实验概况

2024年2月8日发(作者：心痛签名)

制冷剂实验实验概况

制冷剂是制冷机中完成热力循环的工质，它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。制冷剂的选择苛刻，它要求被选物质ODP,GWP,可燃性等都要达到安全要求。

下面是韩晓红等教授关于R32的循环性能实验研究：

R32由于具有环境性能优越,如ODP为零、GWP值小于R410A等优点,逐渐被认识到可以用于替代R410A。本文对R410A和R32的循环性能进行实验研究,结果表明,在不同的工况下,采用2种制冷剂时系统运行的压比基本相同,COP几乎相同。与R410A系统相比,R32系统的压缩机耗功略高,制冷量高,且排气温度高。总之,R32具有良好的热物性、环境性能及循环性能,具有极大的替代R410A的潜力。

参考文献：[1] JM Calm, P A Domansk.i R-22Replacement

Journa,l2004,46(8):29-39.

[2] 史琳,赵晓宇,韩礼钟,等. HCFC-22的替代物THR03的研究.工程热物理学报,1999,20(5):538-541.

[3] JUNG Dongsoo, SONG Yongjae, PARK Bongjin. Per-formance desmélanges

de frigorigènesutiliséspour rem-placer le HCFC-22. International

JournalofRefrigeration,2000,23(6):466-474.

下面还有一组张萍,初勤亭的实验“R22的替代物THR03的实验研究及性能分析”：该试验以4个工况对THR03及R22在同一制冷系统中进行实验性研究,较为全面地分析并比较了R22制冷系统及THR03制冷系统在同一工况下的制冷量、耗功量、COP、压缩机排气温度及工作压力等参数进行研究；

通过比较，他们得出如下结论：(1)在相同冷凝温度下,THR03的冷凝压力比R22低。在冷凝温度为30~45℃的范围内,THR03系统的冷凝压力比R22低约2. 2%

~3.4%。(2)在蒸发温度为5℃,冷凝温度分别为30℃、35℃、40℃、45℃时,相对于R22系统,THR03系统压缩机耗功量与R22相当。(3)低冷凝温度下(冷凝温度为30℃及35℃时),THR03系统的制冷量比R22系统略小,在高冷凝温度下(冷凝温度为40℃及45℃时),THR03的制冷量比R22系统大。在蒸发温度为5℃,冷凝温度为30℃时,THR03系统制冷量比R22系统小1. 3%,在冷凝温度为35℃时,THR03系统制冷量比R22仅小0. 2%,在冷凝温度为40℃,THR03系统的制冷量比R22系统制冷量大2. 9%,在冷凝温度为45℃时,THR03的制冷量比R22系统增大了3. 3%。(4)在蒸发温度为5℃时,随着冷凝温度的升高,R22系统的性能系数下降的速度要比THR03系统的略快,在低冷凝温度下(冷凝温度为30℃及35℃时),THR03系统的性能系数与R22系统相当,在高冷凝温度下(冷凝温度为40℃及45℃时),THR03的性能系数比R22系统大约2. 2%~3. 1%。(5)在同样的工作条件下,THR03制冷系统的排气温度比R22低。在冷凝温度为30℃至45℃的范围内,THR03系统的排气温度比R22低2. 5~4. 5℃。

参考文献：[1] 陆琼文,刘传聚,曹静.浦东国际机场变空调供水温度节能运行方案分析[J].暖通空调, 2003, 32(2):123-125.

[2] 刘金平,周登锦.空调系统变冷水温度调节的节能分析[J].暖通空调, 2004,

34(5): 90-92.

[3] 翁文兵,宋振宁,陈剑波,等.小型中央空调系统变水温调节特性的实验研究[ J].流体机械, 2006, 34(11): 8-11.

[4] 贾晶,胡海军.大温差小流量的空调水系统方案[J].制冷技术. 2005, (3):

17-20.

[5] 郑东林,谭洪卫.空调部分负荷下风机盘管系统运行的节能性探讨[J].制冷技术, 2005, (4): 36-39.

[6] 寿炜炜.空调用冷水温差的择优探讨[ J].制冷技术, 2000, (2): 5-9.

[7] 张雅锐,袁东立.建筑空调冷水系统变水温运行的节能分析[J].暖通空调,

1991, 21(5): 12-15.

传统单体制冷剂显然无法满足现代要求，新型制冷剂，混合制冷剂现在正成为热的研究对象：其中王博，张伟，马洋博，曾纪珺，吕剑等人对第四代制冷剂HFO-1234y做出了一定的研究：HFO-1234yf具有低的毒性和弱可燃性,与HFC-134a物化性能相似,不损耗臭氧层,不会导致气候变暖,霍尼韦尔和杜邦等HFO-1234yf作为HFC-134a的“直接替代”方案,预计在2011年可商用化生产。虽然HFO-1234yf的使用在欧洲仍然存在很大争议,但随着日本监管机构2009年8月正式通过对HFO-1234yf的批准进口和使用,标志着HFO-1234yf在全球的应用取得了重大进展,HFO-1234yf已经作为第四代制冷剂走上了历史舞台。

相关参考文献：[ 1 ] 吕金虎,宋垚臻.替代制冷剂的研究与应用现状[J].制冷,2006, 25(1): 29-33.

[ 2 ] Calm J M. The next generation of refrigerants-historical re-view,

considerations, and outlook [J]. Int J Refrigeration,2008, 31(7): 1123-1133.

[ 3 ] Linjie Huang. R-134作为ODS替代物的历史与当今全球车用空调系统面临的新挑战[R].太仓:2007含氟制冷剂暨HFC-134a论坛, 2007.

[ 4 ] 曹霞. HFO-1234yf-新一代汽车空调制冷剂[J].制冷与空调,2008, 8(6):

55-61.

[ 5 ] Nieln O J, Javadi M S, Sulbaek Andern M P, et al. At-mospheric

chemistry of CF3CF= CH2: kinetics and mecha-nisms of gas-pha reactions with Cl

atoms, OH radicals, andO3[J]. Chem Phys Lett, 2007, 439(1-3): 18-22.

朱志伟,韩晓红,孙 洁,陈光明还对混合制冷剂进行了研究。例如，实验“新型混合制冷剂R161+R227ea的理论与实验研究”，该试验提出提出以循环性能优越的R161为基础组分,并引入阻燃性能优越的R227ea,根据优势互补的原则,将R161和R227ea进行优化配比,获得一种循环性能与安全性能均较好的混合制冷剂以替代R22.利用数据库REFPROP7.0,通过自编软件对二元混合制冷剂R161+R227ea的热力学性能和循环性能进行理论计算及分析,并在电量热器制冷剂性能测试台上,分别对工质R407C和R161+R227ea进行了实验研究.通过理论与实验的研究发现,该新型制冷剂的制冷量和耗功都比R407C稍小,但是循环性能系数(COP)比较接近,而排气温度比R407C低5℃左右,因此该新型混合制冷剂具有替代R407C、R22的潜在可行性。

下面是其实验过程简介：该试验利用如下装置

进行实验。得出如下结论：为了分析制冷剂变工况下的循环性能,需要对制冷剂在不同冷凝温度及不同蒸发温度下进行实验测试,因此,除名义工况外,还对过冷度取8℃,过热度取11℃,tc分别取45、50、54.4℃,te取-10、-5、0、5、10℃等工况进行了实验研究.图5~8给出了各个工况下的实验结果.从图5、6中可以看出,R161+R227ea的制冷量和耗功均低于同工况下R407C的制冷量和耗功,是R407C的75%左右,这是由于新混合工质中R227ea的单位容积制冷量非常低.但从图7中看出,R161+R227ea循环COP值与R407C非常接近,部分工况下COP还比R407C高,两者的差别在5%以内.循环性能中,R161+R227ea的突出优势表现在它的排气温度相对较低,比R407C的排气温度低5℃左右

最后他们的出结论：

(1)R161+R227ea混合制冷剂ODP值为0,GWP值小于R407C,不会破坏大气臭氧层,也有利于减小全球温室效应,是环境“友好”的制冷工质;温度滑移值也小于R407C.

(2) R161 + R227ea的制冷量为R407C的75%,但考虑到R161 + R227ea的GWP仅为R407C的65.7%,因此,为了获得相同的制冷量,尽管要增加制冷剂用量,但在环境性能方面,R161+R227ea仍然有一定的优势.

(3)R161+R227ea的排气温度低于R407C;

(4)为了解决R161+R227ea的制冷量和耗功小于R407C的不足,用增加混合物中R161的比例,以及利用R161具有较高的单位容积制冷量和较高COP这个优势来改进R161+R227ea的循环性能,但是必须保证R161在爆炸极限范围之外.

(5)R161+R227ea的COP与R407C相比较差别不大,但是R161+R227ea的制冷量和耗功要小于R407C,这是R161+R227ea的不足之处.由于单位容积制冷量偏低,在实际系统中,应该采用排气量相对较大一点的压缩机,且必须增加制冷剂的使用量,这也是下一步的研究方向.

参考文献(References):

[1] CALM J M, DOMANSKI P A. R-22 replacement status[J].ASHRAE

Journal,2004,46(8):29-39.

[2]陈斌,陈光明. R407C、R410A系统热力性能研究综述[J].制冷,2003,22(3):

24-30.1793

制冷剂的选择之路是艰辛的，但制冷剂的研究方向是明确的。新型制冷剂和混合制冷剂必将成为制冷剂的先驱。