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关于替代制冷剂效用的预设探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-05-27 21:17:51 来源: 作者:用户65609    浏览次数:1    
摘要

21 世纪是环保的世纪, 绿色产品将成为消费者的**。电冰箱和冰柜所使用的制冷剂氯氟烃( CFC) 对大气臭氧层有严重的破坏作用。为保护环境, 停止使用 CFC, 国际社会正在作不懈的努力。根据国内外形势对绿色科技的要求, 本文拟就环保制冷剂R 134a替代CFC- 12的有关情况作一探讨。1国家对大气臭氧层破坏性物质的替代计划 根据国内外环保要求的需要, 我国于 1991 年签署了经修改的《关于...

21 世纪是环保的世纪, 绿色产品将成为消费者的**。电冰箱和冰柜所使用的制冷剂氯氟烃( CFC) 对大气臭氧层有严重的破坏作用。为保护环境, 停止使用 CFC, 国际社会正在作不懈的努力。根据国内外形势对绿色科技的要求, 本文拟就环保制冷剂R 134a替代CFC- 12的有关情况作一探讨。

1国家对大气臭氧层破坏性物质的替代计划

根据国内外环保要求的需要, 我国于 1991 年签署了经修改的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。根据这一《议定书》,我国为按期兑现对世界的承诺, 达到环保的要求, 将逐步淘汰对大气臭氧层有破坏作用的CFC工质。

现在, 许多 CFC 工质压缩机的使用者, 并不很清楚 CFC 破坏大气臭氧层对人类生存环境所产生的严重后果。因此, 要使我们的生存环境有所改善,就必须限制使用 CFC 制冷剂, 而且要进行有效的管理。据新近了解的情况, 政府对 CFC 工质主要有如下政策:1. 1工商制冷

在制冷压缩机生产改造项目能够于 2003 年达到满负荷生产的前提下, 工商制冷行业将在 2003 年停止CFC- 12( R 12) 的维修补充再灌装。

1. 2家电行业

1999 年和 2003 年新生产的冰箱、冰柜所用制冷剂分别有 40%和 80%以上要以 R 134a替代R 12。同时, 争取通过使用回收的方式来满足在用冰箱、冰柜的维修需求。

1. 3CFC 替代品生产计划

现有 CFC 生产装置将被逐步拆除, 同时采用与消防行业类似的配额制度来限制生产。到 2010 年,除个别批准的必要用途和维修用CFC外, 其他方面的 CFC 消费与生产将完全停止, 以 R 134a替代。

据*新报道, 国家正在对 R 12逐年限产, 不准再新设R 12生产点, 各使用 R 12的厂家今后每年的使用量不得超过 1995、1996、1997 年三年的平均数, 并要逐年减少, 从 1999 年 7 月 1 日起, 根据环保形势的需要, 国家开始严格限制使用 R 12, 并逐年减少使用量, 到 2005 年全面禁止使用。

2 用 R134a替代 R12的可能性

作为 R 12的替代工质, R 134a经过多年的研究和测试, 已得到制冷行业的广泛认同。R 134a的特点是对大气臭氧层的破坏能力系数( ODP) 为零, 地球温室效应( GWP) 值为 0. 26, 不易燃, 无毒, 对内衬无腐蚀作用。在加工、处理和应用上, R 134a和 R 12有显著的不同, 但用它来替代 R 12则是可行的。下面从几方面进行分析。

2. 1制冷剂的性质

( 1) R 134a和R 12的压力/ 温度曲线如 所示, 两条曲线的交点温度大约是在 17. 7℃。高于此温度,R 134a的饱和压力就高于 R 12; 低于这一温度, R 134a的饱和压力就低于R 12。

DDR 12□DDR 134a压力与温度曲线( 2) 蒸发温度从- 17. 8℃至+ 10℃, 冷凝温度在48. 8℃时, R 134a与 R 1 2的相对冷量曲线 所示,交点的温度会随冷凝温度的变化而变化, 冷凝温度越高, 交点相应也越高。

( 3) 是 R 12、R 134a和 R 22某些特性的比较, 其数据是在制冷剂标准工况( - 15℃蒸发温度、+ 30℃冷凝温度) 下测出的。

( 4) 相同的过冷度时, R 134a的制冷效果比 R 12好。

DDR 12□DDR 134a冷量与蒸发温度曲线R 12、R 134a和R 22某些特性的比较特性R 12 R 134a R 22化学式CCl 2 F 2 CF 3 CH 2 F CHClF 2蒸发压力/ psig 11. 8 9. 1 28. 2冷凝压力/ psig 93. 3 97 158. 2饱和气体密度( - 15℃) / ( kg/ m 3)10. 98 8. 21 13. 48饱和液体密度( 30℃) / ( kg/ m 3)1 292. 8 1 190. 2 1 174. 2蒸发潜热( - 15℃) / ( kcal/ kg)1 092. 5 1 430. 5 1 493( 5) 水的溶解度: 液态的 R 134a和 R 22相似, 吸水性比R 12大很多。因此, 在低温系统, 使用 R 134a不容易结冰, 也不容易引起毛细管堵塞。但系统仍需保持干燥。

( 6) 经过广泛的研究测试, 确认 R 134a与当前主要进口压缩机、冷凝机组所使用的材料相容。

2. 2润滑油- POE 油

2. 2. 1互溶性

( 1) 互溶性是指冷冻油和制冷剂相混合的能力。

在制冷系统的工作温度范围内, 互溶性对于压缩机的回油, 是一个很重要的因素。

( 2) R 134a与矿物油不能相溶。

( 3) POE 油和R 134a能够相溶。POE 油和 R 134a的互溶性与 R 22和目前所使用的冷冻油的互溶性相近。有些POE油与R 134a完全互溶( 如烷基苯油和R 22) , 而有些 POE 油和 R 134a部分互溶( 如矿物油和R 22) .

2. 2. 2水分

( 1) POE 油虽然没像以前考虑选用的 PAG 油吸水性强, 但它的吸水性仍然是矿物油的 100 倍, 吸入的水分很难用加热和抽真空的方法去除。

( 2) 要尽量避免水分进入制冷系统。不要让压缩机或制冷系统暴露在大气中15 分钟以上。比较好的安装方法是留待焊接前才拨去堵头, 堵帽。在系统操作完成后, 系统中*高水分含量不能超过 80 ×10 - 6。系统在安装了合适的干燥器后, 水分的指标应是 10×10 - 6或更低。

( 3) 使用 R 134a时, 在系统中必须要使用合适的干燥器。

2. 2. 3相容性

( 1) 经过广泛的研究和测试后确认各进口压缩机生产厂认可的POE油与全封闭压缩机的材料完全相容。

(2) 虽然从理论上讲 POE 油与矿物油可以相容, 但不可随意将 POE 油和矿物油混合在一起用在制冷系统中, 否则就会导致润滑油不能返回压缩机,或降低蒸发器中的热传递效能。但是, 在现场改造系统时, 系统中剩余的矿物油如果不到 1%, 加入 POE油后对系统正常运行没有影响。

2. 3系统设计

2. 3. 1压缩机的选择

各厂家都在继续设计与冷冻油、制冷剂和材料相容的R 134a压缩机。在额定点, R 134a压缩机被设计成与相应的 R 12压缩机的冷量很相近。在大多数情况下, 特别是在高压压缩机中, 选用相同的排气量; 而21 2000 年第 1 期张英奎: 关于用 R 134a制冷剂替代在有些情况下, 就需要选用大一挡的排气量。这就要求在应用中对选择的每台压缩机进行测试, 以确定所使用的压缩机是否合适。因为用途不同, 其系统工作条件变化很大。

2. 3. 2毛细管的选择

一般情况下, R 134a的制冷效率要比 R 12大。这样,对于一定的冷量, 就会降低所要求的流量, 因此, 热交换毛细管也需要改变。像所有的毛细管的选择一样, 要进行系统试验以确定其长短与大小。

2. 3. 3膨胀阀的选择

膨胀阀制造厂已设计出适用于 R 134a的膨胀阀。

选用膨胀阀时可向供应商询问。

2. 3. 4回气/ 排气温度

在相似的工况下, R 134a的理论排气温度比 R 12稍低一点。因此, 目前的压缩机手册中有关 R 12回/ 排气温度也应适用于R 134a。一般讲, 使回气温度稍低,但又没有回液的情况下, 对限制压缩机排气和马达温度是有利的。

2. 3. 5制冷剂充注量

冷媒充注量要根据系统中的组件而定。根据有限的应用数据, R 134a的加液量要比 R 12少 5%~30%.

2. 3. 6干燥器

( 1) 用于 R 134a的 POE 油容易水解, 从而导致酸性物质形成。因此, 在每一个R 134a的应用系统中, 压缩机厂家建议使用合适的干燥器。

( 2) 应使用的干燥器类型是目前与 R 22相容的分子筛干燥器。建议使用 XH- 6( 粘结芯) , XH- 7及 XH- 9 的干燥器。由于 XH- 6( 松散填充芯) 磨损率高, 所以不建议使用。

( 3) 带有矾土的固体芯干燥器会吸收 POE 油和水分, POE 油中的酯可能会水解而产生酸性物质。

如果安装的干燥器太小, 不能过滤系统中多余的水分, 酸性物质就可能返回至系统中。这对压缩机相当不利。因此, 压缩机生产厂建议在用 POE 油的系统中, 不要使用带有矾土的固体芯干燥器。选用特别的干燥器, 请与供应商联系。

2. 4系统处理

2. 4. 1相容性

( 1) 与 R 134a相比, R 12对系统处理剂如防锈剂、润滑剂、清洗剂有更大的耐受性。这些系统处理剂不能溶解于 R 134a中, 一旦被 POE 油从系统表面冲刷出来, 就有可能堵塞毛细管和膨胀阀。因此, 在应用中须小心地把这些处理剂清除掉, 不能让它们存在于系统各部件中。

( 2) 早期研究的 PAG 油与氯化物完全不相容,而POE油则没有这方面的问题。如同在R 12系统中处理一样, 须把制冷系统中表面残存的氯化物去掉,因为这些氯化物是制冷系统中的污染物。

2. 4. 2抽真空

( 1) R 134a系统和R 12系统应有相同的真空度( 抽至 200 m, 从系统高低压两边抽真空) .如果在系统安装前, 不小心使水分进入到系统某些部件中, 那就要用更长时间抽真空, 以使系统中的水分和非冷凝物符合要求。压缩机生产厂家建议*大的非冷凝物比例为 2%, *大水分含量为 80×10 - 6, 但安装了过滤器的制冷系统运行后, 系统中的水分量应在 10×10 - 6以下。

( 2) 在相同的温度和真空度下, POE油要比矿物油蒸发少。因此, 在 R 12系统处理中油的蒸发如果不成问题, 在 R 134a系统处理时油的蒸发也应不成问题。

( 3) 应用时请与真空泵供应商联系, 以确认目前所使用的真空泵用于 R 134a POE 油系统是否需改造。

2. 4. 3检漏

( 1) 需选用专为 R 134a检测设计的, 或由生产厂商认可的用于 R 134a的检漏设备。大多数生产检漏仪的厂商都供应用于 R 134a的检漏仪, 并在开发更多的新产品。

( 2) 请注意, 美国杜邦公司警告用户不要使用R 134a作为和空气的混合物做加压检漏试验。

2. 4. 4加注制冷剂

( 1) 通常与 R 22相容的加注仪、阀、管等制冷剂加注设备与 R 134a也是相容的( R 22对垫圈、塑料的腐蚀性比R 12大) .这些设备用于 R 134a时, 需要重新校整。设备一旦指定用于 R 134a, 这一设备就应仅用于R 134a。原用于 R 12的设备转而用于 R 134a, 应清除剩余的 R 12, 抽深度真空( 25~50 m) , 并要用 R 134a制冷剂重复充分冲洗。将用于 R 12的设备转换用于 R 134a时,请向供应设备的公司询问。

( 2) R 134a可以以气态或液态两种方式充注。加入液态制冷剂时应加入液体管道, 气态制冷剂可以在压缩机运行时, 通过吸气管加入。需要注意的是, 在压缩机初次开机前, 须注入气态制冷剂以消除真空。

 
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