氟利昂制冷剂在以下几方面具有共性:
·分子量较大、密度高、流动性差,在制冷系统中循环时流动阻力大。
·绝热指数小,压缩终了温度低。
·传热性能较差。
·溶水性极差,系统中应严格控制水的含量。
·对金属的腐蚀性很小,但当有水分存在时,会水解成酸性物质,对金属有腐蚀作用。氟利昂与润滑油的混合物能够水解铜,当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时,铜便溶解到混合物中,当再和钢或铸铁部件接触时,被溶解的铜离子又会析出,并沉积在钢铁部件的表面,形成一层铜膜,这就是所谓的“镀铜”现象,这种现象对制冷机的运行极为不利。氟利昂对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有膨润作用,所以制冷系统的密封件以及封闭式压缩机电动机的绕组线的表面涂层必须用耐氟材料。
·遇明火时,氟利昂中会分解出对人体有害的氟化氢、抓化氢或光气等,故其生产和使用场所严禁明火。
·无味、渗透性强,在系统中极易渗透。
·价格高,已商品化生产的氟利昂的价格远远高于其他无机物或碳氢化合物制冷剂,新的替代工质价格更高。
1. R120 R12是最早出现、使用量大、性能优良的制冷剂,但由于其具有很高的ODP值和GWP值,要被禁止使用,考虑到目前还有许多制冷系统仍用R12作制冷剂,同时作为新制冷剂的对照,下面仍简单介绍R12的一些特性。
R12(二氟二氯甲烷,CF₂Cl₂)曾经是应用最广的中沮制冷剂,标准蒸发温度为-29.8℃,凝固点一158℃;应用于中等蒸发温度和低蒸发温度的制冷系统中,在多级活塞式制冷机中可达到-70℃的低温。与氨和R22相比,在相同使用温度下R12的压力较低、排气温度较低,单位容积制冷量较小。R12的分子量很大,流动性比R22差。传热性与R22差不多。
R12无色,气味很弱,有芳香味,毒性小,它在空气中含量达到20%时,人才开始有感觉;容积浓度超过30%时,会使人窒息。R12不燃烧,不爆炸,是一种很安全的制冷剂。R12对人体的生理危害小。当温度达到400℃以上时,R12与明火接触会分解出剧毒的光气。
水在R12中的溶解度很小,且随温度的降低而减小。所以,在R12系统中应该严格限制含水量,一般规定R12中的含水量不得超过0.01%,制冷系统、设备和管道在充灌R12之前必须经过严格的干燥处理,且需在充液管路中或系统中设有干燥器。
在常用温度范围内R12能与矿物性润滑油以任意比例相互溶解。
R12对一般金属不起腐蚀作用,但能腐蚀镁及含镁量超过2%的铝镁合金。R12对天然橡胶和塑料有膨润作用,R12制冷机中使用的密封材料应该用耐腐蚀的丁腈橡胶或氯醇橡胶。R12全封闭压缩机中的绕组导线要用耐氟绝缘漆,如聚乙烯醇缩甲醛树脂绝缘漆,B级或E级绝缘。
R12系统必须密封严密,R12很容易通过机器的接合面的不严密处、铸件中的小孔及螺纹接合处泄漏。所以对铸件质量要求高,对机器的密封性要求严格。可以用肥皂水、卤素喷灯或者电子卤素检漏仪进行系统检漏。肥皂水适用于局部系统安装和有明显泄漏时的检验。少量泄漏可以用卤素喷灯检查,随泄漏最的增大,卤素灯火焰颜色的变化是:微绿一淡绿一深绿一紫色。徽里的泄漏用电子卤素检漏仪检查,该仪器敏感度极高,每年几毫克的泄漏量都能检测出来。
2。R22。R22(二氟一氯甲烷,CHF₂Cl)也是较常用的中温制冷剂,属HCFC类物质。环境指标ODP为0.05左右,GWP为1 600左右。在相同的蒸发温度和冷凝温度下,R22比R12的压力要高65%左右。R22的沸点为一40.8℃,凝固点一160℃。它在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量与氨接近,比R12要大,压缩终温虽不如氨高,介于氨和R12之间,但在氟利昂类中属于较高的,若在高压比下工作,压缩机要采取冷却措施。能制取的最低蒸发温度为-80℃。
R22无色、无味、不燃烧、不爆炸,毒性比R12略大,但仍然是安全的制冷剂,安全分类为Al。它的传热性能与R12相差不多,但不如氨,流动性比R12好,但比氨差;它与水的互溶性很差,0℃时水在R22中的溶解度仅为0.06%(质量百分比),但比R12稍大,仍然属于不溶于水的物质。对R22,含水量也要求限制在0.01%以内。使用时,制冷系统中的各机器、设备、管道、管件等在充注制冷剂前必须经严格干燥处理(必要时烘干);系统中必须设干燥器,以随时吸收运行过程中由于微量泄漏而渗入系统内部的水分。还应根据水分观察镜所指示的含水量及时更换干燥器,或再生处理干燥剂。
R22是极性分子,化学性质不如R12稳定,对有机物的膨润作用更强。系统的密封件应采用耐氟材料如氯乙醇橡胶或聚四氟乙烯;封闭式压缩机的电动机绕组采用QF改性缩醛漆包线(E级绝缘)、QZY聚酯亚胺漆包线等。
R22能够部分地与矿物油相互溶解,而且其溶解度随着矿物油的种类及温度而变。在系统高温侧部分(冷凝器、储液器中)R22与油完全溶解,不易在传热表面形成油膜而影响传热,即使在储液器中,R22液体与油形成基本上是均匀的溶液而不会出现分层现象,因而不可能从储液器中将油分离出来;在低温侧,R22与油的混合物处于溶解临界温度以下时,蒸发器或低压储液器中液体将出现分层,上层主要是油、下层主要是R22,所以要有专门的回油措施。干式蒸发器中随着R22的不断蒸发,矿物油在其中越积越多,使蒸发温度提高,传热系数降低。为了保证顺利回油,供液一般采用上进下出(蒸气),管内制冷剂要有足够的流速,使矿物油与 R22蒸气一同返回压缩机中。特别是上升回气立管,在管径设计时必须考虑满足最小带油速度。在压缩机的曲轴箱里,油中会溶解R22。机器停用时,曲轴箱内压力升高,油中的R22溶解量增多。当压缩机启动时,曲轴箱内的压力降低到蒸发压力,油中的R22会大量蒸发出来,使油起泡,这将影响油泵的工作。所以较大容量的R22制冷机在启动前需先对曲轴箱内的油加热,让R22先汽化掉。另外,压缩机排气管上应设油分离器.以便将运行中有可能从压缩机带人系统的油减到最少。
R22对金属与非金属的作用与R12相似,其泄漏特性也与R12相似。R22属于HCFC类制冷剂,将要被限制和禁止使用。
R22广泛用在家用空调器(配备全封闭容积式压缩机)以及中型冷水机组中(半封闭容积式压缩机),也应用于工业制冷中(开启式压缩机)。
3.R13和R14。 R13 (CF₃CI)和R14 (CF₄)的标准蒸发温度分别是-81.5℃和-128℃。它们可以制冷的温度范围分别是-70~-110℃和-110~-140℃,均在复叠式制冷系统的低温部分使用。R13和R14的分子中含较多氟原子,不含氢原子,所以它们的化学性质稳定、无毒、不可燃。二者都微溶水,不溶油。常温下超临界压力很高,单位容积制冷量大。R13的ODP值为1.0.对臭氧的危害大,不过它的用量不大。