制冷剂及其分类

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制冷剂又称制冷工质，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。
    在蒸气压缩式制冷中，使用在常温或较低温度下能液化的制冷剂，如氟利昂（饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工质（由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氢化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在气体压缩式制冷中，使用气体制冷剂，如空气、氢气、氦气等，这些气体在制冷循环中始终为气态；在吸收式制冷机中，使用由吸收剂和制冷剂组成的二元溶液作为工质，如氨和水、溴化银和水等；蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂。
    制冷剂的主要技术指标有饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数、表面张力等。
    制冷剂按物质成分可分为纯工质和混合工质制冷剂。
    制冷剂按标准沸点1个标准大气压下的饱和温度)的高低分类，可把制冷剂分为高温、中温和低温制冷剂。
    低压高温制冷剂：如R11（CFCl3），其T0=23.7℃。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。
    中压中温制冷剂：如R717.R12.R22等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。
    高压低温制冷剂：如R13（CF3Cl）、R14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或－70℃以下的低温装置中。
    制冷剂按安全性分类:按毒性分为A、B两个等级，按可燃性分为1、2、3三个等级，这样就把制冷剂分成了6个独立的安全等级分类，即Al、A2、A3和Bl、B2、B3。
    目前使用的制冷剂已达七、八十种，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。其中被广泛采用的通常分为CFC、HCFC和HFC三大类，CFC是氢氟烃类产品的简称，主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500和R502等。HCFC是氢氯氟烃类产品的简称，主要包括R22、R123、R141b和R142b等。HCF是氢氟烃类产品的简称，主要包括R134A、R125、R32、R407C、R410A和R152等。
　　氨（R717）：是一种使用较早的中温制冷剂，化学式为NH3，也是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。它的凝固温度为-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℃时也绝不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。它主要用于大、中型冷库的制冷系统中。
    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，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2%。
　　氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5%～0.6%时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11%～13%时即可点燃，达到16%时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。R717对大气臭氧层无破坏作用，也无温室效应
    氟利昂-12（R12）：为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2。也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是无色、透明、无味，几乎无毒性、不燃、不爆，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。
    R12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定R12中含水量不得大于0.0025%，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。

  氟利昂-22（R22）：也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，分子式为CHClF2，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。
　　它的许多性质与R12相似，但化学稳定性不如R12，毒性也比R12稍大。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R22目前被广泛应用于家用空调、单元式空调机组、冷水机组、冷冻除湿机以及冷库的制冷系统中。但由于它对大气臭氧层有一定的破坏性，今后将被限制和禁止使用。
    R22在常温常压下是一种无色、无味的气体，在水中的溶解度很小，而且温度越低，溶解度越小。因此系统中必须设置干燥器，系统中的含水量应控制在0.0025以内。
　　R22对金属(如铁、铜、铝等)有较好的稳定性，无腐蚀性。但R22中含有水分时，易发生“镀铜”现象。R22与润滑油有限互溶。温度高时，油在R22中的溶解度较大，呈均匀溶液；温度低时，油在R22中的溶解度较小，出现分层，上层主要是油，下层主要是R22。在使用R22作为工质的系统中，应特别注意压缩机的回油状况。
　　R22不燃烧，不爆炸，安全等级为Al。

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    R123：又名三氟二氯乙烷，是一种高温制冷剂，化学式为CHC1，CF，标准沸点27.8℃，安全性等级为B1。它的热力学性质与R11相近，是R11的过渡性替代物，目前主要用于离心式压缩机的制冷机组。但是，由于其对大气臭氧层有一定的破坏作用，将被限制或禁止使用。
　　R123在常温常压下是一种无色、无味的气体，在水中的溶解度很小，而且温度越低溶解度越小。R123可与矿物性润滑油互溶。与其他氟利昂类制冷剂相似，R123系统中也易发生镀铜现象，对有机物和天然橡胶易发生侵蚀作用。

  R134a：分子式CH2FCF3（四氟乙烷），分子量102.03，是作为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与大多数橡胶、塑料等材料不发生化学反应，无溶解、溶胀等现象，具有良好的相容性。但与丙烯酸树脂、赛瞄路不相容。R134a的渗漏性较强，不可使用内衬材料为丁脂橡胶的软管，而应使用内衬材料为尼龙、氯磺化聚乙烯的软管。

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  R134a是目前国际公认的替代CFC-12的主要制冷工质之一，它广泛应用于家用冰箱、汽车空调、离心式冷水机组等制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合致冷剂，如R404a和R407c等。

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。它是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂，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。
    R404A是由Rl25、R143a、R134a组成的混合制冷剂，混合质量比为叫:52:4。标准沸点-46.6℃，属非共沸混合制冷剂。滑移温度很小，仅0.78℃。
　　R404A的物理化学性质与其他氟利昂类制冷剂相似，但与传统的矿物性润滑油不互溶，而与聚亚烷基二醇类(PAG)和多元醇酷类(POE)润滑油互溶。

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  R407A：是由R32、R125组成的混合制冷剂，混合质量比为50:50。标准沸点-51.6℃，属非共沸混合制冷剂。但滑移温度很小，仅0.05℃。目前已用于多联机组中。


  R407C是由R32、R125、R134a组成的非共沸混合制冷剂，混合质量比为23:25:52。标准沸点-43.8℃，滑移温度为7.08℃。热力学特性与饱2相近，是胞2的替代物之一。与R404A一样，R407℃与传统的矿物性润滑油不互溶，而与聚亚烷基二醇类(PAG)和多元醇酷类(POE)润滑油互溶。
　　与R404A一样，R407A与传统的矿物性润滑油不互溶，而与聚亚烷基二醇类(PAG)私多元醇酷类(POE)润滑油互溶。

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  R410A的沸点较低，在同样的条件下，其压力较R22高出许多。因此对系统的耐压要求较高，一般系统的试验压力为4.5MPa
    R410A 是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。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。


  通常选择的制冷剂的标准蒸发温度要低于制冷温度10℃。选择制冷剂还应考虑制冷装置的冷却条件、使用环境等。运行中的冷凝压力不应超过压缩机安全使用条件的规定值。汽车空调只能用车外空气做冷却介质，对其产生影响的气温、风速、太阳辐射、热辐射等因素无不在频繁发生变化，其运行条件决定它只能选用高温（低压）制冷剂，过去选用R12，目前大多选用R134a。

   由于不同的制冷压缩机的工作原理有所不同。体积式压缩机是通过缩小制冷剂蒸气的体。积提高其压力的，一般选用单位体积制冷量大的制冷剂，如R134a,R22等制冷剂的种类很多，随着科学技术的进步．新工质不断出现，以适宜于不同的制冷装置。