96型制冷工质及环保冷媒的应用与发展1.doc

制冷工质及环保冷媒的发展与替代 山东华宇职业技术学院 张妍妍 德州 253034 摘 要 在现代制冷技术飞速发展的过程中，制冷剂的与发展起着至关重要的作用论述了当前使用的制冷剂及其存在的问题，指出现行制冷剂对臭氧层的破坏作用及引起的温室效应当前制冷剂的替代工作及取得的成果。在论述可持续发展概念的基础上分析了制冷剂的替代研究与环境的可持续发展的关系，得出了是环境的可持续发展的要求推动了制冷剂的替代研究工作，并为替代研究指明了方向。制冷剂展望1.前言 　　制冷剂必须具备一定的特性,包括热力学性质、安全性、腐蚀性与润滑油的溶解性、水溶性、充注量、导热系数等。目前制冷空调行业中使用的制冷剂多为CFC（氯氟烃的统称）和HCFC（含氢氯氟烃）。这些物质由于对臭氧层具有破坏作用并产生温室效应，因此其替代研究已成为热点课题。 臭氧层的破坏和全球气候变化是当今全球面临的两大主要环境问题。因此，在开发制冷剂时除考虑以上性质外,还需遵循两个重要的选择原则(1)ＯＤＰ值,即臭氧层潜能(2)ＧＷＰ值,即温室效应。制冷剂本身所必须具备的特性和所要遵循的原则决定了制冷剂的发展方向和演变过程。本文在回顾制冷剂发展的历史中，发现制冷剂的替代发展有两条主线一条是提高系统的能效比，另一条就是可持续发展的环境观。随着人们环保意识的增强，可持续发展的观点越来越深入人心。同时，正因为这样，决定了寻找理想的或者环保的制冷剂之路是非常困难和漫长的。2 . 制冷剂的发展史 　　从时间上看，制冷剂的发展经历了三个阶段。第一阶段是十九世纪的早期制冷剂；第二阶段是二十世纪时代的ＣＦＣ与ＨＣＦＣ类制冷剂；第三阶段是二十一世纪的绿色环保制冷剂。 2.1 早期制冷剂从18年到1930年，主要采用NH3、CO2、H2O等作为制冷剂，它们有的有毒，有的可燃，有的效率低，用了约100年的时间 　　1805年,Oliver Evans最早提出了在封闭循环中,使用挥发性流体的思路,用以将水冷冻成冰。具体为,在真空下将乙醚蒸发,并将蒸汽泵到水冷式换热器,冷凝后再利用。1824年, Richard Trevithick首先提出了空气制冷循环设想,但未建成此装置。1834年, Jacob Perkins则第一次开发了蒸气压缩制冷循环,并获得了英国专利。在他所设计的蒸气压缩制冷设备中使用二乙醚(乙基醚)作为制冷剂。 　　随着Jacob Perkins所发明的蒸气压缩式制冷设备正式投入使用,从十九世纪三十年代开始陆续开发了一些早期实用的制冷剂。 　　Jacob Perkins的助手John Hegel 对这套设备进行了改造并且换了一种特殊的制冷剂－—生橡胶，那是天然橡胶分解蒸馏后得到的挥发性溶液。19世纪，天然橡胶只能从印度进口。因此，乙醚、甲醚作为主要制冷剂的地位延续到19世纪60年代才逐渐被氨所取代。 　　氨/水作为制冷剂是1869年首次应用于美国新奥尔良一家酿造厂的冷冻设备中，设计者是两位法国人。最初没有氨气来源，只能使用氨水，而水份易对制冷系统造成损害，故早期的制冷设备不得不采用一些临时性的应急手段，对氨/水制冷剂进行干燥处理。直到1876年，由克利夫兰的麦克米兰公司推出了直接适于制冷设备应用的氨/水制冷剂。继氨/水之后又推出了二氧化碳、氯甲烷等早期制冷剂。多数早期的制冷剂是可燃的或有毒的,或两者兼而有之,而且有些还有很强的反应性。2.2 第二阶段―制冷剂CFC和HCFC从1930年到1990年，主要采用CFC和HCFC制冷剂，使用了约60年 　　CFC和HCFC制冷剂的发现和开发,源于1928年有人给Thomas Midgley爵士的一个电话。当时他已开发了用四乙化铅改进正辛烷汽油的性能。电话中说,“制冷工业需要一种新制冷剂,而且希望这种制冷剂很易获得。” 　　于是他与其助手Albert L.H.和Robert R. M从当时的物性表中搜寻具有合适沸点的化合物,条件是有好的稳定性,无毒和不燃。当时出版的四氟化碳沸点,引导他们的注意力集中到了有机氟化物。氟本身有毒,但他们认识到含氟的化合物可以是无毒的。当他们意识到当时出版的四氟化碳沸点数据有误后,他们就转向了元素周期表,并且很快地从元素周期表中删除了不理想的挥发物元素,然后又删除了会导致不稳定、有毒化合物的那些元素以及低沸点的惰性气体元素。最后只剩下8种元素,即Ｃ,Ｎ,Ｏ,Ｓ,Ｈ,Ｆ,Ｃ1,和Br。他们将元素周期表的“行”与“列”组合后,发现元素Ｆ位于这8个元素的“行”与“列”的交点。他们进而作了三种有趣的观察并发现:第一,这几种元素从左到右,可燃性下降;第二,从底下的重元素到顶部的轻元素,毒性下降;第三,当时众所周知的制冷剂无非是除Ｆ元素以外的7种元素的组合,唯独没有含Ｆ元素的。于是,他们确定了元素Ｆ这个目标。他们通过碳氢化合物氟化