前沿拓展：

一、制冷劑的分類

按制冷劑的分子結構：分為無機化合物和有機化合物兩大類

按制冷劑的組成：單一制冷劑和混合制冷劑

按制冷劑的物理特性：高溫（低壓）、中溫（中壓）、低溫（高壓）制冷劑

下表為按物理特性區分的主要制冷劑：

類別

制冷劑

標準蒸發溫度℃

30℃時的冷凝壓力kPa

高溫制冷劑

（低壓制冷劑）

R11、R21、R123、R114等

＞0

≤300

中溫制冷劑

（中壓制冷劑）

R717、R12、R22、R502、R134a等

-60～0

300～2000

低溫制冷劑

（高壓制冷劑）

R13、R14、R23、R503、甲烷、乙烯等

≤-60

＞2000

二、制冷機的編號命名

按我國國家標準GB7778-1987規定了各種通用制冷劑的編號方法，等效采用美國ANSL/ASHRAE34標準。標準中規定用字母R和它后面的一組數字及字母作為制冷劑的簡寫編號。R字母作為制冷劑的代號，后面的數字或字母則根據制冷劑的種類及分子組成按一定的規則編寫。

1、 無機化合物：

無機化合物按序號700表示，化合物的相對分子質量加上700就得出其制冷劑的編號；

主要無機化合物見下表：

H2O

NH3

CO2

SO2

R718

R717

R744

R764

2、 鹵代烴：、

鹵代烴是飽和碳氫化合物的氟、氯、溴和衍生物的總稱，目前用作制冷劑的的主要是甲烷、乙烷、

丙烷和環丁烷和衍生物。

鹵代烴的分子式通常為CmHnFpClqBrr；

鹵代烴制冷劑的編號原則：

R后的第1位數以碳原子數量減去1，如果碳原子數目為1，可以不寫；第二位數表示氫原子數目n加上1； 第三位數表示氟原子數目。

若化合物中含溴，則在后面增加字母B及溴原子數目，例如：CF3Br，編號為R13B1

環狀衍生物的編號在R后加一個字母C，例如：八氟環丁烷C4F8，編號為RC318

乙烷系制冷劑的同分異構體具有相同的編號，但最對稱的一種制冷劑的編號后面不帶任何字母，而隨著同分異構體變得愈來愈不對稱時，就附加小寫a、b、c等字母。

下表所列部分制冷劑的分子式及編號

制冷劑

分子式

制冷劑

分子式

制冷劑

分子式

制冷劑

分子式

R11

CCl3F

R13

CClF3

R22

CHClF2

R134

CHF2CHF2

R12

CCl2F2

R21

CHCl2F4

R123

CHCl2CF3

R134a

CH2FCF3

3、碳氫化合物

這類制冷劑主要有飽和碳氫化合物和非飽和碳氫化合物。

飽和碳氫化合物制冷劑中甲烷、乙烷、丙烷的編號方法與鹵代烴相同；

丁烷的編號特殊，正丁烷編號R600，異丁烷編號R600a；

非飽和碳氫化合物編號在字母R后第一位數字定為1，接著的數字編號與鹵代烴相同。

主要碳氫化合物分子式及編號

CH4

CH3CH3

CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH

CH(CH3)3

CH2=CH2

CH3CH=CH2

R50

R170

R290

R600

R600a

R1150

1270

4、 混合制冷劑

此類制冷劑包括共沸制冷劑和非共沸制冷劑。己經商品化的共沸制冷劑，依應用先后在R500序

號中順次地規定；己經商品化的非共沸的制冷劑，依應用先后在R400序號中順次地規定。

常見的混合制冷劑如下表：

編號

R500

R502

R503

R407C

分式式

CCL2F2/CH3CHF2

CHCLF3/CCLF2CF3

CHF3/CCLF3

CH2F2/ CHF2C3F/ CH2FCF3

成分

R12/152a

R22/115

R23/13

R32/125/134a

質量百分比

73.8/26.2

48.8/51.2

40.1/59.9

23/25/52

5、 其它各種有機化合物，規定按600序號編寫，其編號任選。

三、選用制冷劑時的性質因素

1、制冷劑的熱力性質

由于制冷劑總在兩相區或接近飽和狀態，在制冷設備的設計計算中，可查閱相關設計手冊。

2、制冷劑的化學、安全和環境性質

1）制冷劑的熱穩定性：在使用溫度范圍內不能分解；

2）制冷劑與水的溶解性：制冷劑中當含水量超過水的溶解度，會出現游離水；當低于0℃時，結冰后堵塞節流機構通道；水溶解制冷劑后發生水解現象，生成酸性物質，腐蝕金屬材料，降低電氣絕緣性能。

3）制冷劑與潤滑油的溶解性：

制冷劑與潤滑油不互溶時

優點：蒸發溫度比較穩定，同時在制冷設備中制冷劑與潤滑油分為兩層，因此易于分離；

缺點：傳熱器的傳熱面上，會形成阻止傳熱的油膜；

制冷劑與潤滑油互溶時

優點：在傳熱表面不會形成油膜，潤滑油隨制冷劑一起滲透到壓縮機的各個部件形成良好的潤滑；

缺點：溶解制冷劑的潤滑油的粘度會降低，相同壓力下的蒸發溫度會升高等現象。

4）制冷劑對金屬和非金屬的作用，

鹵代烴類制冷劑在含水時形成酸性物質，能夠溶解銅，當沉積在高溫的鋼鐵部件上，會發生鍍銅現象，影響部間的配合間隙、密封。同時，鹵代烴易溶解天然橡膠和樹脂，所以選擇絕緣材料時應選用耐鹵代烴的物質，如氯丁烯、氯丁橡膠、尼龍、塑料等材料。

5）制冷劑的電絕緣性：要求制冷劑應具有良好的電絕緣性能，在有雜質、潤滑油的存在會使制冷劑的電絕緣強度下降。

6）制冷劑的安全性

制冷劑的毒性問題國內尚未定出標準，一般引用按ASHARE34-92以毒性和可燃性定量的方法；

毒性

可燃性

較低毒性

較高毒性

較高可燃性

A3

B3

較低可燃性

A2

B2

無火焰蔓延

A1

B1

7）環境性能指標，考慮制冷的ODP、GWP、大氣壽命等因素。

3、制冷劑的替代

鹵代烴以其優良的勢力學、物理、化學、安全性質，被廣泛應用于制冷、空調中作制冷劑，推動了制冷技術的發展。

CFCs 類制冷劑對大氣的破壞作用：

此類物質進入大氣層后，幾乎全部升浮到臭氧層，在紫外線的作用下，CFCs放出Cl-自由基，參與對臭氧的消耗，使臭氧層減薄或出現臭氧空洞。臭氧層的破壞，增加了太陽對地球表面的紫外線的輻射強度。根據測算，若臭氧層每減少1%，紫外線的輻射量將增加2%。紫外線輻射量的增加，使人的免疫系統受到破壞，抵抗力下降，皮膚癌、白內障等病患增多。并使全球農作物、水產減產；導致森林或樹木壞死，加速塑料制品老化；城市光化學煙霧發生的幾率提高。

同時，CFCs的排放也會加劇地球的溫室效應，CFC是加劇溫室效應的主要氣體，和CO2一樣，穩定地吸收太陽熱，使地球平均氣溫上升，海平面上升，土地沙漠化加劇，危害地球許多生物，破壞生態平衡。在目前估計的氣溫變暖因素中20-25%是CFC作用的結果。

為了保護臭氧層，國際社會于1985年和1987年分別制定了《維也納公約》和《關于消耗臭氧物質的蒙特利爾議定書》，對受控物質的范圍、限制和禁止使用的時間做了具體的規定。我國于1991年6月成了《蒙特利爾議定書》成員國，并于1993年制定了《中國逐步淘汰消耗臭氧物質的國家法案》，于2002年完全淘汰R11，2006年完全淘汰R12。

采用對大氣臭氧層破壞能力小的HCFCs純制冷劑或由其組成的混合制冷劑，例如用產品中R22、R123、R142b等制冷劑，由于其仍對臭氧層有破壞作用且加劇大氣溫室效應，它們只是過渡的替代物，最終還是會被禁止的。

最終的解決方案是采用ODP值為0，且GWP值也很小的物質作為制冷劑，例如R134a和R152a，以及近年來出現的混合制冷劑；

四、主要制冷劑的熱力、物理、環境參數表

制冷劑

適用機型

標準沸點

℃

凝固溫度

℃

臨界溫度

℃

臨界壓力

MPa

毒性

大氣壽命

ODP

GWP

R11

離心

23.7

-111.1

198.0

4.41

A1

45

1.000

4600

R12

螺桿、離心

-29.8

-155.0

112.0

4.14

A1

100

0.820

10600

R22

螺桿、離心

-40.8

-160.0

96.2

4.99

A1

11.8

0.034

1900

R123

離心

27.8

-107.0

183.3

3.66

B1

1.4

0.012

120

R134a

螺桿、離心

-26.1

-101.1

101.1

4.06

A1

13.6

0.000

1600

R407c

螺桿

-43.8

87.3

4.63

A1/A1

0.000

1980

R500

離心

-33.6

-158.9

102.1

4.17

A1

0.605

7870

R502

離心

-45.3

80.7

4.02

A1

0.221

6200

R717

螺桿、離心

-33.3

-77.7

132.3

11.34

B2

0.000

＜1

性能指標

性能指標

單位制冷量

(KJ/Kg)

單位容積制冷量(KJ/m3)

單位理論功(KJ/Kg)

單位冷凝熱(KJ/Kg)

制冷系數

卡諾循環的制冷系數

熱力完善度

R22

157.46

3902.3

25.65

183.11

6.13

7.94

0.77

R134a

143.91

2480.4

21.91

165.83

6.57

7.94

0.827

R123

144.84

399.55

20.65

161.7

7.01

7.94

0.88

備注：空調工況下進行測量：冷凝溫度40℃，蒸發溫度5℃

拓展知識：