2011第一章制冷剂的替代及应用.ppt

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1、《制冷与空调装置》制冷教研室刘凤珍第1章制冷剂的替代及应用本章主要内容：制冷剂的性质制冷剂的发展制冷剂的替代及应用制冷剂的性质制冷剂的作用制冷剂是一种能够在制冷系统的蒸发器内蒸发并从被冷却物体中吸取热量而气化，然后在冷凝器内将热量传递给周围的介质而本身液化的工作物质。制冷剂的性质热力性质：标准大气压下蒸发温度低，工作温度范围内冷凝压力不宜过高，单位容积制冷量要大，临界温度要高。物化性质：黏度和密度尽可能小，有较强的换热性能，有一定的吸水性，应具有化学稳定性（不燃烧、不爆炸，高温下不分解，不腐蚀材料，与润滑油不起化学反应等），对人体健康无害，无刺激作用。环保性：对大

2、气臭氧层无破坏作用，不产生温室效应。经济性：价廉，容易采购等。制冷剂的发展制冷剂的发展经历了三个阶段：第一阶段：19世纪早期的制冷剂（1830～1930）主要有：乙醚(1834)、CO2(1866)、NH3(1870)、SO2(1874)等作为制冷剂。特点：早期的制冷剂，效率低，大多数为可燃的或有毒或两者兼而有之，另外有些还有强腐蚀性和不稳定性，或有些压力过高而经常引发事故。第二阶段：20世纪90年代前（1930～1990)主要采用CFCs和HCFCs制冷剂背景：一战后，制冷机产量增加，急需高安全性和高性能的制冷剂。1930年代起，美国杜邦公司研制出氟利昂(Fre

3、on)工质，制冷剂开始进入Freon时代。主要有：R12(1931)、R11(1932)、R114(1933)、R22(1936)、R13(1945)、R14(1955)及1950年代的共沸混合工质及1960年代的非共沸混合工质等作为制冷剂。Freon的性质：优点：热力性质优良，几乎无毒和无燃爆危险，并能适应不同的工作温度范围。1974年发现大气臭氧层破坏的化学机制。1980年CFCs问题提出：确认CFCs是引起臭氧破坏和温室效应的危害物质，从而引发CFCs的禁用和替代问题。臭氧破坏：臭氧层：臭氧层是处于离地面15~60km高度的大气平流层区域，该层中的臭氧分子O

4、3在正常情况处于动态平衡，并维持一定的浓度相对不变（即平均体积分数为(5~8)×10-4%)。臭氧破环机理：注意：在反应中Cl自由基仅起催化作用，1个Cl自由基可以消耗10万个臭氧分子。“臭氧空洞”和臭氧层消耗：1977年，南极上空臭氧总量在9月下旬开始迅速减少一半左右，形成“臭氧空洞”，一直持续到11月才逐渐恢复。1989年初，科考队在北极上空发现臭氧浓度也有季节性的降低，由于北极没有极地大陆和高山，形成不了大规模的“极地风暴”，故臭氧空洞没有南极厉害。臭氧层破坏带来的危害：臭氧层能吸收大量的紫外线，臭氧层的破坏从而导致更多紫外线到达地球，从而带来不利的影响，包

5、括：增加皮肤癌的可能性：臭氧每减少10%，常见皮肤癌发病提高26%。增加患白内障的机会，破坏人体免疫系统。降低农作物产量和使其质量劣化。对浮游植物的生长产生不利影响。破坏臭氧层的物质应具备的特征：特征一：含氯、溴或另一种相似的原子参与臭氧变氧的化学反应。特征二：在低层大气中必须十分稳定（即大气寿命长），从而使其能到达臭氧层。用ODP（消耗臭氧潜能值）来衡量制冷工质对臭氧层的影响程度。常用工质的ODP为：R11=1.0;R12=0.82;R13=1.0;R22=0.034;R123=0.012;R134a=0。问题：为什么R22（含1个Cl)和R123(含2个Cl)

6、的ODP比R13（含1个Cl)和R12(含2个Cl)的ODP小得多？原因：由于R22和R123的大气寿命分别为11.9年和1.4年（而R13和R12的大气寿命分别为640年和100年），且Ｈ原子相对活泼，能在低层大气中发生分解，从而到达大气层中的数量大大减少，故其破坏臭氧能力小得多。第一批禁用制冷剂：《蒙特利尔议定书》1987.9氯氟烃（CFCs）类：R11、R12、R113、R114、R115五种，主要用于制冷、空调、气溶胶喷雾剂、溶剂与清洗剂、保温塑料发泡等工业中。溴氟烃（Halon哈龙)类:Halon1211、Halon1301、Halon2402三种，主要

7、用于消防和灭火剂。温室效应：科学还发现CFCs工质除了对臭氧层有破坏作用外，同时还是一种温室气体，它能吸收地球表面向太空中的热辐射，从而产生温室效应，导致全球变暖，从而带来许多不利影响。温室效应的危害：地球温度升高，从而使冰川融化，导致海平面上升气候变化反常而难预测，海洋风暴增多地球上的病虫害增加土地干旱，沙漠化面积增大作物收成减少，生态系统破坏温室气体：二氧化碳CO2：占90%左右水蒸气大部分制冷剂：大部分CFC、HCFC、HFC。其它气体：如甲烷、一氧化氮等。全球变暖间接作用：由于空调和制冷过程需要消耗能量（如电力），而能量在大多数情况下来自于煤、石油、天然气

8、等化石燃料