【冷库制冷】如何选择合适的制冷剂?
制冷剂的性能将直接影响冰箱的类型、结构、尺寸和运行特性,以及制冷循环的形式、设备结构和经济技术性能。因此,制冷剂的合理选择是一个非常重要的问题。一般从热力学、物理化学、安全性、环境影响和经济性等方面考虑制冷剂的性能要求。
1、 热力学要求
(1)沸点低,蒸发温度低。同时,低沸点的制冷剂具有较高的蒸汽压。
(2) 临界温度应高,凝固温度应低,以保证制冷剂在较宽的温度范围内安全运行。
(3) 制冷剂应具有合适的工作压力。要求制冷剂的蒸发压力接近或略高于大气压,以避免制冷系统低压部分出现真空,增加空气混入系统的机会。要求冷凝压力不要太高。低冷凝压力可以降低制冷设备和管道的强度和施工要求,降低制冷系统的建设投资和制冷剂泄漏的可能性。要求冷凝压力与蒸发压力的压力比和压差小。
(4) 制冷剂蒸发潜热大。当制冷系统达到相同的制冷量时,蒸发潜热会减少制冷剂的循环。同时,还可以减少冰箱和设备的投资,降低运行能耗,提高制冷效率。
(5) 对于大型制冷系统,要求制冷剂单位体积制冷量尽可能大。这样,在制冷量一定的情况下,可以降低制冷剂的循环量,减小冰箱的体积和管路的直径。但对于小型制冷系统,要求单位容积制冷量较小,以便适当增加制冷剂的通道截面,减小流动阻力。
(6) 制冷剂的绝缘指标应小。这样既降低了压缩功耗,又降低了排气温度,提高了运行性能,简化了系统设计。
(7) 离心式制冷压缩机应采用分子量适中的制冷剂。由于高相对分子质量可以提高各阶段的压力上升率,当系统的压力比固定时,可以降低压缩阶数。此外,当大多数物质在沸点蒸发时,它们的摩尔增益是相似的。因此,当标准沸点相近的制冷剂相对分子质量较大时,蒸发潜热较小。
(8) 高导热性。这样可以提高换热设备的传热系数,减小换热设备的换热面积。
2、 理化要求
(1)制冷剂的粘度应小,减少制冷剂在系统中的流动阻力,减小制冷系统管道的直径是消耗量。低粘度还可以提高制冷剂的传热性能。
(2) 制冷剂的纯度应该很高。所选用的制冷剂应不含不溶性杂质,这就要求制冷剂具有一定的吸水性。当制冷剂中渗入少量水时,在低温下会产生冰塞,影响制冷系统的正常运行。
(3) 制冷剂的热化学稳定性好,在高温下不易分解。制冷剂与油、水混合时,对金属材料不应有明显的腐蚀作用,对冰箱密封材料的膨胀作用应尽可能小。
(4) 制冷剂的油溶性为完全溶解、微溶解和完全不溶解。当制冷剂和冷冻油完全溶解时,可以为零件的润滑创造良好的条件。冷凝器及其它换热器的换热表面不易形成油膜,传热效果良好。但制冷剂蒸发温度升高,低温冷冻油减少,制冷剂沸腾时泡沫增大,蒸发器液位不稳定,制冷机运行时油耗增加,系统不易回油。当制冷剂和当机油不清时,对制冷系统的蒸发温度影响不大,但在换热器的换热表面容易形成油膜,影响换热。微油溶性制冷剂的优缺点介于两者之间。
(5) 在半封闭和全封闭冰箱中,压缩机电机线圈与制冷剂和冷冻油的直接接触不仅要求制冷工具具有良好的电气绝缘性,而且要求制冷剂对线圈绝缘材料的影响小。