目前使用的制冷剂有很多种,归纳起来主要有四类:无机化合物、烃类、卤代烃以及混合溶液。为了书写方便,我国国家标准GB7778-87规定了各种通用制冷剂的代号,以代替使用其化学名称、分子式或商品名称。标准中规定用字母R和它后面的一级数字或字母作为制冷剂的代号。字母R表示制冷剂(Refrigerant),后面的数字或字母则根据制冷剂的种类及分子组成,按一定的规则编写。
(一)无机化合物
有NH3、CO2、H2O等。对于这类制冷剂,其代号“R”后的位数字为7,7后面的数字为该物质分子量的整数部分。如NH3的分子量为17,它的代号为R717;CO2、H2O分别为R744和R718。
名称 |
分子量 |
代号 |
标准蒸发温度 |
凝固温度 |
临界温度 |
绝热指数k |
H2O |
18 |
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NH3 |
17 |
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CO2 |
44 |
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(二)卤代烃(氟里昂Freon)
氟里昂是饱和碳氢化合物的F、Cl、Br的衍生物的总称。目前用作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍生物。
饱和碳氢化合物的分子通式为:CmH2m+2,氟里昂的分子通式为CmHnFxClyBrz,其原子数m、n、x、y、z之间的关系为:
2m+2=n+x+y+z
氟里昂的代号为RabcBd,B代表化合物中的Br原子;a、b、c、d为整数,分别为:
a等于碳原子数减1,即a=m-1,当a=0时,编号中省略;
b等于氢原子数加1,即b=n+1;
c等于氟原子数,即c=x;
d等于Br原子数,即d=z,当d=0时,编号中Bd都省略。
Cl原子数在编号中不表示,它可根据上式推算出来。
习惯上,R12、R22……又称为氟里昂12、氟里昂22……,也有写成F12、F22……。“氟里昂”是国外一个生产厂商的商业名称(商标)。其他厂商就冠以其他名称,如“阿克敦”(Arcton)、“琴纳特朗”(Genetron)等。
由于乙烷的卤化物有同分异构体,如CHF2CHF2和CH2FCF3都是四氟乙烷,分子量相同,但结构不同,它们的编号根据碳原子团的原子量不对称性进行区分。前者两个碳原子团的原子量对称,则用R134表示;后者不对称较大,则用R134a表示。
化合物名称 |
分子式 |
m、n、x、z值 |
a、b、c、d值 |
编号 |
一氟三氯甲烷 |
CFCl3 |
1 0 1 0 |
0 1 1 0 |
R11 |
二氟二氯甲烷 |
CF2Cl2 |
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R12 |
五氟一氯乙烷 |
C2F5Cl |
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R115 |
三氟一溴甲烷 |
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R13B1 |
甲烷 |
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1 4 0 0 |
0 5 0 0 |
R50 |
乙烷 |
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2 6 0 0 |
1 7 0 0 |
R170 |
丙烷 |
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3 8 0 0 |
2 9 0 0 |
R290 |
乙烯 |
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2 4 0 0 |
1 5 0 0 |
R1150 |
丙烯 |
C3H6 |
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R1270 |
(三)多元混合溶液
由两种或两种以上的制冷剂按一定比例相互溶解而成的溶合物,以扩大温度使用范围,改善耗能指标。
分为共沸混合溶液与非共沸混合溶液。
共沸溶液:性质与单质溶液一样,在恒定的压力下蒸发或冷凝时,蒸发温度或冷凝温度保持不变,而且其气相和液相具有相同的组分。共沸溶液制冷剂代号R后的个数字为5,后面的数字按使用时间的先后顺序编号。较早的为R500,后面的依次为R501、R502等。
代号 |
组分 |
质量成分% |
标准t0 |
R500 |
R12/R152 |
73.8/26.2 |
-33.5 |
R501 |
R22/R12 |
75/25 |
-41.5 |
R502 |
R22/R115 |
48.8/51.2 |
-45.4 |
R503 |
R23/R13 |
40.1/59.9 |
-87.9 |
R504 |
R32/R115 |
48.2/51.8 |
-57.2 |
R505 |
R12/R31 |
78/22 |
-32 |
R506 |
R31/R114 |
55.1/44.9 |
-12.5 |
非共沸溶液在恒定的压力下蒸发或冷凝时,其蒸发温度或冷凝温度以及气相和液相的组分均不能保持恒定。由于非共沸溶液在组分不同、混合比不同时,会显示出不同的热力学性质,可满足各种制冷要求。与单一制冷剂相比,可使平均传热温差减小,即可使传热过程中因传热温差引起的不可逆损失减小,使制冷系统的性能系数提高。
目前对非共沸溶液仍未给予编号,只是将组成的组分间用“/”隔开表示,如R12/R22,R22/R142b,R22/R13B1等。
(四)烃类
用来作为制冷剂的碳氢化合物有饱和的烷烃类(甲乙丙烷等)和不饱和的链烯烃类(乙烯C2H4、丙烯C3H6)等。
对于烷类,表示方法与氟里昂相同。但丁烷例外,写成R600。对于它的同分异构体,在代号后加“a”、“b”、“c”或在个位数上加一个数字以示区别。如异丁烷(CH3)3CH的代号为R600a或R601。(国际公认的环保制冷剂)
对于乙烯、丙烯的表示方法,是在R后面先写一个“1”,其余数字按氟里昂的编号规则书写。
烃类制冷剂凝固点低,与水不发生化学反应,对金属不腐蚀,价格便宜,容易获得,从经济的观点看是较出色的制冷剂。但由于该类制冷剂易燃烧和爆炸,而且溶于润滑油中会使油的粘度降低,安全性较差,使其应用受到一定的限制。
由于制冷剂的种类较多、性质各异,因而使用的条件也有所不同。通常可以按照制冷剂在标准大气压下的饱和温度tB和常温下的冷凝压力pk的高低及适用温度范围,将其分为高温(低压)、中温(中压)和低温(高压)三大类:
① 高温(低压)制冷剂——一般tB>0℃,pk<0.3MPa。如R11、R21、R113、R114等。这类制冷剂多用于空气调节制冷系统的离心式压缩机中;
②中温(中压)制冷剂——通常tB=0~-60℃,pk=0.3~2 MPa,如R12、R22、R717、R142b、丙烯、丙烷等。这类制冷剂适用的温度范围较广,一般的空调制冷系统以及-70℃以上的单级和两级压缩式制冷装置均采用这种制冷剂。
③ 低温(高压)制冷剂——tB<-60℃,pk=2~4 MPa,如R13、R14、乙烯、乙烷等。它们多用于制取-70℃以下的低温。
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