小，传热性能好； （2）吸水性强，吸水后对铜和铜合金有腐蚀作用，但不 会产生冰塞； （3）几乎不溶于润滑油（需定期放油） （4）价廉，极易购得，是我国生产企业最广泛采用的中 温制冷剂 （5）最大的缺点是有毒，且具可燃性，有爆炸危险。绝 热指数高，排气温度高，需降温。 适用：大中型工业制冷装置（-65℃以上）和大中型冷库
制冷原理
王亮 2015制冷班
第1章 制冷剂及载冷剂
本章主要内容
2.1制冷剂
2.2CFCs的使用与替代
2.3载冷剂
2.1 制冷剂
2.1.1定义：又称制冷工质,它是制冷系统中完成制冷循 环所必需的工作介质。
2.1.2 对制冷剂的要求：
1、热力学的性质 （1）蒸发压力和冷凝压力适中 A）蒸发压力不低于大气压力 （希望制冷剂是在大 气压力下沸点较低的物质） B）常温下制冷剂的冷凝压力也不应过高，一般不 要超过12~15bar C）冷凝和蒸发压力之比不要过大（增压比较小）
NH3 R134a、R600a
2.2CFCs的使用与替代
替代选择时考虑的主要问题： 热力性质（相近）、兼容性、ODP、GWP值（小）
替代过程中的注意事项：
压缩机尺寸、密封性能、干燥剂、制冷剂量
中央空调系统原理图
室内空调末端
LOAD
冷却塔 100% RLA
7℃
36.8℃
蒸发器
12.6℃
32℃
冷凝器
2.3载冷剂
部分与矿物润滑油互溶。
3. 混合制冷工质 由两种或两种以上的纯制冷工质以一定的比例 混合而成。
共沸混合制冷工质（与单一制冷剂比，单位容积制 冷量大，化学稳定性好，对电动机有更好的冷却 效果） 非共沸混合制冷工质（无共沸点，定压相变时，温 度变化，用于变温热源的温差匹配场合，实现近 似的洛伦兹循环）
54.4kPa
中央空调系统原理图
室内空调末端(间 接制冷系统)
水 末端
7.22℃
12.78℃
冷水机组蒸发器
冷凝器
中央空调系统原理图
制冷设备内部循环系统 (直接制冷系统)

蒸发器
冷凝器
中央空调系统原理图
冷却水循环系统 (间接制冷系统)
冷却塔
蒸发器
冷凝器
29.44℃
35℃ 水冷式
水
1.4载冷剂
载冷剂是指在间接制冷系统中用来传递 冷量的中间介质。
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1）破坏臭氧潜能值（臭氧衰减指数 ODP）： 表示物质对大气臭氧层的破 坏程度。以Ｒ１１的值作为基准值． 应越小越好，ODP=0则对大气臭氧 层无害。 2）温室效应潜能值（温室效应指数 GWP）： 表示物质造成温室效应的影 响程度。以二氧化碳的值作为基准值． 应越小越好，GWP=0则不不爆，安全。 系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%。 常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶。 不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。
(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）
毒性非常低，不可燃，安全。 与矿物润滑油不相溶。
化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥 和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。
1.4载冷剂
二、常用载冷剂：
1. 水： 2.盐水溶液： NaCl、CaCl2 3.有机化合物及其水溶液：乙醇(酒精)、丙三醇(甘油)
1.4载冷剂
二 盐水溶液的特性
• 1 工作温度范围内始终呈液态，不凝固、不汽化； • 2 无毒、无刺激性、化学稳定性好，环保、安全，腐蚀性 大； • 3 比热，传热性随溶液浓度和温度变化而变化； • 4 流动性，密度，粘度,流动阻力随溶液浓度变化而变化； • 5 来源广泛，价格较高。 • 6 有析冰和析盐现象，必须严格控制盐水溶液的浓度和工 作温度。
2、氟利昂
大多数氟利昂本身无毒、无臭、不燃、与空气混合 遇火也不爆炸，适用于公共建筑或实验室的空调制冷装 置。氟利昂中不含水分时，对金属无腐蚀作用。 绝热指数小、排气温度低。 氟利昂的放热系数低，价格较高。 密度大、粘性大、流动阻力大；
极易渗漏又不易被发现，而且它的吸水性较差，为了 避免发生“冰塞”现象，系统中应装干燥器。有水分存 在时，对金属有腐蚀。 含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光气 COCl2。
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常用的制冷剂R12、R22、R11、R502等在通 常的制冷温度下，会和润滑油互溶，会降低润滑 油的粘度，在相同的蒸发压力下，蒸发温度将升 高，使制冷量减少。在换热器表面不会形成油膜， 且润滑良好。 CFCs、HCFCs、HFCs
适用：范围广
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(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）
沸点-29.8℃，凝固点-158℃。
1.4载冷剂
• 制冷剂选用要求的几个方面 1 物理化学 2 热力学 3 环境影响环保性 4 安全性 5 经济性
1.4载冷剂
一、载冷剂选用的基本要求
1. 工作温度范围内始终呈液态，不凝固、不汽化； 2. 无毒、无刺激性、化学稳定性好，环保、安全，腐蚀性小； 3. 比热大，同样质量则载冷量大，传热性好； 4.流动性好，密度小，粘度小,流动阻力小； 5.来源广泛，价低易得。
(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）
沸点23.8℃，凝固点-111℃。
毒性比R12更小，安全。 水在R11中的溶解能力与R12相接近。 对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。
(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）
沸点-40.8℃，凝固点-160℃。
毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。
我国已于2007年7月1日停止使用 HCFC类：发达国家2030年；发展中国家2040年
2.2CFCs的使用与替代
• 1997年：《蒙特利尔修正案》，将HCFC类的禁用时间提前 10年；
• 1999年：《北京修正案》
• 这些修正案对议定书所列的种类、消耗量基准和禁用时间 做了进一步调整和限制。
2.2CFCs的使用与替代