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关注制冷剂替代_CFCs和HCFC的替代

   2020-05-15 子琪3059
核心提示:为了开发用替代制冷剂的新型压缩机,设计者首先遇到两个问题:第一,压缩机必须把其工作容积的尺寸重新划定,以适应不同流量和压力的要求;第二,压缩机中与制冷剂接触的各种材料之间的相容性,如合成橡胶和润滑油,必须予以解决。

众所周知,制冷剂的选用是影响压缩机设计的诸多因素中应予以高度重视的一个方面。

为了开发用替代制冷剂的新型压缩机,设计者首先遇到两个问题:第一,压缩机必须把其工作容积的尺寸重新划定,以适应不同流量和压力的要求;第二,压缩机中与制冷剂接触的各种材料之间的相容性,如合成橡胶和润滑油,必须予以解决。

在过去的历史中,有50余种物质曾被用作为制冷剂。二次大战后,除了在大冷量范围内还用氨以外,几乎所有制冷空调领域中都被卤代烃CFCsHCFCs所主宰。1974年蒙特利尔协议书中所规定的CFCs替代已在工业化国家中实现,而HCFCs的替代计划将要在2020年完成对发展中国家,则将分别在2010年和2040年停用。但是,在某些发达国家中已经准备提前实现。

CFC-11是一种低压制冷剂,主要用于离心式冷水机组中,其过渡替代剂为HCFC-123另外,HFC-245caI-IFC-245fa也属于低压制冷剂,但它具有可燃性,故而对其减燃方法和毒性尚待研究,而且它的使用不及CFC-11HCFC-123效率高。因而,许多企业已改用HFC-134a用于离心式冷水机组中。

CFC-12由于它的应用面广和在汽车空调中的泄漏问题,因而是首先考虑要替代的对象。在家用电冰箱和汽车空调中可用HFC-134a来替代。用于中温和高温范围里.HFC-134a具有和CFC-12相近的制冷量和效率。但在低于一23℃的工况下,则因其制冷和效率都比CFC-12低而失去其吸引力。虽然HFC-134a的臭氧消耗潜能ODP值为零,但其全球变暖潜能GWP值高达1300(CO₂GWP值为基准的比较值),从长远考虑,这也会影响其发展。

HCFC-22已广泛用于商业制冷及商业和住宅空调及热泵中,其ODP值远小于CFC-11CFC-12的,仅为0.055,但其GWP值却相当高,约为1700。正是由于这些原因,在欧洲一些国家,如德国,HCFC-22已经正在被迅速淘汰。已经有好几种混合制冷剂作为HCFC-22的替代物。美国制冷协会在其制冷剂替代物的评估计划(AREP)中已报荐了4:HFC-134a,R407c,R410AR410B。但是,其中HFC134a与其他三种相比,单位容积制冷量和压力都较小,用它作制冷剂需要对系统作较大的重新设计,故由它来替代HCFC-22的可能性似乎最小,但用在冷址较大的冷水机组中的可能性还是存在的。非共沸制冷剂R407C,很可能是一种对现有机器的“可用”替代剂,因它与HCFC-22最相近,替代后对系统的设备只需作最小的改动。并且采用酸类润滑油采取代矿物油,还应注意适应工质的较大温度滑移(可达5-7℃)。

近共沸工R410AR410B是两种相同的HFCs的混合物,不同的仅是混合比例。R410A适用于分体式小型空调器,但其蒸发压力约为HCFC-221.5倍,因此,用这种制冷剂的系统需要全部重新设计,故仅用于新的制冷空调系统中.经过优化设计的这种系统可使其效率提高约5%

R502曾广泛用于低温的制冷系统里。AREP推荐了两种可能的替代物:R404AR507,R404A具有与R502相近的制冷量和效率,但在采用时需对系统的部件做较多的试验,特别是压缩机。R507的混合组份中有一种成分起着阻作用,它与R502的性能相似,但在美国还在继续进行毒性试验,可是在欧洲,它已被应用于超市冷冻设备中。

在自然界中大量存在的“天然制冷剂”,例如氨、碳氢化合物、二氧化碳等。氨的应用已有百余年的历史,至今还有许多国家用在大型工业制冷、食品冷冻冷藏中。但其易燃、易爆、有毒和具有强烈的刺激味等特点限制了它的应用范围。

碳氢化合物具有十分良好的热力性质和传热特性,它和所有机械材料和油类完全相容。而实际上,这种制冷剂早就在石油化学工业的大型制冷系统中使用。影响这类制冷剂大量推

广的阻力来自于它的可燃性。在欧洲,这种制冷剂已开始进人家用制冷设备的市场,如德国已在产品中有90%的税盖率我国电冰箱行业亦已有使用异丁烷R600a的产品。

可燃性制冷剂的应用范围和前景是一个十分重要的问题,它的普遍解决尚需有一个实际上比较统一的认识,因为这影响到制冷空调设备的国际贸易。但是,要做到这一步尚有待更多的试验研究和各国对此问题所采取的政策,看来还需要相当的时间方见端倪。

由于传统的适用于CFC-12CFCs制冷剂的矿物油和合成油与新制冷剂R134aHFCs的相溶性差,人们遂研究开发出新型的极性润滑油,该润滑油的基体有的是多元酯POE(称之为类油)、有的是聚乙二醇PAG(称之为乙二醇油)它们与HFCs新制冷剂有良好的相溶性,可以避免在换热器中聚集润滑油以及保证油能顺利回流到压缩机中去。

 
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