制冷剂的发展和展望【文献综述】

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1、毕业设计文献综述建筑环境与设备工程制冷剂的发展和展望前言每当烈日炎炎，人们自然会想起空调带来的丝丝凉意和舒适；想喝一杯冰箱里透心凉的冷饮。这一切都是制冷技术带给人类的巨大福音。在制冷技术飞速发展的过程中，制冷剂的发明与发展起着至关重要的作用。而臭氧层的破坏和全球范围气候变化,已成为当前世界所面临的主要环境问题。随着《蒙特利尔协议书》的签署,世界各国制冷业均面临着同一严峻课题,即如何寻求、研制出更为安全可靠的氯氟烃替代物为了解决这一问题,目前各国都在该领域投入了大量人力物力,并将该问题视为头等大事

2、所以绿色环保制冷剂的替代和发展成为众多从事制冷剂研究的科研人员关注的热门话题[1]。正文1制冷剂发展状况在压缩式制冷剂中广泛使用的制冷剂是氨、氟里昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟里昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂[2]。1.1第一代制冷剂大约在1830到1930年的100年间,由于社会的发展,人们在采用人工制冷的过程中,对制冷剂进行了大胆的探索。如乙醚(C2H50C2H5)、水/硫酸(H2O/H2SO4)、酒精(CH3CH2OH)、

3、氨/水(NH3/H2O)、甲醚(CH3OCH3)、甲胺(CH3NH2)、乙胺(CH3CH2NH2)、汽油(HCs)、三氯乙烯(C2HC13)、二氯甲烷(CH2C12)等，这些制冷剂是一些溶剂和有挥发性的介质。它们有毒、可燃或者兼而有之,个别制冷剂还有很强的腐蚀性和不稳定性,或者压力过高不安全,所以使用时经常发生事故。在该阶段的前50年,各种制冷技术都处于探索中。后期蒸气压缩式制冷机、空气循环式制冷机、吸收式制冷机以及水蒸发式制冷机等4种制冷方式几乎统治了一个世纪的制冷工业[3][4]。1.2第二

4、代制冷剂1931到1990年为第2代制冷剂的发展时期,由于人们对人工制冷需求的急剧增长,迫切需要既安全又有耐久性的制冷剂。在2次石油危机发生后,高效为制冷空调工业对制冷剂的新要求。这时就出现了以卤代烃(CFCs,HCFCs)为主的制冷剂。从1931年开始,R12,R11和R22等具有优良热力性能的制冷剂以全新的面貌统治了制冷工业约60年,它们既安全、无毒、无燃烧性且高效,为HVACR工业带来了黄金发展时段[3][5]。1.3第三代制冷剂大约从20世纪70年代后期开始,人们注意到CFCs物质(包括

5、制冷剂)在大量消耗平流层中的臭氧,并且使南极上空出现臭氧空洞。因此,《蒙特利尔议定书》和《维也纳公约》提出了限制和替代CFCs物质的期限,短时间内HCFC可以作为过渡物质[6]。而第2代制冷剂基本属于CFCs物质,都有较高的ODP值。因此,第3代制冷剂以保护臭氧层为选择标准。然而,卤代烃制冷剂的长期大量使用,人们仍然关注该类物质中的氟化物(即HFCs)[7]。1.4第四代制冷剂第3代制冷剂成功地减少了臭氧层消耗,但是形成鲜明对比的是全球气候变暖的趋势更加严重:全球平均空气与海洋温度上升,冰雪大范

6、围融化,全球平均海平面上升等现象已很明显。依照联合国气候变化框架公约(UNFCCC)的《京都议定书》的规定:二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、HF2Cs,PFC和SF6等6类气体均属于温室气体,对发达国家提出了减少温室气体排放的要求。第3代制冷剂HFCs都有很高的全球温室效应潜能值,某些国家中已对或者即将对这些制冷剂使用进行征税。这就使得发展第4代制冷剂迫在眉睫[8][9]。2制冷剂发展的未来2.1R245ca美国环境保护局的空气和能量工程研究室验室以及电力研究所的研究结果表明,R245ca将是最终取代

7、R11或R123工质的最理想的后选工质之一该项研究通过了热物理性质实验、制冷机性能模拟、可燃性、润滑剂的可溶性、稳定性以及溶液的兼容性、毒性等各项实验,其综合指标均与R11和R123及其相似,对用R245ca作制冷剂的制冷机进行了计算机模拟说明,虽然相对于R11其能量系数要降低3％-4％,但其性能是可以攫受的,此外聚醋润滑剂与R245ca相混呈现出极好的互溶性。根据对R245ca的可燃性实验结果,发现这种化合物的可燃性对含水量以及点火源类型十分明感,通常在30-50℃范围内干燥R245ca的与空

8、气混合物不可然在30℃还发现在各种制冷剂浓度下,相对湿度为15％时HFC-245ca与空气混合物也不可燃若相对湿度为43％,R245ca的浓度范围为7％-14％时是可燃的。这就说明湿度能影响化学品的可燃性不过对于R245ca出现这种幅值是不常见的总之初步实验显示R245ca应为远期替代R11或R123的最佳候选工质之一[10][11]。2.2二氧化碳（R744）挪威的Lovewtzer和Pettersen两位学者在实验室样机上采用二氧化碳为工质作了大量的研究和实际测试。其结果表明,二氧化碳至少是