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新型制冷剂的制冷性能的优缺点

2016-01-29 14:37:39 山东紫翔化工销售有限公司 阅读

  新型制冷剂的制冷性能的优缺点:二氧化碳具有高密度和低粘度,其活动丢失小、传热作用杰出,而且通过对传热作用的强化,能够补偿其循环不高的缺陷。一起二氧化碳环境表现优异、费用低易获取、稳定性好、有利于减小设备体积。最首要的是,其安全无毒,不行燃,这一点比R290具有显着的优势。

  当然,选用二氧化碳为制冷剂也有缺陷,二氧化碳高的临界压力和低的临界温度也给它做制冷剂带来了许多难题。不管亚临界循环仍是跨临界循环,二氧化碳制冷体系的运转压力都将高于传统的制冷空调体系,这必定会给体系及部件的规划带来许多新的请求。一起现期间还存在二氧化碳制冷体系的功率相对较低的疑问。

  现在二氧化碳的研讨和运用首要集中于三个方面:一方面是轿车空调范畴,因为制冷剂排放量大,对环境的危害也大,有必要尽早选用对环境无危害的制冷剂;第二方面是热泵热水器,二氧化碳在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移,有利于将热水加热到一个更高的温度;第三方面是思考到二氧化碳杰出的低温活动功能和换热特性,选用它作为复叠制冷循环低温级制冷剂。

  在复叠式制冷体系中,二氧化碳循环在亚临界条件下运转。此刻二氧化碳用作低压级制冷剂,高压级用NH3作制冷剂。与其它低压制冷剂比较,即便处在低温,二氧化碳的粘度也十分小,传热功能杰出,因为运用潜热,其制冷才能相当大。现在,欧洲在超市中已建立了几个这种用二氧化碳作低温制冷剂的复叠式制冷体系,运转状况标明技能上是可行的,这种体系还适用于低温冷冻枯燥进程。美国伊利诺伊大学(UIUC)空谐和制冷基地的C.W.Bullard等对二氧化碳工质在家用空调、超市冷柜等方面的运用进行了广泛的理论与试验研讨。而超市的制冷剂代替也是燃眉之急。据了解,超市耗费的动力中多达60%是用于制冷的。运用二氧化碳的制冷体系将大幅度削减这一数字。现在关于R22制冷剂的代替世界上首要有两种技能方案:一种是以北欧国家和韩国为代表,其主张选用天然工质作为代替物,如纯工质R290、R1270、R744、R600a、R600、R717等,以及HCs类的混合物;另一种是以美国和日本为代表的选用HFCs作为代替物,如美国联合信号公司的非共沸混合物R410A、杜邦公司和I.C.I公司的混合物R407C,以及R32和R152a等,这些制冷剂的ODP均为0,能够到达维护臭氧层的目的,可是会发生温室效应。

  现在看来,二氧化碳在国内商场的远景,还有点像“水中望月”,就像王立群所言,他们都了解它的好,但真正用的少。国内空调职业暂时看不到二氧化碳开展的影子,其在国内冷冻冷藏商场也才刚刚跨步,但在热泵热水器范畴,国内即将出台二氧化碳热泵热水器的中心配件规范——GB/T26181-2010。参加规范拟定的上海日立电器有限公司热泵推动单位部长乐红胜认为,尽管在国内选用二氧化碳制冷剂的热泵热水器还没面世,中心部件紧缩机也处于研发期间,“但这一超前规范的拟定,将会对商品的商场推行起到杰出的作用。”

  二、CO2制冷剂的性质

  (一)CO2制冷剂具有的首要优势

  1.CO2是天然物质,ODP=0,GWP=1。运用CO2作为制冷工质,对大气臭氧层没有损坏作用,能够削减全球温室效应,来历广泛,勿需收回,能够大大下降制冷剂代替本钱,节约动力,从根本上处理化合物对环境的污染疑问,具有杰出的经济性。

  2.CO2安全无毒、不行燃,并具有杰出的热稳定性,即便在高温下也不会分化出有害的气体。万一走漏对人体、食物、生态都无危害。

  3.CO2具有与制冷循环和设备相适应的热物性。分子量小,制冷才能大,0℃的单位制冷量比惯例制冷剂高5~8倍,因而关于一样冷负荷的制冷体系,紧缩机的尺度能够显着减小,重量减轻,全部体系十分紧凑;润滑条件容易满意,对制冷体系多见资料无腐蚀,能够改进敞开式紧缩机的密封功能,削减走漏。

  4.CO2黏度小,0℃时CO2饱满液体的运动黏度仅仅NH3的5.2%、R12的23.8%[5],流体的活动阻力小,传热功能比CFC类制冷剂十分好,能够改进全封闭制冷紧缩机的散热。

  (二)CO2制冷剂存在的首要缺陷及剖析

  1.CO2临界压力较高(7.38MPa),因而CO2跨临界制冷循环的工作压力较传统的亚临界两相制冷循环的工作压力高得多,约为传统制冷工质CFC或HCFC体系压力的6~8倍[4]。

  所以制冷体系中工质流经的管路体系有必要经安全性剖析。可是因为CO2的单位容积制冷量约为惯例制冷剂的5~8倍,体系所需的CO2容积流量很小,而设备内气体的爆破能量为压力与容积乘积的函数,所以尽管体系的工质压力高,但容积较小,其压力和容积的乘积与惯例工质相差不大,设备内气体的爆破能量添加的并不多。以牢靠性理论为依据,依据CO2跨临界制冷体系管道牢靠性的不一样影响要素及其改变规则,对不一样管材状况下的牢靠性进行深化地研讨与剖析,得到的定论是:当管路体系的管外径给定时,只需合理地挑选管材和管壁厚度,就能确保体系在给定压力下运转的牢靠性和安全性,CO2跨临界循环较高的运转压力是能够得到合理处理的;现有钢管根本能够直接运用,而现有铜管则需依据管径和壁厚经安全性剖析后选用[6]。因而CO2运转工作压力较高所导致的安全性疑问,并不会影响CO2作为环保制冷剂推行运用的妨碍。

  2.CO2单级紧缩跨临界循环的功能系数COP比一样温度条件下的R12、R22、R134a等惯例制冷剂的制冷功能系数都低。对于CO2制冷循环功能系数低的缺陷,专家们经研讨探究发现,彻底能够通过完善体系循环办法、优化体系设备来处理,如选用双级紧缩和选用胀大机收回一部分胀大功的办法加以改进,来进步制冷循环功率。有理论剖析标明,选用胀大机CO2跨临界循环的功率要高于惯例制冷工质的节省胀大循环[2]。

  三、CO2制冷剂的运用远景

  自前世界制冷学会主席G.Lorentzen提出选用CO2作为环保制冷剂及跨临界循环理论以来[7],CO2在环保和功能上的优势不断添加地招引了世界各国专家研讨的注意力,其体系和部件的开发也得到了很大的开展,现有研讨成果标明,CO2体系在高环境温度(45℃以上)时,制冷功能低于传统体系,35~45℃间与传统体系附近,35℃以下时功能更优[5]。现在CO2跨临界循环在轿车空调、热泵、商用制冷设备、食物冷藏冷冻等方面的运用远景都极好,功能都相当于乃至好于本来选用R22或R12或R134a的制冷设备,格外适用于需求大的温度改变的场合,而且在较低的蒸发温度下功能较好[2]。

  CO2作为一种天然制冷工质,就其物性特征而言,具有别的非天然工质不行比较的优势。伴跟着CO2制冷体系研讨工作的不断深化,CO2作为新一代制冷工质将会得到进一步推行,信任在不久的将来,轿车空调体系、商用制冷系

  统、住宅空调体系以及各个出产公司的热泵枯燥体系将会许多运用CO2代替现有制冷工质。

  四、结束语

  作为制冷剂,大家期望它环保、高效、经济,但实践上并不存在一种十全十美的制冷剂。与别的制冷剂比较,CO2具有环保、安全、经济和单位容积制冷量等功能方面上的显着优势,也有运转工作压力和功率方面上的缺乏。现在的研讨标明,只需合理挑选管材和管壁的厚度,可确保CO2体系在跨临界压力下运转的安全性和牢靠性,而合理改进CO2跨临界循环办法,能够有效地削减节省丢失,进步体系的循环功率,CO2作为环保制冷剂之一,有着极好的运用远景,跟着制冷与空调技能范畴的开展必将会得到广泛运用。

  R32代替疑问

  1) R32 与 R22 以及 R410A 的热物理性质较为挨近,且 GW P值适中 ,充注量仅为 R22 的 0. 6倍 ,CO2 减排份额可达 77. 6 % ,比 R410A 优胜 ,综合环境功能较好。

  2) R32 的可燃性是 R22 代替物可燃性工质中最弱的 ,可燃性极限比 R1234yf 还低 ,归于 A2L类 ,运送进程中认为是 “不行燃” 的。在空调/热泵机组中 ,现在规范 R32 的允许最大充注量比 R290约大 10 倍,比 R161 约大 5 倍到 10 倍以上 ,如按A2L ,估计将更为放宽。

  3) R32 的热工功能比 R410A 好 , CO P 约高5. 3 % ,冷量约大 12. 7 %。但须处理其排气温度高级疑问。

  4) R32 的商场可获得性好 ,报价便宜 ,国内有许多出产 ,且无侵权疑问。

  总归 ,在家用/商用空调中 R32 是一种统筹减排、 安全、 节能和商场诸方面请求的、 很有远景的代替 R22 的制冷剂。期望往后能加强其实践运用的研讨 ,顺利且经济地完结 HCFCs 筛选的国家方针。

  3   定论

  1) 比照 R32 ,R22 ,R407C和 R410A 四种制冷剂的根本特性 ,从传热和活动视点看 ,R32 具有较低的黏度、 较高的导热系数 ,以及较高的汽化潜热、 冷凝压力和蒸发压力。因为 R32 体系的冷凝压力较高 ,对体系的承压功能提出了更高的请求 ,在体系规划时需求采纳恰当的办法操控最高压力 ,以确保体系的安全性。思考到体系的牢靠性 ,R32 体系的最高出水温度主张为 55 ℃。

  2) 通过理论循环计算剖析 ,R32 体系具有较低的紧缩比 ,较高的 CO P 以及极好的容积制热量 ,合适用于空气源热泵热水器;可是 , R32 体系的排气温度较高 ,需求通过制冷剂喷液等办法下降排气温度 ,以确保紧缩机的牢靠性。

  3) R32 制冷剂通过合理的体系匹配后能够用于空气源热泵热水器 ,并得到较高的 CO P。在当时节能减排的大环境下 ,能够思考推行运用 R32。一起 ,思考到空气源热泵热水器能效限定值国家规范在拟定中 ,跟着该规范的施行 ,也许会推动这种有利于进步体系 CO P的 R32 制冷剂在空气源热泵热水器上的运用。

  4) 具有较低 GW P值的 R32 制冷剂 ,在中国空气源热泵热水器职业的推行运用 ,将有助于完成低碳经济的开展战略。国内对空气源热泵热水器用制冷剂提出了许多代替方案 ,比方 R417A , R404A , R407C , R134a和 CO2等。各种不一样制冷剂在实践运用中取得的作用除了与制冷剂本身的特性有关外 ,还与热泵

  热水器的种类以及运用条件有很大关系。所以 ,一种功能优异的制冷剂只要与一个体系规划优异的热泵热水器商品相结合 ,才能够最大地表现其节能环保功能 ,为用户和厂家提供最大的经济效益。

  5 R32能否为中国空调职业与氟化工职业的转轨形成“互利双赢”局面R32的商场可获得性好,国内已有许多出产,不少氟化工公司(如山东东岳、常熟中昊、江苏梅兰、浙江兰天等)均有商品,且无侵权危险,而且报价还有优势(R22商场价约11000元/吨,R290约12000元/吨,R32约14000元/吨,R161批量出产后约20000元/吨,R410A和R407C约45000元/吨),R32的报价仅为R410A的30%。从出产工艺道路看,R22以工业无水氟化氢和氯仿为质料,在必定温度和压力的条件下,通过催化剂的作用进行液相反响,制得R22粗品;经水洗、碱洗除去氯化氢气体、氟化氢后,再经脱水、液化、脱气、精馏等进程,最后制得纯洁品R22。R32和R22的出产工艺道路一样,仅仅质料为工业无水氟化氢和R30;副商品也不一样,为HCI、R31和少数R30,它们均可收回运用,根本没有高GWP的R23。但设备和管道的压力较高,好在 R22的出产设备一般都能满意请求,只需略经改动就能转产R32。因而这就为面对筛选R22无穷压力的中国氟化工职业提供了一线机会,有利于完成R22出产道路的转轨。

  6 运用R32需求处理哪些关键技能

  从热工功能剖析和试验成果可看出,运用R32时需注意处理制热工况下高排气温度、两器小管径化、下降走漏率、开发专用紧缩机和整机优化、微燃危险评价和模仿试验等疑问,这些疑问有关公司和研讨院校根本都能设法处理。下面列出一些处理思路与途径:1)排气温度过高:可进行资料相容性和油溶性研讨,进行喷液冷却或增焓技能、节省阀操控匹配。2)两器小管径化:研讨微细管换热机理、两器构型匹配。3)下降走漏率:削减活动衔接、密封件选配。4)紧缩机开发和整机优化:R410A紧缩机简略改型或优化、R32专用紧缩机开发、整机优化匹配。5)微燃危险评价和模仿试验:走漏剖析、危险概率事端树剖析、微燃损坏性模仿和试验。

  R290

  3 定论

  通过试验研讨与比照剖析, 能够得出如下定论。

  (1) R290 是一种优异的制冷剂, 能够在家用空调

  中代替 R22;

  (2) 空调器在恰当的充液量下运用R290时与R22比较 , 制冷量下降约1.24%~9.65% ; 功 率 降 低 约17.37%~18.04%; 能效比添加 10.26%~19.53% ;

  (3)试验和剖析的条件是不改变原用R22的家用空调器, 这也是上述定论的条件条件。实践运用中, 若对紧缩机和换热设备进行优化规划能够收到十分好的作用;

  (4)R290 热稳定性不如 R22, 对空调整机的稳定性也有晦气的影响;

  (5) R290 的充注量小, 仅为 R22 的 46% 摆布, 这就削减了可燃性形成的运用妨碍, 有也许被不断添加的国家所承受.

  R290 制冷剂是一种环保高效制冷剂 能够在家用空调器上运用并到达较高能效 通过减小换热器管径 选用微通道换热器等办法 可在到达高能效的条件下即节省资料本钱又削减制冷剂灌注量 尽管 R290 是可燃的 但通过削减灌注量并采纳恰当安全办法后是能够完成安全出产运用的但削减灌注量后 因为制冷剂质量流量的缺乏 R290 的空调器制热面对很大的疑问 还需探究进步

  轿车空调技能及运用远景

  HFCl34a是现在运用最广泛的轿车空调制冷剂。尽管它对臭氧层没有损坏作用,但其GWP(全球变暖潜能值)高达1300[-1:R134a亲油性差,对现用冷冻润滑油不相容.还对铜管有腐蚀性。R134a现已被认为是一种过渡型的代替物。所以研讨新的代替制冷剂势在必行。作为轿车空调的代替制冷剂,天然制冷剂CO:有着不行比较的优势,首要归纳如下:(1)与现在运用的HFcl34a比较,温室效应小,GwP值仅为l。(2)CO2:是自然资源,能够收回运用工厂排放的CO2:,削减化工副商品CO2的排放。

  (2)无毒,本身费用低,无需收回或再生,操作与运转的费用也较低。

  (3)化学稳定性好,不行燃。

  (4)低温下的制冷剂密度大,供暖作用好。

  (5)有利于减小设备体积。高的工作压力使得紧缩机吸气比容较小,使得容积制冷量较大。紧缩尺度减小:活动和传热功能进步,削减了管道和热交换器的尺度.从而使体系十分紧凑。因而,天然制冷剂被认为是将来轿车空调的首选,有极好的运用远景

  1. CO2 跨临界循环体系, 充分运用了 CO2 高饱满压力, 杰出的热力功能及相当大的单位容积冷量,具有高效紧凑等特点, 合适于轿车空调,

  2. 在 CO2 跨临界循环体系研讨的理论和试验方面现已取得了不小的成果, CO2 体系日趋老练, 商用化指日可待,

  3. CO2 具有优异环保功能, 从安全方面思考, 轿车空调中 CO 尽管压力高, 但其体积很小, 即便在部件破裂的状况下 制冷剂侧容积不到2L的C02轿车空调机所开释出来的潜在能量还赶不上一个典型的 C0 2 灭火器开释的多 在维护体系的监控与维护下 机械体系的安全性是彻底牢靠的

  4. C02 体系构造与原车用空调体系有显着不一样 高压侧压力~ 回热换热量等体系循环参数对体系 COP 影响明显 有必要对体系热力循环进行优化规划

  5. 以C02作为工质的轿车空调体系 不管在理论方面,仍是在部件完成方面都彻底具备了也许性

  水体系。

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