空调系统中环保制冷剂的对比研究

作者:柴硕; 刊名:林业科技情报 上传者:彭阳红

【摘要】在本文中,将从各种制冷剂的特性、对臭氧层破坏、温室效应等问题出发,对R32、R290制冷剂与常规R22制冷剂进行比较,以便论证替代R22制冷剂的可行性。通过对比,R290制冷剂对环境污染最小,但同时存在易燃风险。若能解决这个问题,R290制冷剂就是最好的选择。

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制冷剂淘汰和改造是一个高度复杂的问题,需要不同的专业知识,涉及到不同的科学与工程领域。过去的70年中,由于其良好的特性,氯氟烃和氢氯氟碳化物已用于制冷和空调领域。制冷剂的使用越来越广泛并且R22是一种全世界重要的空调制冷剂。R22的主要缺点是臭氧层损耗和对全球变暖的影响,导致很多对生物和非生物来说不健康的生活疾病。根据蒙特利尔协议,京都议定书规定在发达国家和发展中国家,到1987年所有的氯氟化碳都必须被淘汰。按照ASHRAF标准-34在2030年前所有氢氯氟碳化物都应该被淘汰。见表1。1全球变暖全球变暖问题是由在签署联合国框架气候变化公约(UNFCCC)的缔约方成员国举行的第三次会议中提出的,这次会议于1997年12月举行。根据这一公约,签署《京都议定书》的发达国家在2008~2012年期间应减少他们的总平均温室气体排放量。《京都议定书》中的发展中国家没有任何义务。国际气候变化专门委员会(IPCC)在1988年建立了以评估由人类引起的气候变化的活动风险。IPCC提供普遍接受的全球变暖潜势值,在1996~2001年间这些值变化不大。IPCC预测全球平均温度在1990年至2100年之间上升1.4到5.8之间。表1氟利昂淘汰时间表HCFC淘汰率%199602004352010652015902020952030100如图1和图2所示,不同制冷剂对臭氧层破坏的潜能值。早期使用的制冷剂都有毒,易燃,在夜间发生过制冷剂泄漏引起的中毒事件。制冷行业需要一种新的制冷剂,一种他们可在任何地方都能获得的制冷剂。图1不同制冷剂臭氧层破坏潜能值图2选择的制冷剂的温室效应水平2工作原理简单蒸汽压缩制冷循环如图3所示。它由以下四个基本部分组成(1)压缩机,(2)冷凝器,(3)膨胀阀,(4)蒸发器。图3蒸气压缩制冷循环原理简图压缩机通过压缩高压高温压缩蒸汽的制冷剂使其进入冷凝器。冷凝器中通过排除热量而发生冷凝,以水或空气作为冷却介质,使制冷剂蒸汽转化为制冷剂液体,制冷剂进入膨胀阀中。该膨胀阀的功能是通过截留过程降低压力从高的冷凝器压力到低的蒸发器压力,最后的液态制冷剂进入蒸发器。循环分析:如图4所示,为蒸汽压缩的压力与焓值图,以及压缩机(Wc)的工作特性,制冷效果(QE)和性能系数(COP)。其过程1~2是压缩,2~3是冷凝排热,3~4是膨胀过程,4~1是蒸发过程,系统性能计算如下:COP=QEWc(1)Wc=mr(h2-h1)(2)QE=mr(h4-h1)(3)Pr=PcPe(4)PowerRequiredPerTR=3.5COPkW(5)图4蒸汽压缩的压力与焓值图制冷循环h1和h2分别表示制冷剂在进口和压缩机出口的焓值。h3=h4是制冷剂在进口和出口膨胀阀的焓值(kJ)。蒸发器压力(PE)接近附近的大气压力,如果过低,会导致大量吸入蒸汽。3性能比较表2显示了制冷剂的理论比较及其属性。R32的临界温度很低,如果制冷循环在临界温度附近运行,则制冷循环操作性能系数会降低,因此制冷温度至关重要。图5至图7显示不同的操作压力和温度下的性能特性。蒸汽不能冷凝的温度,叫做临界温度,临界温度应远高于冷凝温度。针对不同的冷凝温度,图6显示的压力比,图7显示制冷剂的功耗。表2制冷剂性能参数制冷剂HCFC-R22HFC-R32HC-R290(Propane)在TC为30,TE为-15时的压缩比4.033.953.7在TC为40,TE为-15时的压缩比4.065.084.64在TC为30,TE为15时的压缩比5.013.8264.58在TC为40,TE为15时的压缩比3.3873.83.785功

参考文献

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