制冷機的制冷劑與載冷劑區分與種類

首先介紹下制冷劑與載冷劑的定義與區分：其一、壓縮機常用的冷媒（R22、R413）就是我們工業制冷機中稱為的制冷劑；其二、如果需要制冷的是冷凍液體（水、乙二醇、防凍液），那么以上液體就是載冷劑。其三、如果用壓縮機的冷媒直接冷卻（冷庫常用），那么冷媒同時可以稱為制冷機和載冷劑。

常用的制冷劑有：
    一、無機化合物：如①氨（R717）：氨有良好的熱力性能，其標準蒸發溫度—33.3℃氨具有強烈刺激作用，并且具有比較大的毒性，對人體有一定的危害，氨可以燃燒和爆炸，但是氨的單位容積制冷量較大，蒸發壓力和冷凝壓力適中，氨還對鋼鐵不腐蝕，但含水時會對銅及銅合金（磷青銅除外）有腐蝕作用，因此，一般使用中含水量＜0.2%，采用無逢鋼管，氨還價廉易得；②水（R718）：水作為制冷劑*大的優點是無毒、無臭、不燃不爆、汽化潛熱大而且極易獲得，但水的蒸汽比容很大，因此它的單位容積制冷量很小，水作為制冷劑只能制取0℃以上的冷凍水；
    二、甲烷和乙烷的鹵素衍生物，這些物質無毒、難燃，絕熱系數小，故排氣溫度低，分子量大，但其價格昂貴，泄漏不易被發現，比重大，工質循環量大，故流動阻力損失大，耗功增加，對天然橡膠有腐蝕作用。氟里昂遇到明火或高溫會分解出有毒有害氣體，因此在氟里昂車間禁止明火和高溫。如①氟里昂12（R12）：R12是早期中小型空調和冰箱中使用較普遍的制冷劑，R12在大氣壓下的沸點為—29.8℃，凝固點為—158℃。R12易溶于潤滑油，為確保壓縮機的潤滑油應使用粘度較高的冷凍機油。R12中水的溶解度很小，且無色、無臭、對人體危害極小，其分子中不含氫原子，因而也不燃不爆，但其在大氣中的壽命長，對臭氧層有破壞作用。屬于中溫制冷劑。②氟里昂22（R22）：R22的熱力學性能與氨很相近，其沸點是—40.8℃，凝固點是—160℃，但是R22不燃不爆，在大氣中的壽命約20年。R22對絕緣材料的腐蝕性較R12為大，毒性也比R12稍大。R22的化學性能不如R12穩定，分子極性也比R12大，故對有機物的膨潤作用強。③氟里昂11（R11） R11在大氣壓力下蒸發溫度為23.7℃，凝固點—111℃。由于分子量大，冷凝壓力很低，所以主要用于空調用離心式制冷壓縮機中。因為它含有三個氯原子，毒性較R12大。R11的其它理化性質與R22相近。R11是全鹵化甲烷衍生物，在大氣中壽命約47~80年。屬于高溫制冷劑。④氟里昂114（R114）：R114在大氣壓力下蒸發溫度為3.55℃。冷凝壓力很低，冷凝溫度達60℃時其飽和壓力只有0.596MPa。所以適用于高溫環境中，如冶金廠的吊車用空調機組。它的毒性及水在其中的溶解度與R12相近，與潤滑油的溶解度和R22相似。R114是全鹵化乙烷衍生物，在大氣中的壽命長達210~320年。⑥氟里昂134a（R134a） C2H2F4（四氯乙烷）：R134a的分子量102.3，在大氣壓力下的沸點是—26.25℃，凝固點—101℃，臨界溫度101.5℃，臨界壓力4.06MPa。R134a的熱力性質與R12非常接近，對絕緣材料的腐蝕程度比R12還穩定，毒性級別與R12相同。但R134a難溶于油，因此采用R134a的制冷系統還需配用新型的潤滑油。目前R134a已取代R12作為汽車空調中的制冷劑。R134a在大氣中的壽命約8~11年。⑦氟里昂123（R123） CHCl2CF3（三氟二氯乙烷）：R123的分子量152.93，大氣下壓力沸點為27.61℃，凝固點—107℃，臨界溫度183.79℃，臨界壓力3.676MPa。R123的熱力性質與R11很相似，但對金屬的腐蝕性比R11大，毒性級別與尚待確定。R123在大氣中的壽命約1~4年。⑧R13 CF3Cl    R14 CF4：著兩種物質都屬于低溫制冷劑，它們的沸點分別是—81.5℃和—128℃，性能穩定，微溶于水，不溶于油。
    三、混合制冷劑：如①氟里昂502（R502）：R502是由質量百分比為48.8%的R22和51.2%的R115組成，屬共沸制冷劑。與R22相比，壓力稍高，在較低溫度下制冷能力約大13%。在相同的蒸發溫度和冷凝溫度條件下壓縮比較小，壓縮后的排氣溫度較低。采用單級蒸汽壓縮式制冷時，蒸發溫度可低達—55℃。

常用的載冷劑：
    1.水：水可用作工作溫度高于0℃的載冷劑。水的比熱大，對流傳熱性能好，價格低廉。
    2.鹽水，一般由氯化鈣(CaCl2)或氯化鈉(NaCl)配制而成的水溶液：其可用于工作溫度低于0℃的載冷劑，鹽水濃度越大，其密度也越大，流動阻力也增大；同時，濃度增大，其比熱減小，輸送一定冷量所需鹽水溶液的流量將增加，造成泵消耗的功率增大。因此，配制鹽水溶液時，只要使其濃度所對應的凝固溫度不低于系統可能出現的*低溫度即可，一般使凝固溫度比制冷劑的蒸發溫度低5~8℃。鹽水溶液對金屬還具有腐蝕性，尤其是略帶酸性并與空氣相接觸的鹽水溶液，其腐蝕性更強。為了降低鹽水對金屬的腐蝕作用，可在鹽水溶液中加入一定量的防腐劑；
    3.有機載冷劑，主要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它們都是無色、無味、非電解性溶液。冰點都在0℃以下，對金屬管道、容器無腐蝕作用。丙二醇是無毒的，可以與食品直接接觸而不致污染。乙二醇略帶毒性，但無危害，價格和粘度較丙二醇低。
防凍液母液調制濃度和冰點　　　

 雖然，可用作載冷劑的物質很多，但是在某一溫度范圍內，適用的載冷劑種類并不多。所以，在實際工程設計時，當載冷劑系統的工作溫度和使用目的確定之后，只需在幾種載冷劑中進行比較選擇。適合于某一溫度范圍內 工作和使用目的，是選擇載冷劑的二個主要方面。具體選擇辦法是： 1）蒸發溫度在5℃以上的載冷劑系統，一般都采用水作載冷劑，水具有許多優良特點，但是水的凝固點高，這就大大限制了水在制冷工程中作為載冷劑的使用范圍。在空調系統中用水作載冷劑是理想的。 2）蒸發溫度在5～-50℃的范圍內，一般可采用氯化鈉鹽水溶液或氯化鈣鹽水溶液作載冷劑。由于共晶點的限制，氯化鈉鹽水溶液用于5～-16℃的場合；而氯化鈣鹽水溶液可用于5～-50℃的系統中。 用鹽水溶液作載冷劑，在制冷工程中是相當普遍的，像制冰、制冷飲制品、酒類生產及工業生產中等。鹽水溶液的*大缺點是對金屬有腐蝕作用，當泄漏時會對食品有一定的影響，所以在不便維修或不便更換設備及管道的場合、某些特定食品的加工工藝中，可采用乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、酒精水溶液等作為載冷劑。另外也可用三氯乙烯、二氯甲烷等物質來代替氯化鈣鹽水溶液。 3）當載冷劑系統的工作溫度范圍較廣，既需要在低溫下工作，又需要在高溫下工作時，應選擇能同時滿足高、低溫要求的物質作載冷劑。這時載冷劑應具備凝固點低，標準蒸發溫度高的特性。例如在具有50℃溫度要求的環境試驗室和需冷卻到-50℃也需加熱到60～70℃的生物藥品、疫苗等生產中的冷凍干燥裝置中，應選用三氯乙烯(標準蒸發溫度87.2℃)，不能采用二氯甲烷 (標準蒸發溫度40.2℃)。 4）當蒸發溫度低于-50℃時，可采用凝固點更低的有機化合物作載冷劑。例：三氯乙烯、二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等。這些物質的沸點也較低，一般需采用封閉式系統，以防溶液泵氣蝕、載冷劑汽化以及減少冷量損失