一、 制冷剂
制冷剂是制冷循环中将热量从低温传向高温的工作介质,制冷剂的种类和性质对冷冻机的大小、结构、材料及操作压力等有重要的影响。因此应当根据具体的操作条件慎重选用适宜的制冷剂。
(一) 制冷剂应具备的条件
①在常压下的沸点要低,且低于蒸发温度,这是首要条件。
②化学性质稳定,在工作压力、温度范围内不燃烧、不爆炸、高温下不分解,对机器设备无腐蚀作用,也不会与润滑油起化学变化。
③在蒸发温度时的汽化潜热应尽可能大,单位体积制冷能力要大,可似缩小压缩机的气缸尺寸和降低动力消耗。
④在冷凝温度时的饱和蒸气压(冷凝压力)不宜过高,这样可以降低压缩机的压缩比和功率消耗,并避免冷凝器和管路等因受压过高而使结构复杂化。
⑤在蒸发温度时的蒸气压强(蒸发压力)不低于大气压力,这样可以防止空气吸人,以避免正常操作受到破坏。
⑥临界温度要高,能在常温下液化;凝固点要低,以获得较低的蒸发温度。
⑦制冷剂的黏度和密度应尽可能地小,减少其在系统中流动时的阻力。
⑧热导率要大,可以提高热交换器的传热系数。
⑨无毒、无臭不危害人体健康,不破坏生态环境。
(二) 常用的制冷剂
(1)氨 目前应用最广泛的一种制冷剂,适用于温度范围为一65—10~C的大、中型制冷机中。由于氨的临界温度高,在常压下有较低的沸点,汽化潜热比其他制冷剂大得多,因此其单位体积制冷能力大,从而压缩机气缸尺寸较小。在蒸发器中,当蒸发温度低达240K时,蒸发压强也不低于大气压,空气不会渗入。而在冷凝器中, 当冷却水温很高(夏季)时,其操作压强也不超过1600kPa。另外,氨具有与润滑油不互溶、对钢铁无腐蚀作用、价格便宜、容易得到、泄漏时易于察觉等突出优点。但氨有毒,有强烈的刺激性和可燃性,与空气?昆合时有爆炸的危险,当氨中有水分时会降低润滑性能,会使蒸发温度提高,并对铜或铜合金有腐蚀作用。
(2)二氧化碳 其主要优点是单位体积制冷能力最大。因此,在同样制冷能力下,压缩机的尺寸最小,从而在船舶冷冻装置中广泛应用。此外,二氧化碳还具有密度大、无毒、无腐蚀、使用安全等优点。二氧化碳冷凝时的操作压强过高,一般为6000~8000kPa,蒸气压强不能低于530kPa,否则二氧化碳将固态化。
(3)氟里昂 它是甲烷、乙烷、丙烷与氟、氯、溴等卤族元素的衍生物。常用的有氟里昂—11(CFCl3)、氟里昂—12(CF2C12)、氟里昂—13(CFaCl)、氟里昂—22(CHF2C1)和氟里昂—113(CzFsCIa)等。在常压下氟里昂的沸点因品种不同而不同,其中最低的是氟里昂—13,为191K;最高的是氟里昂—113,为320K。氟里昂低毒、无味、不着火,与空气混合不爆炸,对金属无腐蚀作用等,过去一直广泛应用在电冰箱一类的制冷装置中。
近年来人们发现这类化合物对地球上空的臭氧层有破坏作用,所以对其限制使用,并寻找可替代的制冷剂取而代之。
(4)碳氢化合物 如乙烯、乙烷、丙烷、丙烯等碳氢化合物也可用作制冷剂。它们的优点是凝固点低,无毒、无臭,对金属不腐蚀,且蒸发温度范围较宽。但具有可燃性,与空气混合时有爆炸危险,因此,使用时,必须保持蒸发压强在大气压强以上,防止空气漏人而引起爆炸。丙烷与异丁烷主要用于一30~10°C制冷温度范围、冰箱等小型制冷设备,乙烯主要用于一120~一40℃的复叠式系统或裂解石油气分离等制冷装置。