制冷机的制冷剂与载冷剂区分与种类

首先介绍下制冷剂与载冷剂的定义与区分：其一、压缩机常用的冷媒（R22、R413）就是我们工业制冷机中称为的制冷剂；其二、如果需要制冷的是冷冻液体（水、乙二醇、防冻液），那么以上液体就是载冷剂。其三、如果用压缩机的冷媒直接冷却（冷库常用），那么冷媒同时可以称为制冷机和载冷剂。

常用的制冷剂有：
    一、无机化合物：如①氨（R717）：氨有良好的热力性能，其标准蒸发温度—33.3℃氨具有强烈刺激作用，并且具有比较大的毒性，对人体有一定的危害，氨可以燃烧和爆炸，但是氨的单位容积制冷量较大，蒸发压力和冷凝压力适中，氨还对钢铁不腐蚀，但含水时会对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用，因此，一般使用中含水量＜0.2%，采用无逢钢管，氨还价廉易得；②水（R718）：水作为制冷剂*大的优点是无毒、无臭、不燃不爆、汽化潜热大而且极易获得，但水的蒸汽比容很大，因此它的单位容积制冷量很小，水作为制冷剂只能制取0℃以上的冷冻水；
    二、甲烷和乙烷的卤素衍生物，这些物质无毒、难燃，绝热系数小，故排气温度低，分子量大，但其价格昂贵，泄漏不易被发现，比重大，工质循环量大，故流动阻力损失大，耗功增加，对天然橡胶有腐蚀作用。氟里昂遇到明火或高温会分解出有毒有害气体，因此在氟里昂车间禁止明火和高温。如①氟里昂12（R12）：R12是早期中小型空调和冰箱中使用较普遍的制冷剂，R12在大气压下的沸点为—29.8℃，凝固点为—158℃。R12易溶于润滑油，为确保压缩机的润滑油应使用粘度较高的冷冻机油。R12中水的溶解度很小，且无色、无臭、对人体危害极小，其分子中不含氢原子，因而也不燃不爆，但其在大气中的寿命长，对臭氧层有破坏作用。属于中温制冷剂。②氟里昂22（R22）：R22的热力学性能与氨很相近，其沸点是—40.8℃，凝固点是—160℃，但是R22不燃不爆，在大气中的寿命约20年。R22对绝缘材料的腐蚀性较R12为大，毒性也比R12稍大。R22的化学性能不如R12稳定，分子极性也比R12大，故对有机物的膨润作用强。③氟里昂11（R11） R11在大气压力下蒸发温度为23.7℃，凝固点—111℃。由于分子量大，冷凝压力很低，所以主要用于空调用离心式制冷压缩机中。因为它含有三个氯原子，毒性较R12大。R11的其它理化性质与R22相近。R11是全卤化甲烷衍生物，在大气中寿命约47~80年。属于高温制冷剂。④氟里昂114（R114）：R114在大气压力下蒸发温度为3.55℃。冷凝压力很低，冷凝温度达60℃时其饱和压力只有0.596MPa。所以适用于高温环境中，如冶金厂的吊车用空调机组。它的毒性及水在其中的溶解度与R12相近，与润滑油的溶解度和R22相似。R114是全卤化乙烷衍生物，在大气中的寿命长达210~320年。⑥氟里昂134a（R134a） C2H2F4（四氯乙烷）：R134a的分子量102.3，在大气压力下的沸点是—26.25℃，凝固点—101℃，临界温度101.5℃，临界压力4.06MPa。R134a的热力性质与R12非常接近，对绝缘材料的腐蚀程度比R12还稳定，毒性级别与R12相同。但R134a难溶于油，因此采用R134a的制冷系统还需配用新型的润滑油。目前R134a已取代R12作为汽车空调中的制冷剂。R134a在大气中的寿命约8~11年。⑦氟里昂123（R123） CHCl2CF3（三氟二氯乙烷）：R123的分子量152.93，大气下压力沸点为27.61℃，凝固点—107℃，临界温度183.79℃，临界压力3.676MPa。R123的热力性质与R11很相似，但对金属的腐蚀性比R11大，毒性级别与尚待确定。R123在大气中的寿命约1~4年。⑧R13 CF3Cl    R14 CF4：着两种物质都属于低温制冷剂，它们的沸点分别是—81.5℃和—128℃，性能稳定，微溶于水，不溶于油。
    三、混合制冷剂：如①氟里昂502（R502）：R502是由质量百分比为48.8%的R22和51.2%的R115组成，属共沸制冷剂。与R22相比，压力稍高，在较低温度下制冷能力约大13%。在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下压缩比较小，压缩后的排气温度较低。采用单级蒸汽压缩式制冷时，蒸发温度可低达—55℃。

常用的载冷剂：
    1.水：水可用作工作温度高于0℃的载冷剂。水的比热大，对流传热性能好，价格低廉。
    2.盐水，一般由氯化钙(CaCl2)或氯化钠(NaCl)配制而成的水溶液：其可用于工作温度低于0℃的载冷剂，盐水浓度越大，其密度也越大，流动阻力也增大；同时，浓度增大，其比热减小，输送一定冷量所需盐水溶液的流量将增加，造成泵消耗的功率增大。因此，配制盐水溶液时，只要使其浓度所对应的凝固温度不低于系统可能出现的*低温度即可，一般使凝固温度比制冷剂的蒸发温度低5~8℃。盐水溶液对金属还具有腐蚀性，尤其是略带酸性并与空气相接触的盐水溶液，其腐蚀性更强。为了降低盐水对金属的腐蚀作用，可在盐水溶液中加入一定量的防腐剂；
    3.有机载冷剂，主要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它们都是无色、无味、非电解性溶液。冰点都在0℃以下，对金属管道、容器无腐蚀作用。丙二醇是无毒的，可以与食品直接接触而不致污染。乙二醇略带毒性，但无危害，价格和粘度较丙二醇低。
防冻液母液调制浓度和冰点　　　

 虽然，可用作载冷剂的物质很多，但是在某一温度范围内，适用的载冷剂种类并不多。所以，在实际工程设计时，当载冷剂系统的工作温度和使用目的确定之后，只需在几种载冷剂中进行比较选择。适合于某一温度范围内 工作和使用目的，是选择载冷剂的二个主要方面。具体选择办法是： 1）蒸发温度在5℃以上的载冷剂系统，一般都采用水作载冷剂，水具有许多优良特点，但是水的凝固点高，这就大大限制了水在制冷工程中作为载冷剂的使用范围。在空调系统中用水作载冷剂是理想的。 2）蒸发温度在5～-50℃的范围内，一般可采用氯化钠盐水溶液或氯化钙盐水溶液作载冷剂。由于共晶点的限制，氯化钠盐水溶液用于5～-16℃的场合；而氯化钙盐水溶液可用于5～-50℃的系统中。 用盐水溶液作载冷剂，在制冷工程中是相当普遍的，像制冰、制冷饮制品、酒类生产及工业生产中等。盐水溶液的*大缺点是对金属有腐蚀作用，当泄漏时会对食品有一定的影响，所以在不便维修或不便更换设备及管道的场合、某些特定食品的加工工艺中，可采用乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、酒精水溶液等作为载冷剂。另外也可用三氯乙烯、二氯甲烷等物质来代替氯化钙盐水溶液。 3）当载冷剂系统的工作温度范围较广，既需要在低温下工作，又需要在高温下工作时，应选择能同时满足高、低温要求的物质作载冷剂。这时载冷剂应具备凝固点低，标准蒸发温度高的特性。例如在具有50℃温度要求的环境试验室和需冷却到-50℃也需加热到60～70℃的生物药品、疫苗等生产中的冷冻干燥装置中，应选用三氯乙烯(标准蒸发温度87.2℃)，不能采用二氯甲烷 (标准蒸发温度40.2℃)。 4）当蒸发温度低于-50℃时，可采用凝固点更低的有机化合物作载冷剂。例：三氯乙烯、二氯甲烷、三氯氟甲烷、乙醇、丙酮等。这些物质的沸点也较低，一般需采用封闭式系统，以防溶液泵气蚀、载冷剂汽化以及减少冷量损失