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冰箱 + 空调 + 车载热泵制冷原理

压缩机 制冷:

压缩机 连接 有"加注过致冷剂"的全封闭 "密封管路"；

制冷剂 通常有"环丙烷"、"氟利昂"、

全密闭管道

• 一头"粗管"是"进气口"，接低压低温气体管道"致冷"区(连接"冷凝器")；
• 一头"细管"是"出液口"，接高压高温液体管道"散热"区(连接"散热器")；
• "冷凝干燥器": 吸收"低压低温管道的水汽"干燥化；防止"冰堵"或"脏堵";
  
  因为"低压低温"很可能使"低温管道"内"透入水汽"冷凝成冰而堵塞；

两个单向阀

"将"密封管路"分隔成"高压液态(高温)区" 和 "低压气态(低温)区";

两处"热交换器"

• "散热器": 常用"铜管+翼片"连接在"高压高温区(温度大大高于室外温度)":
  
  "低压区的低温气体"，通过"单向阀"，为压缩机压缩成"高温高压液体"，经过高温区的"铜管散热器"强力散热。
• "冷凝器": 常用"铝管+金属板"连接在"密闭制冷区(温度大大低于室外温度)":
  
  "高压区的高温液体"，通过"单向阀"，进入"低压区"而"沸点巨降"气化降温，经过低温区的"铝管冷凝器"强力致冷。

存在 "四种温度区":

• "密封管路"外:
  • 常压强、"有降温需求制冷区"；用"冷凝器"(常为"铝"金属体)强力制冷，导走热量；
  • 常压强、"排放热量的开放区"；用"散热器"(常用"S铜管")强力散热，热量排放出；
• "密封管路"内:
  • 常压强区，常态为"气体"(制冷剂"沸点"很低)；
    
    由"高压区 的 高温液体"，通过"单向阀"进入"低压区"时，气化强力吸热制冷；
  • 高压强区，常态变"液体"(制冷剂"沸点"较高)；
    
    由"低压区 的 低温气体"，通过"单向阀"进入"高压区"，是"压缩机"强力加压；

1. "密封管路" 用"单向阀"分隔成"两个区":
   
   A. 高压高温区，制冷剂是"液态":
   
   人为"高压强"改变"制冷剂的沸点"，高到超过"气体的最高温度"；制冷剂液化。
   
   B. 低压低温区，制冷剂是"气态":
   
   高压强的高温"液体"，通过"单向阀"进入"低压强低温区"，"沸点巨降"，迅速"气化"强冷；

常用制冷剂大汇总

• 制冷剂又称冷媒、雪种，是各种制冷机借以完成能量转化的媒介物质。
• 理想制冷剂(完全理想的制冷剂是不存在的):
  • 有较高的蒸发潜热。
  • 无毒对环境无害，化学性安定，不爆炸，不燃烧，泄漏时易于察觉；
  • 对金属及非金属无腐蚀作用，对润滑油无破坏性，
• 制冷剂的种类有很多，最常用的是氟里昂类、水、氨、少数碳氢化合物等。
• 那么制冷剂如何选用呢？
  
  下面为大家详细介绍什么是制冷剂，以及制冷剂成分等；

制冷剂是各种制冷机，借以完成能量转化的媒介物质，也是制冷机组完成热力循环的工质。

制冷剂能在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气。

制冷机组的制冷剂用来将低温处的热量传动到高温处。

制冷剂的命名方法

• 制冷剂的代号, 最早是针对"氟利昂" 规定的;
  
  当时世界上通用的是 "美国供暖制冷通用协会"于1967年制定的标准（ASHRAE Standard 34-67)的规定。
• 只要知道制冷剂化学式，就可以写出它的代号。
  
  代号是由字母“R”和其后边的数字组成的。
  • R代表制冷剂(制冷介质) “Refrigerant”，以前F代表氟里昂“Freon”，发文时都用国际公认的R命名制冷剂。
    
    如二氟一氯甲烷代号为R22。

制冷剂有很多类型，不同类型的命名规则也是有区别的。

1. 卤代烃和烷烃类制冷剂
   
   烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2；卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz(2m+2=n+x+y+z)，
   
   它们的简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。例如：
   
   二氟一氯甲烷，分子式为CHF2Cl，m-1=0，n+1=2，x=2，z=0，因而代号为R22。
2. 无机化合物类制冷剂　　
   
   如氨命名为：R717(分子式NH3). “7”代表无机化合物类，17为其分子量的整数部分。
   
   二氧化碳命名为R744（分子式CO2）
3. 共沸混合制冷剂
   
   由两种或两种以上互溶的单一制冷剂, 在常温下按一定比例混合而成。
   
   共沸混合制冷剂的简写符号为R5( )。括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。　　
4. 非共沸混合制冷剂
   
   由两种或两种以上相互不溶的单一制冷剂混合而成的溶液。非共沸混合制冷剂的简写符号为R4( )。
   
   括号代表一组数字，这组数字为该制冷剂命名的先后顺序号，从00开始。

参考资料：

[1] ASHRAE 2017 Fundamentals Handbook

[2] 《制冷剂编号方法和安全性分类》GB/T 7778-2017

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常用的制冷剂

• 环丙烷:
  
  CAS编号:75194，化学分子式:C3H6，摩尔质量: 42.0806g/mol，
  
  熔点: -127.56 ℃， 标准沸点: -32.78 ℃，临界温度: 124.76 ℃
  
  临界压力: 5.42314 MPa，临界密度: 258.480343980344 kg/m3
  
  偏心因子: 0.12688，临界压缩因子: 0.27，偶极矩: 0 D(德拜)
  
  折光率: 1.3799，等张比容: 132.406，溶解度参数: 7.47604 (cal/cm3)1/2
  
  标准自由焓(吉布斯自由能): 2480.95333241446 kJ/kg
  
  (理想气体)标准生成焓或标准焓: 1266.61635052732 kJ/kg
  
  绝对熵: 5.64103137312681 kJ/kg/K

• R22

  • 简介：R22制冷剂，别名氟利昂22、F-22、HCFC-22等，
    
    化学分子式为CHF2Cl, 中文名称二氟一氯甲烷，英文名称 Chlorodifuoromethane，
    
    中压中温制冷剂，沸点温度为-40.8℃，凝固点为-160℃，临界温度为96℃，临界压力为4.974MPa 。
    
    R22不燃烧不爆炸，毒性小，但参透能力很强，并且泄漏难以发现。
    
    氟里昂制冷剂的一种，HCFC类物质，对臭氧层有破坏、并存在温室效应气体。
    
    R22的单位容积和氨制冷剂持平。能制取的最低温度可达-80℃，但不经济。
  • 用途：R22是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷温度，
    
    R22制冷剂以前应用于各种制冷设备，如今已被更优制冷剂取代。
    
    现主要用作生产 "聚四氟乙烯" 的重要原料，和生产灭火剂1211的中间体。

• R410a

  • 简介：R410a制冷剂是一种混合制冷剂，由50%R32（二氟甲烷）和50%R125（五氟乙烷）组成。
    
    是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，制冷/暖效率高。
  • 用途：主要应用于家用空调、中小型商用空调、移动空调、除湿机、冷冻式干燥器、
    
    船用制冷设备、工业制冷等制冷设备。

• R32

  • 简介：R32制冷剂，中文名称二氟甲烷，分子式为CH2F2，是一种拥有零臭氧损耗潜势的制冷剂。
    
    制冷剂R32和R410区别在于，R32制冷剂更环保、用量少、成本低、效率高。
  • 用途：主要用于家用空调及商用空调，用于替代R22。
    
    使用R32时要注意防止泄露，以免遇到明火产生爆炸。

• R290

  • 简介：R290制冷剂，中文名称丙烷，英文名称propane，
    
    化学分子式：CH3CH2CH3，是一种碳氢制冷剂。
  • 用途：主要用于空调，冷柜，商用制冷设备，用于替代R22、R410a；
    
    由于R290易燃，通常只用于充液量较少的低温制冷设备，或作为低温混配冷媒的一种组分。

• R600a

  • 简介：R600a制冷剂，中文名称异丁烷，外文名isobutane，化学式是C4H10，
    
    主要存在于天然气、炼厂气和裂解气，经物理分离获得，亦可由正丁烷经异构化制得。
  • 用途：主要用于冰箱或饮水机等小型制冷设备，用于替代R134a。

• R404a

  • 简介：R404a制冷剂是一种混合制冷剂，由 HFC125,、HFC-134a 和 HFC-143混合而成，
    
    比例为 R404a = 44% R125 + 4% R134a + 52% R143a。
    
    在常温下为无色气体，在自身压力下为无色透明液体，
    
    R404a适用于中低温的新型商用制冷设备、交通运输制冷设备或更新设备。
    
    最接近于R502，该制冷剂适用于所有R502可正常运作的环境。
  • 用途：R404a属于HFC型非共沸环保制冷剂（完全不含破坏臭氧层的CFC、HCFC），
    
    得到目前世界绝大多数国家的认可并推荐的主流低温环保制冷剂，
    
    广泛用于新冷冻设备上的初装和维修过程的再添加。
    
    符合美国环保组织EPA、SNAP和UL的标准，符合美国采暖、制冷空调工程师协会(ASHRAE)的A1安全等级类别,
    
    这是最高的级别，对人身体无害。

• R717

  • 简介：R717制冷剂，中文名称氨，外文名Ammonia，分子式为NH3，
    
    氨制冷剂常温下是一种无色气体，有强烈的刺激气味。
    
    虽然其制取容易，价格低廉，不破坏臭氧层，无温室效应，
    
    但是有毒、易燃易爆，需定期做严密的防泄漏检查。
  • 用途：主要用途是氮肥、制冷剂、化工原料。液氨用于电厂等工厂氨制冷系统的制冷剂。

• CO₂

  • 简介：二氧化碳作为新型制冷剂备受关注，它具有高密度和低粘度，流动损失小;
    
    传热效果良好，并且通过对传热作用的强化，可以弥补其循环不高的缺点。
    
    同时CO₂环境表现优良、费用低易获取、稳定性好、有利于减小装置体积。
    
    最重要的是，其安全无毒，不可燃，这一点比R290有明显的优势。
    
    同时，采用二氧化碳为制冷剂也有缺点:
    
    CO₂高的临界压力和低的临界温度也给它做制冷剂带来许多问题。
    
    无论亚临界循环还是跨临界循环，CO₂制冷系统的运行压力都将高于传统的制冷空调系统，
    
    这给系统及部件的设计带来许多新要求。同时现阶段还存在CO₂制冷系统的效率对比较低的问题。
  • 用途：汽车空调领域运用，可减少大量排放对环境的危害；
    
    热泵热水器运用，CO₂在超临界条件下放热存在较大的温度滑移，有利于将热水加热到一个更高的温度；
    
    考虑到CO₂良好的低温流动性能和换热特性，也可采用它作为复叠制冷循环低温级制冷剂。

无氟制冷剂和有氟的哪个好

不管是无氟制冷剂，还是有氟制冷剂，二者都是含有氟元素的；

区别在：无氟制冷剂不含氟氯烃，对环境的危害更小，更环保一些，因此称为环保制冷剂。

1. 制冷效果上：对普通的制冷装置，有氟制冷剂的制冷效果是更好的；
   
   但是，对有 "变频技术" 的空调等制冷设备，"无氟制冷剂" 使用效果更理想，吹出的风也更加使人舒服。
2. 环保角度上：
   
   传统的有氟制冷剂一般指氟利昂，氟利昂排放到大气，会破坏臭氧层，加剧温室效应；
   
   而无氟制冷剂虽然也含有氟元素，但不含氟氯烃，即使排放到大气，也不会生成氯原子破坏大气层，更环保。
   
   3.价格上：无氟制冷剂是两种以上的不同制冷剂混合而成的，成本比有氟制冷剂更高，
   
   而且因为 "无氟制冷剂" 还没有广泛普及，价格大多要更贵一些；
   
   而且用 "无氟制冷剂" 的制冷设备，后期维护方面也比有氟制冷剂成本高。

制冷剂如何选择

1. 制冷性能：
   
   根据制冷剂温度和冷却条件的不同，选用高温(低压)、中温(中压)、低温(高压)制冷剂。
2. 实用性：制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程不分解，不变质，无毒，无害。
   
   制冷剂价格便宜，来源广，易获取。
3. 环保性：应满足保护大气臭氧层和减少温室效益的环境保护要求，温室效益指数应尽可能小，
   
   选用符合国家环保法规的制冷剂。
4. 根据用途选择：制冷剂的种类很多，用途也很广泛，不同用途需选用不同的制冷剂。
5. 选择正规产品：购买来自正规制冷剂品牌厂家的产品。
   
   有的制冷剂的只过几个月，空调就不制冷，这是刚加上的制冷剂质量有问题.
   
   可能产品纯度不高，或使用不正规 或 别的不同型号的低价制冷剂 灌装。

制冷剂对冷库的作用及其性能

冷库建设和冷库设计，制冷剂的功用主要是通过其物态的变化来传递热量，

它在制冷系统不断地循环，在其蒸发压力下，液体制冷剂可吸收热量蒸发成为气体。

而在冷凝压力下，气态的制冷剂放出热量而液化，热量在不断循环的系统装置内传导走。

所以制冷剂在制冷系统是不可少的传递热量的作业物质。

完全理想的制冷剂是不存在的，建议大家尽量挑选好制冷剂来帮助冷库高效节能工作。

制冷剂过多的影响

1. 管道压力大，加大压缩机负荷，制冷效果降低，工作电流增大，长期运行可能烧毁压缩机。
   
   因为: 制冷剂密度过大，压缩机所需要做的功增多，机组效率下降，用电增加。
2. 管道压力过高，使冷凝温度升高，同时冷凝压力也升高，影响制冷效果。
3. 压缩机管道压力过高，还可能导致制冷剂出现泄露现象。

制冷剂过少的影响

• 制冷剂不足的表现: 制冷系统的 "气管(粗管)", 触摸时没有明显的凉感; 制冷系统的气管阀门发干。
• 因为制冷剂不足，会造成蒸发器蒸发的终结点提前。
• 制冷系统的冷凝压力和冷凝温度都降低，排风温度也降低，因此室外机排风也没有热感。
• 蒸发器制冷面积减少，结露面积也减少，凝结水量降低。导致排水软管排水量过小或者不排水。
• 制冷系统制冷剂不足就会造成系统工作的负荷减小，电流下降。
  
  因此如果系统工作时的电流或者是负荷变小，则说明系统很有可能缺少制冷剂。

为避免这些，我们应该定期检查制冷剂的含量，并及时添加适量的，以保证冷库的正常运行。

如果您不确定制冷剂的含量是否正确，建议您咨询专业人员或者使用专业的检测仪器进行检测。