2021-07-27 18:22:36

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冷媒,俗称雪种,是在冷冻空调等系统中用以传递热能,产生冷冻效果的工作流体。依工作方式分类可分为一次冷媒与二次冷媒。依物质属性分类可分为自然冷媒与合成冷媒。

基本信息

  • 中文名称

    冷媒

  • 外文名称

    Refrigerant

  • 应用领域

    空调、冰箱

  • 种类

    氟利昂、烷烃、氨气、二氧化碳

  • 别名

    雪种

折叠 编辑本段 理化性质

冷媒(Refrigerant),在空调系统中,通过蒸发与凝结,使热转移的一种物质。

冷媒是一种容易吸热变成气体,又容易放热变成液体的物质。早期冷冻厂用氨气当冷煤,氨在受压时,放热变成液体;当高压液体减压变成气体时,便会吸热。日常生活中常用的冷气机,里面用的冷媒是氟氯碳化物,但是以前使用的氟氯碳化物会破坏臭氧层,科学家已开发出不会破坏臭氧层的氟氯碳化物。理想冷媒无毒、不爆炸、对金属及非金属无腐蚀作用、不燃烧、泄漏时易于察觉、化学性安定、对润滑油无破坏性、具有较高的蒸发潜热、对环境无害。

折叠 编辑本段 主要功能

冷媒在冷冻空调系统中,用以传递热能,产生冷冻效果。冷媒是在制冷过程中的一种中间物质,它先接受制冷剂的冷量而降温,然后再去冷却其他的被冷却物质,我们称该中间物质为冷媒。又可称载冷剂。冷媒有气体冷媒、液体和固体冷媒、气体冷媒主要有空气等;液体冷媒有水、盐水等;冰和干冰等用做固体冷媒。在空调工程中常用的冷媒有水和空气。在日常生活中,我们使用的冰箱、冷冻柜,在商业中的冷库等,在循环制冷过程中均靠空气作为冷媒将制冷过程中的冷量传递给食物,使食物在冷冻室内(或冷库冷藏间内)冻结而保存的。在空调系统中,通过制冷机组的运转,进入蒸发器内的制冷剂蒸发而吸热,当通入蒸发器内冷水即很快在蒸发器内进行热量交换,热量被制冷剂吸收而温度下降成为冷冻水,然后冷冻水再通过空调设备中的表冷器与被处理的空气进行热交换,使空气温度降低。而在这一种制冷循环和热量交换过程中,其冷量的这种远距离的传递而达到空调系统中空气降温要求,必须有水和空气为冷媒。当需低于0℃的水作为冷媒时,可采用盐水等物质。

折叠 编辑本段 工作压力

常用冷媒标准工况下的工作压力:

冷媒种类

最高工作压力(MPa)

R12

1.35

R22

1.6

R134a

1.1

R407c

1.8

R410a

2.4

R290

4.24

R32

5.808

注:R22即为氟利昂,因其对于地球臭氧具有损害性,世界大多数国家已禁用。

折叠 编辑本段 物理特性

折叠 压力要高

蒸发温度会随应用温度而变化,例如冰水机的蒸发温度约为0~5℃,冷冻库主机的蒸发温度约为-20 ~ -30℃,家用空调机的蒸发温度约为5~10℃。蒸发温度越低,蒸发压力也越低,若冷媒的蒸发压力低于大气压力,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。

折叠 潜热要大

冷媒的蒸发潜热大,使用较少的冷媒便可以吸收大量的热量。

折叠 温度要高

临界温度高,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。

折叠 压力要低

冷凝压力低,用较低压力即可将冷媒液化,压缩机的压缩比小,可节省压缩机的马力。

折叠 温度要低

冷媒的凝固点要低,否则冷媒在蒸发器内冻结而无法循环。

折叠 容积要小

气态冷媒的比容积越小越好,则压缩机的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。

折叠 密度要高

液态冷媒的密度越高,液管可用较小的配管。

折叠 编辑本段 化学特性

折叠 性质稳定

冷媒在冷冻循环系统中,冷媒只有物理变化,而无化学变化,不起分解作用。

烷烃性质很稳定,在烷烃的分子里碳原子之间都以碳碳单键相结合成链关,同甲烷一样碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合.因为C-H键和C-C单键相对稳定,难以断裂。除了氧化反应、取代反应、裂化反应这三种反应,烷烃几乎不能进行其他反应。(在通常情况下,与强酸.强碱.强氧化剂都不反应)

折叠 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。

折叠 无污染性

对自然环境无害,不破坏臭氧层,温室效应低。

无毒性

不具爆炸性与燃烧性

折叠 编辑本段 发展史

折叠 早期

1805年埃文斯(O.Evans)原创作地提出了在封闭循环中使用挥发性流体的思路,用以将水冷冻成冰。他描述了这种系统,在真空下将乙醚蒸发,并将蒸汽泵到水冷式换热器,冷凝后再次使用。1834年帕金斯第一次开发了蒸汽压缩制冷循环,并且获得了专利。在他所设计的蒸汽压缩制冷设备中。

下表列出了早期使用过的冷媒:

年份

雪种

化学式

19世纪30年代

橡胶馏化物



二乙醚(乙基醚)

CH3-CH2-O-CH2-CH3

19世纪40年代

甲基乙醚(R-E170)

CH3-O-CH3

1850

水/硫酸

H2O/H2SO4

1856

酒精

CH3-CH2-OH

1859

氨/水

NH3/H2O

1866

粗汽油



二氧化碳(R744)

CO2

19世纪60年代

氨(R717)

NH3


甲基胺(R630)

CH3(NH2)


乙基胺(R631)

CH3-CH2(NH2

1870

甲基酸盐(R611)

HCOOCH3

1875

二氧化硫R764)

SO2

1878

甲基氯化物,氯甲烷(R40)

CH3CI

19世纪70年代

氯乙烷(R160)

CH3-CH2CI

1891

硫酸与碳氢化合物

H2SO4,C4H10,C5H12,(CH3)2CH-CH3

20世纪

溴乙烷(R160B1)

CH3-CH2Br

1912

四氯化碳

CCI4


水蒸气(R718)

H2O

20世纪20年代

异丁烷(R600a)

(CH3)2CH-CH3


丙烷(R290)

CH3-CH2-CH3

1922

二氯乙烷异构体(R1130)

CHCI=CHCI

1923

汽油

HCs

1925

三氯乙烷(R1120)

CHCI=CCI2

1926

二氯甲烷(R30)

CH2CI2

早期的冷媒,几乎都是可燃的或有毒的,或两者兼而有之,而且有些还有很强的腐蚀和不稳定性,或有些压力过高,经常发生事故。

折叠 氯氟烃

1930年梅杰雷和他的助手在亚特兰大的美国化学会年会上终于选出氯氟烃12(CFC12,R12,CF2CI2),并于1931年商业化,1932年氯氟烃11(CFC11,R11,CFCI3)也被商业化,随后一系列CFCs和HCFCs陆续得到了开发,最终在美国杜邦公司得到了大量生产成为20世纪主要的冷媒。

折叠 开发时间

年份

雪种

1931

R12

1932

R11

1933

R114

1934

R113

1936

R22

1945

R13

1955

R14

1961

R502

折叠 危害

1985年2月英国南极考察队队长发曼(J.Farman)首次报道,从1977年起就发现南极洲上空的臭氧总量在每年9月下旬开始迅速减少一半左右,形成"臭氧洞"持续到11月逐渐恢复,引起世界性的震惊。

消耗臭氧的化合物,除了用于雪种,还被用于气溶胶推进剂、发泡剂、电子器件生产过程中的清洗剂。长寿命的含溴化合物,如哈龙(Haion)灭火剂,也对臭氧的消耗起很大作用。

氯原子和一氧化氮(NO)都能与臭氧反应, 正在世界大量生产和使用CFCs由于其化学稳定性好(如CFC12的大气寿命为102年)不易在对流层分解,通过大气环流进入臭氧层所在的平流层,在短波紫外线UV-C的 照射下,分解出CI 自由基,参与了对臭氧的消耗。

归纳起来,要使臭氧发生消耗,这种物质必须具备两个特征 :含氯、溴或另一种相似的原子参与臭氧变氧的化学反应;在低层大气中必须十分稳定(也就是具有足够长的大气寿命),使其能够达到臭氧层。例如氢氯氟烃雪种HCF22和HCFC123,都有一个氯原子,能消耗臭氧,其大气寿命分别为 12.1和14年,且氢原子相对活泼,能在低层大气中发生分解,到达臭氧层的数量就不多。因此HCFC22和HCFC123破坏臭氧的能力比CFCs小得多。

折叠 空调行业的发展

在空调行业中,R22曾广泛应用,后因对臭氧层破坏大且释放温室气体,已被大多数国家所禁止,并转向R410a冷媒进行过渡使用(不破坏臭氧层但释放温室气体)。欧洲和日本普及使用R32或R290冷媒。在这两种冷媒中,由于R32的可燃性相比于R290略安全,中国空调企业正推进使用R32这种无毒微可燃的冷媒。

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