制冷劑的發(fā)展和展望【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述建筑環(huán)境與設(shè)備工程制冷劑的發(fā)展和展望前言每當(dāng)烈日炎炎，人們自然會想起空調(diào)帶來的絲絲涼意和舒適；想喝一杯冰箱里透心涼的冷飲。這一切都是制冷技術(shù)帶給人類的巨大福音。在制冷技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，制冷劑的發(fā)明與發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。而臭氧層的破壞和全球范圍氣候變化,已成為當(dāng)前世界所面臨的主要環(huán)境問題。隨著《蒙特利爾協(xié)議書》的簽署,世界各國制冷業(yè)均面臨著同一嚴(yán)峻課題,即如何尋求、研制出更為安全可靠的氯氟烴替代物為了解決這一問題,目前各國都在該領(lǐng)域投入了大量人力物力,并將該問題視為頭等大事

2、所以綠色環(huán)保制冷劑的替代和發(fā)展成為眾多從事制冷劑研究的科研人員關(guān)注的熱門話題[1]。正文1制冷劑發(fā)展?fàn)顩r在壓縮式制冷劑中廣泛使用的制冷劑是氨、氟里昂和烴類。按照化學(xué)成分，制冷劑可分為五類：無機(jī)化合物制冷劑、氟里昂、飽和碳?xì)浠衔镏评鋭?、不飽和碳?xì)浠衔镏评鋭┖凸卜谢旌衔镏评鋭2]。1.1第一代制冷劑大約在1830到1930年的100年間,由于社會的發(fā)展,人們在采用人工制冷的過程中,對制冷劑進(jìn)行了大膽的探索。如乙醚(C2H50C2H5)、水/硫酸(H2O/H2SO4)、酒精(CH3CH2OH)、

3、氨/水(NH3/H2O)、甲醚(CH3OCH3)、甲胺(CH3NH2)、乙胺(CH3CH2NH2)、汽油(HCs)、三氯乙烯(C2HC13)、二氯甲烷(CH2C12)等，這些制冷劑是一些溶劑和有揮發(fā)性的介質(zhì)。它們有毒、可燃或者兼而有之,個別制冷劑還有很強(qiáng)的腐蝕性和不穩(wěn)定性,或者壓力過高不安全,所以使用時經(jīng)常發(fā)生事故。在該階段的前50年,各種制冷技術(shù)都處于探索中。后期蒸氣壓縮式制冷機(jī)、空氣循環(huán)式制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)以及水蒸發(fā)式制冷機(jī)等4種制冷方式幾乎統(tǒng)治了一個世紀(jì)的制冷工業(yè)[3][4]。1.2第二

4、代制冷劑1931到1990年為第2代制冷劑的發(fā)展時期,由于人們對人工制冷需求的急劇增長,迫切需要既安全又有耐久性的制冷劑。在2次石油危機(jī)發(fā)生后,高效為制冷空調(diào)工業(yè)對制冷劑的新要求。這時就出現(xiàn)了以鹵代烴(CFCs,HCFCs)為主的制冷劑。從1931年開始,R12,R11和R22等具有優(yōu)良熱力性能的制冷劑以全新的面貌統(tǒng)治了制冷工業(yè)約60年,它們既安全、無毒、無燃燒性且高效,為HVACR工業(yè)帶來了黃金發(fā)展時段[3][5]。1.3第三代制冷劑大約從20世紀(jì)70年代后期開始,人們注意到CFCs物質(zhì)(包括

5、制冷劑)在大量消耗平流層中的臭氧,并且使南極上空出現(xiàn)臭氧空洞。因此,《蒙特利爾議定書》和《維也納公約》提出了限制和替代CFCs物質(zhì)的期限,短時間內(nèi)HCFC可以作為過渡物質(zhì)[6]。而第2代制冷劑基本屬于CFCs物質(zhì),都有較高的ODP值。因此,第3代制冷劑以保護(hù)臭氧層為選擇標(biāo)準(zhǔn)。然而,鹵代烴制冷劑的長期大量使用,人們?nèi)匀魂P(guān)注該類物質(zhì)中的氟化物(即HFCs)[7]。1.4第四代制冷劑第3代制冷劑成功地減少了臭氧層消耗,但是形成鮮明對比的是全球氣候變暖的趨勢更加嚴(yán)重:全球平均空氣與海洋溫度上升,冰雪大范

6、圍融化,全球平均海平面上升等現(xiàn)象已很明顯。依照聯(lián)合國氣候變化框架公約(UNFCCC)的《京都議定書》的規(guī)定:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、HF2Cs,PFC和SF6等6類氣體均屬于溫室氣體,對發(fā)達(dá)國家提出了減少溫室氣體排放的要求。第3代制冷劑HFCs都有很高的全球溫室效應(yīng)潛能值,某些國家中已對或者即將對這些制冷劑使用進(jìn)行征稅。這就使得發(fā)展第4代制冷劑迫在眉睫[8][9]。2制冷劑發(fā)展的未來2.1R245ca美國環(huán)境保護(hù)局的空氣和能量工程研究室驗室以及電力研究所的研究結(jié)果表明,R245ca將是最終取代

7、R11或R123工質(zhì)的最理想的后選工質(zhì)之一該項研究通過了熱物理性質(zhì)實驗、制冷機(jī)性能模擬、可燃性、潤滑劑的可溶性、穩(wěn)定性以及溶液的兼容性、毒性等各項實驗,其綜合指標(biāo)均與R11和R123及其相似,對用R245ca作制冷劑的制冷機(jī)進(jìn)行了計算機(jī)模擬說明,雖然相對于R11其能量系數(shù)要降低3％-4％,但其性能是可以攫受的,此外聚醋潤滑劑與R245ca相混呈現(xiàn)出極好的互溶性。根據(jù)對R245ca的可燃性實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)這種化合物的可燃性對含水量以及點(diǎn)火源類型十分明感,通常在30-50℃范圍內(nèi)干燥R245ca的與空

8、氣混合物不可然在30℃還發(fā)現(xiàn)在各種制冷劑濃度下,相對濕度為15％時HFC-245ca與空氣混合物也不可燃若相對濕度為43％,R245ca的濃度范圍為7％-14％時是可燃的。這就說明濕度能影響化學(xué)品的可燃性不過對于R245ca出現(xiàn)這種幅值是不常見的總之初步實驗顯示R245ca應(yīng)為遠(yuǎn)期替代R11或R123的最佳候選工質(zhì)之一[10][11]。2.2二氧化碳（R744）挪威的Lovewtzer和Pettersen兩位學(xué)者在實驗室樣機(jī)上采用二氧化碳為工質(zhì)作了大量的研究和實際測試。其結(jié)果表明,二氧化碳至少是