当前制冷剂与制冷系统的节能与研究

一、前言

    近年来我国的制冷空调行业得到了迅猛的发展，从国外引进了70多条冰箱生产线和150多条空调生产线。随着冰箱空调的逐渐普及，它们的能耗指标越来越受到人们的重视。节能型的冰箱、空调不仅能缓解我国能源紧张的局面，而且对减少温室效应也有重大的作用。冰箱与空调的节能有多种途径，其中选用以不必改变原来的制冷部件与机械新的制冷剂的方法可是一种***经济有效的方法。

    制冷剂分为单一制冷剂和混合制冷剂。单一制冷剂只含有一种化学物质，其热物理性能参数恒定不变，例如，近几年新研制的R134a、R152a等新型制冷剂都具有较高的能量效率。混合制冷剂是由两种或两种以上制冷剂组成的混合物。根据它在气液相平衡时气相和液相的组成是否相等又分为共沸混合制冷剂和非共沸混合制冷剂。气液相平衡时气液两相组成相等的属于共沸混合制冷剂(包括相平衡时气液两相组成近似相等的近共沸混合制冷剂)，组成不相等的属于非共沸混合制冷剂。本文着重探讨混合制冷剂的选用与制冷机械的节能。

二、共沸混合制冷剂的选用与制冷系统节能

    共沸混合制冷剂在一定的压力下蒸发和冷凝时，气相和液相的组成不变，且能保持恒定的温度。它和单一制冷剂具有近似的热物理性能。这类制冷制是研究和应用***早、***成熟的制冷剂，现将已研究的共沸混合制冷剂列入表1中。

     对于非共沸混合制冷剂，其在蒸发器中的蒸发过程及在冷凝器中的冷凝过程都是非理想混合过程。这两种非理想混合过程使得混合制冷剂在制冷系统中冷凝压力降低，蒸发压力升高，压缩机的排气温度降低。这就使得制冷机的压比降低，制冷系数提高，从而提高了制冷系统的能量效率。
表1 已研究的共沸混合制冷剂
      组成质量比标准沸点(℃)对工质热力性质的改善
      R12/R152a73.8/26.2-33.3比R12制冷量大17～18%
      R12/R2225/75-41.5蒸发温度比R22低
      R22/R11548.8/51.2-45.6制冷量比R22大13%               
      R23/R1340.1/59.9-88.7制冷量比R13大
      ***/R11548.2/51.8-57.2单级压缩可达50℃以下
      R12/R3178/22-29.6空调工况制冷能力比R12大8%
      R31/***55/45-12.5
      R124/***60/40-12.3有较低的冷凝压力
      R290/R2231.8/68.2-48.6
      R22/R115/R29044.9/47.1/8-47.4改善R592同润滑油互溶性
      R13B1/***80/20-64.0
      R290/R11531.6/68.4-46.6

    不同种类的混合制冷剂具有不同的热物理性质，这就会为制冷剂的优选提供了较大的余地。对于某一固定的制冷系统，在其***佳运行工况下，要求制冷剂必须具有特定的热物理性质。合理选用不同的共沸混合制冷剂使其满足这种特定的热物理性质，就可以提高制冷系统的热力学效率，从而达到节能的效果。

    由于共沸混合制冷剂可使冷凝压力降低，而同时蒸发压力升高，这样在冷凝温度和蒸发温度不变的情况下，压缩机的压比就会减小，从而使压缩机的功耗降低。因此获得同样的制冷量时就只需较少的功。同时蒸发压力的升高会减小蒸发器的真空度，使蒸发器更稳定地工作，而冷凝压力的降低会使冷凝器在更安全的状态下远行。印度的制冷***C.P.A RORA在第十五届国际制冷学会上发表的***中，以共沸混合制冷剂R22/R12(85/15)为例肯定了这个效果。由于压比的降低，压缩机的容积效率得到改进，制冷量增加，性能系数提高，同时压缩机的电机温度也从87.5℃降低到70.3℃，电机启动线圈的温度从97.3℃降到58.3℃，对空调器的安全运转起了重要的作用。

    采用共沸混合制冷剂能够使压缩机的排气温度降低，它与制冷剂的性质密切相关。