前沿拓展：

制冷劑是制冷系統中完成制冷循環所必需的工作介質。制冷劑的熱力狀態在制冷循環中是不斷發生變化的，如在蒸汽壓縮式制冷循環中，制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻系統的熱量而蒸發成為蒸汽，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍環境介質(空氣、水等)而被冷卻冷凝成液體。制冷機借助于制冷劑的狀態變化，完成制冷循環，達到制冷的目的。

一、對制冷劑的要求：

1.熱力學方面的要求：

1）在標準大氣壓下，制冷劑的蒸發溫度要足夠低。

2）臨界溫度要高，在常溫或普通低溫范圍內能夠冷凝液化。

3）在工作低溫下，蒸發器中制冷劑的壓力，最好接近或稍高于大氣壓力，以防止系統外部的空氣或水分滲入系統內。

4）在常溫下冷凝壓力不宜過高(小于1.5MPa)。

5）制冷劑單位容積的制冷能力應盡可能大，以便提高制冷效率，減小制冷劑的循環量。

6）應有較高的導熱系數和放熱系數，以提高熱交換器的工作效能，減小熱交換器的尺寸，提高傳熱效率。

2.物理化學方面的要求：

1）制冷劑的化學穩定性要好，在高溫條件下不易分解、不易燃燒，無爆炸危險。

2）制冷劑的黏度和密度應小，以減小制冷劑在系統中流動時的阻力，從而減小壓縮機的耗功量和縮小流通管徑。

3）制冷劑對金屬和其他材料無腐蝕性和侵蝕作用。

4）制冷劑與水有較大的親和力，以避免導致系統冰堵現象。

5）制冷劑易與潤滑油混合，而不損害其制冷效果，并有助于壓縮機件的潤滑。

6）制冷劑對機器縫隙的滲透能力應低。

3.安全、環境方面的要求：

1）制冷劑對人的生命和健康不應有危害性，即不應有毒性、窒息性及刺激作用。與食物也不應有反應。

2）制冷劑應符合環境要求，盡量減少對大氣臭氧層的破壞作用。制冷劑應價格低廉，容易買到。

3）要求制冷劑對地球溫室效應影響較小，對大氣中臭氧沒有破壞作用。

二、常用制冷劑的種類與性質

目前，作為制冷劑的物質已有近百種，并且新的制冷劑還在不斷被發現和研制，但常用的制冷劑只有十幾種。制冷劑的表示方法是用英文單詞“制冷劑”(Refrigerant)的首寫字母R作為制冷劑的代號，在R后面用規定的數字及字母來表示制冷劑的種類和化學構成，如R12、R22、R134a、R600a、R717等。

氟利昂制冷劑中的CFC類，我國已限期在2006年底停止使用。因此，目前生產的電冰箱中的制冷劑已基本全部由R12改為R600a。

1.氨(NH3 R717)

氨屬于無機化合物制冷劑，是最古老的制冷劑之一，也是目前廣泛被采用的中溫中壓制冷劑之一。氨的制冷范圍為5℃～-70℃，常用于不低于-60℃的大、中型單級或雙級活塞式制冷壓縮機中。

氨的臨界溫度(133.0℃)高，凝固點(-77.7℃)較低，標準沸點為-33.3℃。在常況下，氨在制冷系統中的蒸發壓力為0.1 MPa～0.5 MPa，氨的冷凝壓力一般為1.0 MPa～1.6 MPa，其壓力比適中。

氨有強烈的刺激性氣味，故泄露易發現。氨易溶于水,在常溫常壓下，一個單位體積的水能溶解700單位體積的氨水而形成氨水溶液。在低溫下，水不會從氨液中析出而形成冰塞現象，所以氨系統中一般不設置干燥過濾器。氨液中溶有水后，其蒸發溫度稍有提高，同時對金屬有腐蝕作用，故規定氨的允許含水量不超過0.2%。

2.氟利昂

氟利昂蒸汽或液體都是無色透明的、沒有氣味，大多數品種的氟利昂對人體無毒害、不易燃燒和爆炸。

潤滑油可以與氟利昂相互溶解，但各種氟利昂在潤滑油中的溶解度是不同的，在常溫及普通低溫下，可分為難溶、微溶、與潤滑油完全互溶3種類型。

由于氟利昂沒有氣味，所以泄漏不易發現。檢查氟利昂泄漏一般是用鹵素檢漏燈、電子檢漏儀等。

氟利昂制冷劑目前主要用于中、小型容積式制冷劑壓縮機、空調用的離心式制冷機、低溫制冷裝置及其他特殊要求的裝置。

1) 二氯二氟甲烷(CCl2F2 R12)。R12凝固點為-158℃，臨界溫度為112℃，標準沸點為-29.79℃。R12常用于能獲得-50℃以上的中、小型蒸汽壓縮式制冷機和大型離心式制冷機。R12的蒸汽是無色的，并且有微弱的芳香味，對人體的傷害極小，當它在空氣中的含量達20%時才會被人感覺到。含量達到30％以上就會引起人的缺氧窒息。R12不易燃燒，和空氣混合時也不會引起爆炸，是一種很安全的制冷劑。R12與明火接觸或溫度高達400℃以上時，才會分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣。

水在R12液體中的溶解度極低，在低溫狀態下，當制冷劑中水的含量超標時，極易形成冰塞而堵住節流閥或毛細管通道。同時R12含水過多時易生鹵氫酸，直接腐蝕金屬。一般規定R12的含水量不得超過0.0025%(質量)，故制冷系統管路上必須設置干燥過濾器。

R12的滲透性很強，所以對機器設備管道的密封性要求高。檢查R12泄漏常用肥皂水、鹵素燈或鹵素儀。

R12屬于CFC類氟利昂，其對全球環境影響大，泄漏物在大氣中的存在壽命長，臭氧層破壞潛在效應ODP高，全球溫室潛在效應GWP也較高，屬于首先被替代的制冷劑。

2)二氟一氯甲烷(CHCIF2 R22)。R22也是較常用的中溫中壓制冷劑，其臨界溫度為96℃，凝固點為-160℃，標準沸點為-40℃。在較低的溫度下，R22的飽和蒸汽壓力及單位容積制冷量都比氨高。在同一溫度下，R22的飽和蒸汽壓力比R12高65%左右，壓縮終溫介于R717和R12之間，能制取的最低蒸發溫度為-80℃，所以R22比R12和R717更適用于低溫。

R22的蒸汽無色、無味、不燃燒、不爆炸，毒性比R12稍大，但仍屬于安全的制冷劑。

R22屬HCFC類制冷劑，在大氣層中的壽命較短。R22在大氣層中易水解而隨雨水回到地面，對大氣臭氧層和全球溫室效應影響較小，ODP為0.05，GWP為510，屬于過渡性替代制冷劑。

3)四氟乙烷(C2H2F4 R134a)。R134a是中溫中壓制冷劑，其物理特性(相對分子質量、沸點、汽化潛熱和臨界參數)與R12 相似。

R134a傳熱性好，化學穩定性好，不燃燒。而且ODP與GWP值均較小,在替代R12制冷劑時制冷系統與設備只需要做少許改動，因此,R134a被看作是R12的首選替代制冷劑。

R134a滲透性高，密封材料要求高，一般采用聚丁腈橡膠、二聚乙丙橡膠或氯丁橡膠等。

3.異丁烷（C4H10 R600a）

R600a屬碳氫化合物，是常用的打火機燃料主要成分。R600a為無色氣體，微溶于水，性能穩定，其ODP值和GWP值為0，沒有公害，能就地凈化。

R600a能與普通冷凍油相溶，對制冷系統要求不高。制冷性能更好，節能達30％～40％。易于獲得，成本低廉。由于其有優異的環保性能，并且氣化潛熱大，因此相對原制冷劑可以減小充注量，并且其制冷性能略勝于其它制冷劑，能與許多礦物油相溶，又容易獲得，價格便宜，而且用它來代替氟利昂制冷劑，原CFC系統可以不作太大改動。因此，目前在家用電冰箱中已被廣泛應用。

R600a最大的缺點是與空氣能形成爆炸性的混合物。爆炸極限為1.8％～8.5％(體積)，在生產、維修工藝上必須采取嚴格的安全操作工藝。

雖然碳氫制冷劑有可燃性，但是要讓它產生這種危險的爆燃是需要一定的條件的：

1.必須是每小時要有將近28.5克的泄漏量，也就是說泄漏量要大到幾乎每天都要補充制冷劑的程度才有可能發生燃燒，但一般在使用時，其充注量不會大于450g，正常的泄漏量每年不會超過240克，而且其中還加有容易識別氣味的物質；

2.須有大約460℃的明火源。因此，一般正常使用是相對安全的。

4.混合制冷劑R407C

R407C是由R32 制冷劑、R125 制冷劑和R134a制冷劑按質量成分23%、25%和52/%的比例混合而成，其標準沸點為-43.8℃，蒸發壓力為0.625Mpa，冷凝壓力為2.15 Mpa；R407C的消耗臭氧潛能值ODP為0，是一種不破壞臭氧層的環保制冷劑，具有清潔、低毒、不燃、致冷效果好等特點，使用于各種空調系統和非離心式制冷系統。

R407C 由于和 R22 有著極為相近的特性和性能，可用于原使用 R22 制冷劑的系統，只需更換原系統的少量部件，以及將原系統內的礦物冷凍油更換成能與R407C互溶的潤滑油（POE油），就可直接充注 R407C，實現原設備的環保更換，是目前最為簡便的替代 R22 的過渡性制冷劑。

潤滑油（冷凍油）

一、對潤滑油的基本要求

1) 潤滑油的凝固點要低。一般家用電冰箱和家用空調器采用凝固點低于-30℃的潤滑油。

2) 要有適當的粘度。如果粘度太小，在摩擦面不易形成正常的油膜厚度，會加速機械磨損，甚至發生拉毛汽缸、抱軸等故障，機械密封性能也不好，制冷劑容易泄漏；如果粘度太大，潤滑和密封性能雖好，但制冷壓縮機的單位制冷量消耗的功率會增大，耗電量增加。

3) 有較好的黏溫性能和較高的閃點。制冷壓縮機在工作中，汽缸等處的溫度高達130℃～150℃左右，所以要求潤滑油的黏度在溫度變化時其變化要小，閃點要高。不會使潤滑油在溫度高的情況下炭化。（在規定的條件下，加熱潤滑油，潤滑油的蒸氣和周圍空氣的混合氣，一旦與火焰接觸，即發生閃火現象的最低溫度，稱為潤滑油的閃點。）

4) 要有良好的化學穩定性和抗氧化安定性。潤滑油在制冷系統內與制冷劑經常接觸，在全封閉式的制冷壓縮機內，要求能夠使用10～15年以上。

5) 不含水及酸之類雜質，要有良好的電氣絕緣性能。在半封閉和全封閉式制冷壓縮機中，電動機繞組要與潤滑油經常接觸，所以要求潤滑油不能破壞電動機的絕緣物并有良好的絕緣性能。

二 、潤滑油的種類

目前國產壓縮機潤滑油分石油部標準(SYB)和企業標準兩類。石油部標準有13號、18號、15號、30號、40號五種，其中13號潤滑油又有凝點-40℃以下和-25℃兩種。凝點-25℃的13號潤滑油主要用于蒸發溫度較高的冷藏、空調制冷系統。18號潤滑油的指標比其他牌號的潤滑油要高，主要用于對潤滑油要求較高的R12制冷壓縮機，對其他制冷劑的壓縮機也適用。

不同型號的潤滑油不能混合使用，但可以代用，代用原則是高牌號可以替代低牌號使用。

拓展知識：