目前使用的制冷劑有很多種,歸納起來(lái)主要有四類:無(wú)機(jī)化合物、烴類、鹵代烴以及混合溶液。為了書寫方便,我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7778-87規(guī)定了各種通用制冷劑的代號(hào),以代替使用其化學(xué)名稱、分子式或商品名稱。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用字母R和它后面的一級(jí)數(shù)字或字母作為制冷劑的代號(hào)。字母R表示制冷劑(Refrigerant),后面的數(shù)字或字母則根據(jù)制冷劑的種類及分子組成,按一定的規(guī)則編寫。
(一)無(wú)機(jī)化合物
有NH3、CO2、H2O等。對(duì)于這類制冷劑,其代號(hào)“R”后的位數(shù)字為7,7后面的數(shù)字為該物質(zhì)分子量的整數(shù)部分。如NH3的分子量為17,它的代號(hào)為R717;CO2、H2O分別為R744和R718。
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名稱 |
分子量 |
代號(hào) |
標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度 |
凝固溫度 |
臨界溫度 |
絕熱指數(shù)k |
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H2O |
18 |
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NH3 |
17 |
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CO2 |
44 |
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(二)鹵代烴(氟里昂Freon)
氟里昂是飽和碳?xì)浠衔锏腇、Cl、Br的衍生物的總稱。目前用作制冷劑的主要是甲烷和乙烷的衍生物。
飽和碳?xì)浠衔锏姆肿油ㄊ綖椋篊mH2m+2,氟里昂的分子通式為CmHnFxClyBrz,其原子數(shù)m、n、x、y、z之間的關(guān)系為:
2m+2=n+x+y+z
氟里昂的代號(hào)為RabcBd,B代表化合物中的Br原子;a、b、c、d為整數(shù),分別為:
a等于碳原子數(shù)減1,即a=m-1,當(dāng)a=0時(shí),編號(hào)中省略;
b等于氫原子數(shù)加1,即b=n+1;
c等于氟原子數(shù),即c=x;
d等于Br原子數(shù),即d=z,當(dāng)d=0時(shí),編號(hào)中Bd都省略。
Cl原子數(shù)在編號(hào)中不表示,它可根據(jù)上式推算出來(lái)。
習(xí)慣上,R12、R22……又稱為氟里昂12、氟里昂22……,也有寫成F12、F22……。“氟里昂”是國(guó)外一個(gè)生產(chǎn)廠商的商業(yè)名稱(商標(biāo))。其他廠商就冠以其他名稱,如“阿克敦”(Arcton)、“琴納特朗”(Genetron)等。
由于乙烷的鹵化物有同分異構(gòu)體,如CHF2CHF2和CH2FCF3都是四氟乙烷,分子量相同,但結(jié)構(gòu)不同,它們的編號(hào)根據(jù)碳原子團(tuán)的原子量不對(duì)稱性進(jìn)行區(qū)分。前者兩個(gè)碳原子團(tuán)的原子量對(duì)稱,則用R134表示;后者不對(duì)稱較大,則用R134a表示。
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化合物名稱 |
分子式 |
m、n、x、z值 |
a、b、c、d值 |
編號(hào) |
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一氟三氯甲烷 |
CFCl3 |
1 0 1 0 |
0 1 1 0 |
R11 |
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二氟二氯甲烷 |
CF2Cl2 |
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R12 |
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五氟一氯乙烷 |
C2F5Cl |
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R115 |
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三氟一溴甲烷 |
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R13B1 |
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甲烷 |
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1 4 0 0 |
0 5 0 0 |
R50 |
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乙烷 |
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2 6 0 0 |
1 7 0 0 |
R170 |
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丙烷 |
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3 8 0 0 |
2 9 0 0 |
R290 |
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乙烯 |
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2 4 0 0 |
1 5 0 0 |
R1150 |
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丙烯 |
C3H6 |
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R1270 |
(三)多元混合溶液
由兩種或兩種以上的制冷劑按一定比例相互溶解而成的溶合物,以擴(kuò)大溫度使用范圍,改善耗能指標(biāo)。
分為共沸混合溶液與非共沸混合溶液。
共沸溶液:性質(zhì)與單質(zhì)溶液一樣,在恒定的壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí),蒸發(fā)溫度或冷凝溫度保持不變,而且其氣相和液相具有相同的組分。共沸溶液制冷劑代號(hào)R后的個(gè)數(shù)字為5,后面的數(shù)字按使用時(shí)間的先后順序編號(hào)。較早的為R500,后面的依次為R501、R502等。
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代號(hào) |
組分 |
質(zhì)量成分% |
標(biāo)準(zhǔn)t0 |
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R500 |
R12/R152 |
73.8/26.2 |
-33.5 |
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R501 |
R22/R12 |
75/25 |
-41.5 |
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R502 |
R22/R115 |
48.8/51.2 |
-45.4 |
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R503 |
R23/R13 |
40.1/59.9 |
-87.9 |
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R504 |
R32/R115 |
48.2/51.8 |
-57.2 |
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R505 |
R12/R31 |
78/22 |
-32 |
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R506 |
R31/R114 |
55.1/44.9 |
-12.5 |
非共沸溶液在恒定的壓力下蒸發(fā)或冷凝時(shí),其蒸發(fā)溫度或冷凝溫度以及氣相和液相的組分均不能保持恒定。由于非共沸溶液在組分不同、混合比不同時(shí),會(huì)顯示出不同的熱力學(xué)性質(zhì),可滿足各種制冷要求。與單一制冷劑相比,可使平均傳熱溫差減小,即可使傳熱過(guò)程中因傳熱溫差引起的不可逆損失減小,使制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)提高。
目前對(duì)非共沸溶液仍未給予編號(hào),只是將組成的組分間用“/”隔開(kāi)表示,如R12/R22,R22/R142b,R22/R13B1等。
(四)烴類
用來(lái)作為制冷劑的碳?xì)浠衔镉酗柡偷耐闊N類(甲乙丙烷等)和不飽和的鏈烯烴類(乙烯C2H4、丙烯C3H6)等。
對(duì)于烷類,表示方法與氟里昂相同。但丁烷例外,寫成R600。對(duì)于它的同分異構(gòu)體,在代號(hào)后加“a”、“b”、“c”或在個(gè)位數(shù)上加一個(gè)數(shù)字以示區(qū)別。如異丁烷(CH3)3CH的代號(hào)為R600a或R601。(國(guó)際公認(rèn)的環(huán)保制冷劑)
對(duì)于乙烯、丙烯的表示方法,是在R后面先寫一個(gè)“1”,其余數(shù)字按氟里昂的編號(hào)規(guī)則書寫。
烴類制冷劑凝固點(diǎn)低,與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對(duì)金屬不腐蝕,價(jià)格便宜,容易獲得,從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看是較出色的制冷劑。但由于該類制冷劑易燃燒和爆炸,而且溶于潤(rùn)滑油中會(huì)使油的粘度降低,安全性較差,使其應(yīng)用受到一定的限制。
由于制冷劑的種類較多、性質(zhì)各異,因而使用的條件也有所不同。通??梢园凑罩评鋭┰跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓下的飽和溫度tB和常溫下的冷凝壓力pk的高低及適用溫度范圍,將其分為高溫(低壓)、中溫(中壓)和低溫(高壓)三大類:
① 高溫(低壓)制冷劑——一般tB>0℃,pk<0.3MPa。如R11、R21、R113、R114等。這類制冷劑多用于空氣調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)中;
②中溫(中壓)制冷劑——通常tB=0~-60℃,pk=0.3~2 MPa,如R12、R22、R717、R142b、丙烯、丙烷等。這類制冷劑適用的溫度范圍較廣,一般的空調(diào)制冷系統(tǒng)以及-70℃以上的單級(jí)和兩級(jí)壓縮式制冷裝置均采用這種制冷劑。
③ 低溫(高壓)制冷劑——tB<-60℃,pk=2~4 MPa,如R13、R14、乙烯、乙烷等。它們多用于制取-70℃以下的低溫。
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