八、制冷剂(载热剂)1、R-134a 四氟乙烷制冷剂HFC-134a 化学名:四氟乙烷,分子组成:CH2FCF3,CAS 注册号:811-97-2,分子量:102.0,HFC 型制冷剂,ODP 值为零。HFC-134a可用在目前使用CFC-12( 二氯二氟甲烷 )的许多领域,包括:制冷,聚合物发泡和气雾剂产品。但是,为使HFC-134a在这些领域达到最佳性能,有时需要设备设计改变。由于HFC-134a的低毒和不易燃性,它被研制用于药物吸入剂的载体。HFC-134a也可用于那些对毒性和可燃性要求严格的气雾剂中。
八、制冷剂(载热剂)
1、R-134a 四氟乙烷制冷剂
HFC-134a 化学名:四氟乙烷,分子组成:CH2FCF3,CAS 注册号:811-97-2,分子量:102.0,HFC 型制冷剂,ODP 值为零。
HFC-134a可用在目前使用CFC-12( 二氯二氟甲烷 )的许多领域,包括:制冷,聚合物发泡和气雾剂产品。但是,为使HFC-134a在这些领域达到最佳性能,有时需要设备设计改变。由于HFC-134a的低毒和不易燃性,它被研制用于药物吸入剂的载体。HFC-134a也可用于那些对毒性和可燃性要求严格的气雾剂中。
HFC-134a的热力和物理性质,以及其低毒性,使之成为一种非常有效和安全的替代品,用以替代制冷工业中使用的CFC-12。HFC-134a主要用在汽车空调、家用电器、小型固定制冷设备、超级市场的中温制冷、工商业的制冷机。
压缩机生产商通常建议使用POE(Polyol Ester)多元醇酯和PAG (Polyalkylene Glycol)聚二醇(汽车空调)冷冻机油。
CFC-12和HFC-134a的热循环比较
CFC-12 | HFC-134a | |
制冷剂(以 CFC-12 为参照物) | 100 | 99.7 |
COP (性效系数) | 3.55 | 3.43 |
压缩机 排气温度 ℃( ℉ )排气压力 kpa ( psia ) | 86.8(188.2)1349(195.6) | 83.1(181.5)1473(213.7) |
压比 | 4.1 | 4.7 |
注:冷凝器:54.4℃蒸发器: 1.7℃ 压缩机入口: 26.7℃ 膨胀阀: 51.7℃ |
HFC-134a 物理性能的数据
物性 | 单位 | HFC-134a |
化学名 | / | 四氟乙烷 |
分子式 | / | CH2FCF3 |
分子量 | / | 102.03 |
沸点(1atm) | ℃ | -26.1 |
冰点 | ℃ | -103.0 |
临界温度 | ℃ | 101.1 |
临界压力 | Kpa(1b/in2abs) | 4060(588.9) |
临界体积 | M3/kg(ft3/1b) | 0.00194(0.0311) |
临界密度 | Kg/m3(1b/ft3) | 515.3(32.17) |
密度,(液体),25℃ | Kg/cm3(1b/ft3) | 1206(75.28) |
密度,(饱和蒸气)沸点下 | Kg/cm3(1b/ft3) | 5.25(0.328) |
热容(液体),25℃ | KJ/kg.k(Btu/(1b)F) | 1.44(0.339) |
热容(恒压蒸汽),25℃,1atm | KJ/kg.k(Btu/(1b)) | 0.852(0.204) |
蒸汽压力,25℃ | Kpa(bar) | 666.1(6.661) |
蒸发热,沸点下 | KJ/kg(Btu/1b) | 217.2(93.4) |
导热率,25℃:液体 气体(1atm ) | W/mk(Btu/hr.ftF) | 0.0824(0.0478)0.0145(0.00836 |
粘度,25℃:液体 气体(1atm) | mpa.s(cp) | 0.2020.012 |
HFC-134a在水中溶解度,25℃,1atm | wt% | 0.15 |
水在 HFC-134a 的溶解度,25℃ | wt% | 0.11 |
空气中可燃性极限,1atm | VOL% | 无 |
自燃温度 | ℃ | 770 |
臭氧消耗潜值 | / | 0 |
卤代烷全球温室效应HGWP(CFC-11的HGWP=1) | / | 0.28 |
GWP(100yr.ITH对 CO2,GWP=1) | / | 1200 |
有害物质管理法备案情况 | / | 已报道 / 包括 |
毒性AEL*(8和12小时TWA)可允许的空气暴露浓度 | Ppm(v/v) | 1000 |
HFC-134a稳定性(与金属和冷冻油)的实验数据
冷冻油 | 矿物油 | 矿物油 | UCONRO-W-6602(a) | 美孚EAL Arctic32(b) | Castrol IcematicSW100(b) |
粘度cst(40℃) | 30.7 | 125 | 134 | 29.4 | 108.8 |
制冷剂 | R-12 | R-12 | HFC-134a | HFC-134a | HFC-134a |
评价:纯油油 / 制冷剂铜铁铝 | ——4232 | ——4232 | 00000 | 00000 | 00000 |
粘度变化% 纯净% 带有制冷剂 | NDND | NDND | <1-12.7 | -3.1-36.2 | 4.3-27.1 |
分解产物分析HFC-134a (ppm)氟化物(ppm) | NDND | ND420 | <7<0.7 | <3—— | <0.3<7 |
2、R-404A(Suva HP62) 制冷剂
组成:HFC-125( 44 %)、HFC-134a( 4 %)及HFC-143a( 52 %),为HFC型制冷剂,ODP值为零,是替代R-502的工业标准HFC制冷剂。
R-404A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R-502 的运作,甚至可以达到15℉(-9.4℃)或更冷,适用于所有R-502可正常运作的环境。为大多数的设备制造商所认同。
压缩机生产商通常建议使用POE(Polyol Ester)多元醇酯冷冻机油。更新时,脂类油中应含小于5%的矿物油;通常需要多种脂类油进行清洗。
产品提示:使用时可以反复去盖,排气,充气;可正常操作。钢瓶竖直放将会处于最佳使用状态(因有输出管保证钢瓶竖直状态时抽出液体)。
3、R-407C 制冷剂
组成:HFC-134a/HFC-32/HFC-125=52/23/25,HFC型制冷剂,ODP值为零。
R407C主要应用于家用空调和中小型单元式空调中。
压缩机生产商通常建议使用POE(Polyol Ester)多元醇酯冷冻机油。
R-407C 成分的化学名和分子式
成分 | 化学名称 | 分子式 | CAS 号码 | 分子量 |
HFC-32 | 二氟甲烷 | CF2H2 | 75-10-5 | 52.0 |
HFC-125 | 五氟乙烷 | CF3CHF2 | 354-33-6 | 120.0 |
HFC-134a | 四氟乙烷 | CF3CH2F | 811-97-2 | 102.0 |
R-407C、R-410A、R-22的理论循环性能
R-22 | R-407C | R-410A | |
制冷容量 | 1.00 | 1.00 | 1.45 |
有效系数 | 6.43 | 6.27 | 6.07 |
压缩比(率) | 2.66 | 2.83 | 2.62 |
压缩机释放温度℃(℉) | 77.3(171.2) | 75.1(167.1) | (166.37) |
压缩机释放压力kpa ( psia ) | 1662(241.0) | 1763(255.6) | |
温度滑移 | 0(0) | 4.9(8.9) | 0(0) |
注:冷凝器:43.3℃,蒸发器:7.2℃,低温冷却:2.8℃,过热:8.3℃ |
R-407C(SUVA 9000)和R-410A( SUVA 9100 )的一般物理性能
物理性质 | 单位 | R-407C | R-410A | R-22 |
分子量 | g/mol | 86.2 | 72.58 | 86.47 |
25℃下的蒸气压力 | Kpa.abspsia | 1174.1170.29 | 1652.9239.73 | 1043.1151.40 |
沸点( 1atm ) | ℃℉ | -43.56-46.40 | -51.53-60.76 | -40.80-41.40 |
临界温度 | ℃℉ | 86.74188.13 | 72.13161.83 | 96.24205.24 |
临界压力 | Kpa.abspsia | 4619.10669.95 | 4926.10714.5 | 4980.71722.39 |
临界密度 | Kg/m31b/ft3 | 527.3032.92 | 488.9030.52 | 524.2132.73 |
25℃下的液体密度 | Kg/m31b/ft3 | 1134.070.80 | 1062.466.32 | 1194.6874.53 |
25℃下饱和气体密度 | Kg/m31b/ft3 | 41.982.62 | 65.924.12 | 44.212.76 |
4、R-410A 制冷剂
组成:HFC-32/HFC-125=50/50,HFC 型制冷剂,ODP值为零。
R410A(Genetron AZ-20 , Puron410A)主要应用于家用空调和小型单元空调中。因为与HCFC-22相比,R410A的压力要高得多,所以典型的HCFC-22压缩机不可使用R410A制冷剂。
压缩机生产商通常建议使用POE(Polyol Ester)多元醇酯冷冻机油。
R-410A 成分的化学名和分子式
成分 | 化学名称 | 分子式 | CAS 号码 | 分子量 |
HFC-32 | 二氟甲烷 | CF2H2 | 75-10-5 | 52.0 |
HFC-125 | 五氟乙烷 | CF3CHF2 | 354-33-6 | 120.0 |
R-407C、R-410A、R-22的理论循环性能
R-22 | R-407C | R-410A | |
制冷容量 | 1.00 | 1.00 | 1.45 |
有效系数 | 6.43 | 6.27 | 6.07 |
压缩比(率) | 2.66 | 2.83 | 2.62 |
压缩机释放温度 ℃( ℉ ) | 77.3(171.2) | 75.1(167.1) | (166.37) |
压缩机释放压力 kpa ( psia ) | 1662(241.0) | 1763(255.6) | |
温度滑移 | 0(0) | 4.9(8.9) | 0(0) |
注:冷凝器:43.3℃,蒸发器:7.2℃,低温冷却:2.8℃,过热:8.3℃ |
R-407C(SUVA 9000)和R-410A( SUVA 9100 )的一般物理性能:
物理性质 | 单位 | R-407C | R-410A | R-22 |
分子量 | g/mol | 86.2 | 72.58 | 86.47 |
25℃下的蒸气压力 | Kpa.abspsia | 1174.1170.29 | 1652.9239.73 | 1043.1151.40 |
沸点( 1atm ) | ℃℉ | -43.56-46.40 | -51.53-60.76 | -40.80-41.40 |
临界温度 | ℃℉ | 86.74188.13 | 72.13161.83 | 96.24205.24 |
临界压力 | Kpa.abspsia | 4619.10669.95 | 4926.10714.5 | 4980.71722.39 |
临界密度 | Kg/m31b/ft3 | 527.3032.92 | 488.9030.52 | 524.2132.73 |
25℃下的液体密度 | Kg/m31b/ft3 | 1134.070.80 | 1062.466.32 | 1194.6874.53 |
25℃下饱和气体密度 | Kg/m31b/ft3 | 41.982.62 | 65.924.12 | 44.212.76 |
5、R-417A(ISCEON MO59)环保制冷剂
环保制冷剂R-417A(ISCEON MO59),最早是由法国罗地亚公司(该制冷剂业务现已被美国杜邦DuPont公司收购)研制。美国采暖, 制冷与空调工程师学会(ASHRAE)的授予的编号是R-417A,R-417A的毒性与可燃性评定等级是A1/ A1级,臭氧消耗潜值ODP为零,可以完全替代R22的旧系统和新设备,为目前全世界广泛接受的环保制冷剂。
R417A能与现有的冷冻油互溶,适合典型的R22直接膨胀(DX)系统使用。它与R22的操作压力和效能十分接近,是代替R22的长远解决方案,而不需要对设备和系统进行改动,适用于各种使用R22的空调和冷冻机组。目前,R417A在欧洲替换制冷剂市场占80%以上的市场份额,被广泛地用于商场、宾馆、超市和办公场所等中央空调制冷剂的替换,其节能、环保、高效和替换简单(不用换压缩机和膨胀阀)等特点,使其已成为欧洲替换R22的首选产品。
★ R417A的主要应用:1. R417A用于现存R22制冷空调设备的无氟替换:用于直接替换现存的直接膨胀式固定空调系统(家用、商用空调系统)上使用的氟里昂R22的一种新型环保制冷剂;同时也可用于中温商用制冷系统。
2. R417A应用于热泵热水器(初装):R417A在热泵热水器上的成功应用,使得R417A成为了主流的热泵冷媒。
★ R417A用于针对使用氟利昂R22的制冷空调系统无氟替换具有以下特点:
1. 无须更换压缩机和压缩机润滑油。
2. 无须提高系统的耐压设计。
3. 无须变更系统内的塑料、绝缘材料、金属部件。
4. 无须大幅度变更生产工艺要求。
5. 无须重新设置生产线,可与原有的R22和R407C、R410A生产线兼用。
6. 成分比例较稳定;通常制冷剂容量不足时,可以直接补足,而无须全部排空再加注。
7. 直接替换氟里昂R22,方便新旧产品售后维修,降低了售后维修对人员和设备的要求。
8. 降低了生产和售后维修成本。
9. 综合设计可达到提高能效比,提高产品的综合竞争力的目的。
R417A用于热泵热水器(替代氟利昂R22)具有以下特点:
1. 适用的工作环境温度广,可在寒冷地区(-15℃)以上正常使用。
2. 热水器出水温度可高于70℃,能力强。
3. 环保型产品,R417A制冷剂对臭氧层没有污染。
4. 加热过程中热效率比R22高,比R22节省18%左右的电能。
5. 排气压力、排气温度小于R22,压缩机使用寿命长。
6. 可直接替换,无需更换压缩机和膨胀阀。
7. 兼容R22系统,兼容MO、POE、PAG 或 AB压缩机润滑油,替代成本低。
8. 成分比例较稳定,泄漏85%以上时,其组分比例才会有较大变化。
9. 符合向欧、美、日等发达国家对出口产品的环保要求和安全要求。
R417A与R22实际制冷状况测试对比
检测项目 | 单位 | 技术要求 | 检测结果 | 结论 | ||
R22 | R417A | |||||
制冷 | 制冷量 | w | 空调器实测制冷量不应小于额定制冷量的 95% | 2575 | 2396 | R417A比R22节能15% |
制冷量消耗功率 | w | 空调器实测制冷量消耗功率不大于额定制冷功率的 110% | 973 | 798 | ||
能效比 | w/w | 不小于能效比规定值的 85% | 2.65 | 3.00 |
R417A与其它制冷剂的主要物化性质对比(1)
物理性质 | R417A | R134A | R22 | R407C |
混合组成 | R125/R134a/R600 | C2H2F4 | CHCLF2 | R32/R125/R134a |
可替代品 | R22 | R12 | — | R22 |
分子量 | 106.7 | 102.04 | 86.50 | 86.2 |
沸点 (1ATMS) ℃ | -41.8 | -26.5 | -40.8 | -44 |
露点 (1ATMS) ℃ | -36.7 | — | — | -36.3 |
蒸气压力(25℃)psia | 142.8 | 95.42 | 151.2 | 172 |
大气压 | 10.2 | 6.82 | 10.8 | 12.3 |
临界温度 ℃ | 89.9 | 101.2 | 96.0 | 86.05 |
绝对温度 K | 363.1 | 374.2 | 369.3 | 359.2 |
临界压力 psia | 615 | 589.3 | 723.6 | 671.4 |
液体密度(25 ℃) Kg/m3 | 1152 | 1206 | 1194 | 1142 |
液体比热(25 ℃) KJ/Kg.K | 1.42 | 1.43 | 1.40 | 1.53 |
比热比率(25 ℃) Cp/Cv | 1.11 | 1.12 | 1.18 | 1.14 |
气化热 KJ/Kg | 203.4 | 216.4 | 233.1 | 241.2 |
蒸气黏度(1ATMS 25℃)cP | 0.0121 | 0.012 | 0.0131 | 0.013 |
液体黏度(25 ℃)cP | 0.162 | 0.2 | 0.216 | 0.153 |
臭氧消耗潜能 ODP | 0 | 0 | 0.05 | 0 |
温室效应系数 HGWP | 0.49 | 0.33 | 0.43 | 0.4 |
可燃性 | 不燃 | 不燃 | 不燃 | 不燃 |
美国供暖、制冷及空调协会 (ASHRAE) 毒性与可燃性测试 | 毒性与可燃性测试评定为 A1/A1 等级 | A1 等级 | A1 等级 | A1/A1 等 |
R417A与其它制冷剂的主要物化性质对比(2)
制冷剂 | 成份 | 沸点℃ | 临界温度℃ | 临界压力(bar) | 气化热kJ/kg |
R417A | 混合物 | -41.8 | 89.9 | 42.42 | 203.4 |
R407C | 混合物 | -44 | 86.05 | 46.3 | 241.2 |
R12 | 单一成份 | -30 | 112 | 41.1 | 145 |
R134a | 单一成份 | -26.5 | 101.2 | 40.6 | 216.4 |
R22 | 单一成份 | -44 | 86.5 | 49.9 | 233.1 |
* 沸点/临界温度在 1ATMS 下测试 |
★ R417A配套用冷冻机
R417A兼容传统的、和新型的冷冻机润滑油,包括:矿物油(MO)、烷基苯冷冻润滑油(AB)、及酯类冷冻润滑油(POE)。大多数情况下,替换过程中不需要更换冷冻润滑油类型。
制冷剂 | 冷冻机润滑油 |
R417A | MO, POE, PAG or AB |
R12 | MO |
R134a | POE |
R22 | MO or AB |
R502 | MO or AB |
R407C | POE |
MO=矿物油 PAG=聚二醇类 AB=烷基苯类 POE=合成酯类 |
★ R417A与相关材料的相容性
正常使用条件下,该制冷剂可与大多数冷冻压缩机油(PAG、POE、矿物油、合成冷冻油)和制冷系统的部件相适应。对钢、铸铁、黄铜、锡、铅锌、铝、密封橡胶、绝缘漆无腐蚀性。
材料 | 型号 | 相配 | 不推荐使用 |
氯丁二烯橡胶 | 70 CR 746 | ● | |
乙烯 - 丙烯 - 二烯烃橡胶 | EPDM 155 892 | ● | |
乙烯 - 丙烯 - 二烯烃橡胶 | 70 EPDM 281 | ● | |
氟化橡胶 | 75 FKM | ● | |
氟化橡胶 | 70 FKM | ● | |
氢化丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 70 NEM 150 531 | ● | |
氯丁二烯橡胶 | ● | ||
丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 72 NBR 872 | ● | |
丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 72 NBR 872 | ● |
★ R417A在维修过程中的再添加
由于充填过程制冷剂成分比例不变,所以无需采用特别的充填程序和设备。 R417A制冷剂在充填或泄漏时成份比例相当稳定;通常情况下,充注使用后,若发现系统内制冷剂容量不足时,可以直接重新补足,而无须排走全部已灌充的制冷剂。 试验表明:当泄漏达到原来的 85% 以上时成份才会有约 5% 的变化。 而且其不燃性使其使用更安全。
6、R-22 二氟一氯甲烷制冷剂
Freon22 (二氟一氯甲烷 Chlorodifuoromethane) ,分子式CHClF,分子量 86.47。R-22在常温下为无色,近似无味的气体,不燃烧、无腐蚀、毒性极微,加压可液化为无色透明的液体,为HCFC型制冷剂。R-22的化学稳定性和热稳定性均很高,特别是在没有水份存在的情况下,在200 ℃以下与一般金属不起反应。在水存在时,仅与碱缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。
R-22是一种低温制冷剂,可得到-80℃的制冷温度。适用于家用空调、中央空调和其它商业制冷设备。也可用作聚四氟乙烯树脂的原料和灭火剂1121的中间体。
适用的冷冻机油有:烷基苯AB (Alkybenzene)合成油、 POE (Polyol Ester)多元醇酯合成油、环烷基矿物油MO(Mineral oil)。
R22 的技术指标
指标名称 | 优级品 | 一级品 | 合格品 | |
外观 | 无色、不浑浊 | |||
气味 | 无异臭 | |||
纯度 % ,≥ | 99.8 | 99.5 | 99.0 | |
水份 % ,≤ | 0.001 | 0.002 | 0.005 | |
酸度(以HCI计)% ,≤ | 0.00001 | 0.0001 | 0.0001 | |
蒸发残留物 % ,≤ | 0.01 | 0.01 | 0.02 |