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压缩机环保要求

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压缩机环保要求

发布日期:2016-09-23 作者: 点击:

随着工业的发展伴之产生的对地球的污染越来越严重,环境保护已成为全球关注的重要问题,而防止大气臭氧层的破坏和全球气候变暖,更是引起世界各国的普遍重视,并使国际上政府间达到共识,签署了有关协议。


而在制冷与空调领域中CFCS和HCFCS对大气臭氧层的破坏以及能源消耗造成的全球变暖,都是压缩机在设计时应高度重视的问题。


众所周知,制冷剂的选用是影响压缩机设计的诸多因素中应予高度重视的一个。


为了开发使用替代制冷剂的新压缩机,设计者首先遇到两个问题:

其一,压缩机必须把其工作容积的尺寸重新划定,以适应不同流量的压力的要求;


其二,压缩机中与制冷剂接触的各种材料之间的相容性,如合成橡胶和润滑油,必须给予解决。


在过去的历史中,有五十余种物质曾被用作制冷剂。二次大战后,除了在大冷量范围内还用氨以外,几乎所有制冷空调领域中都被卤代烃CFCS 和HCFCS 所主宰,1974年蒙特利尔协议书中所规定的CFCS替代已在工业化国家中实现,而HCFCS的替代计划将要在2020年完成;而对发展中国家,则将分别在2010年和2040年停用。但是,在某些发达国家中则准备提前实现。图6表示了欧洲原来常用的CFC-11、CFC-12、HCFC-22和R502的应用领域及其可能采用的替代剂(箭头横线之下)。


CFC-11

CFC-11是一种低压制冷剂,主要用于离心式冷水机组中,其过渡替代剂为HCFC-123。另外,HFC-245ca或HFC-245fa也属低压制冷剂,但它具有可燃性,故而对其减燃方法和毒性尚待研究,而且它的使用不及CFC-11 和HCFC-123效率高。因而,许多企业已改用HFC-134a于离心式冷水机组中。


CFC-12

CFC-12由于它的应用面广和在汽车空调中的泄漏问题,因而是首先考虑要替代的对象。在家用电冰箱和汽车空调中可用HFC-134a来替代。用于中温和高温范围里,HFC-134a具有和CFC-12相近的制冷量和效率。但在低于-23℃的工况下,则因其制冷量和效率都比CFC-12低而失去其吸引力。虽然HFC-134a的臭氧消耗潜能ODP值为零,但其全球变暖潜能GWP值高达1300(以CO2的GWP值为基准的比较值),从长远考虑,这也会影响其发展使用。


HCFC-22

HCFC-22已广泛用于商业制冷及商业和住宅空调及热泵中,其ODP值远小于CFC-11和CFC-12的,仅为0.055。但其GWP值却相当高,约为1700。正是由于这些原因,已经在欧洲一些国家,如德国,正在被迅速淘汰。已经有好几种混合制冷剂作为HCFC-22的替代物。美国制冷协会在其制冷剂替代物的评估计划(AREP)中已推荐了4种:HFC-134a、R407C、R410A和R410B。但是,其中HFC-134a比之其它三种,其制冷量和压力都较小,用它作制冷剂需要对系统作较大的重新设计,故由它来替代HFCF-22的可能性似乎最小,但用在较大的冷水机组中的可能性还是存在的。非共沸工质R407C很可能是一种对现有机器的“可用”(drop in)替代剂,因它与HCFC-22最相近,替代后对系统的设备只需作最小的改动,且采用酸类润滑油来取代矿物油,还应注意适应工质的较大温度滑移(可达5~7℃)。近共沸工质R410A和R410B是两种相同的HFCS的混合物,不同的仅是混合比例而已。R410A适用于分体式小型空调器,但其蒸发压力约为HCFC-22的1.5倍,因此,用这种工质的系统需要全部重新设计,故仅用于新的制冷空调系统中。经过优化设计的这种系统可使其效率提高5%


R502

R502曾广泛用于低温的制冷系统里。AREP推荐了两种可能的替代物:R404A和R507。R404A具有与R502相近的制冷量和效率,但在采用时尤需对系统的部件作较多的试验,特别是压缩机。R507的混合组份中有一种成分起着阻燃的作用,它与R502的性能相似,但在美国还在继续进行毒性试验;可是在欧洲,它已被应用于超市冷冻设备中。

天然制冷剂


在自然界中大量存在的“天然制冷剂”,例如氨、碳氢化合物、二氧化碳等。氨的应用已有百余年的历史,至今还有许多国家用在大型工业制冷、食品冷冻冷藏中。但其易燃、易爆、有毒和具有强烈的刺激味等限制了它的应用范围。


碳氢化合物具有十分好的热力性质和传热特性,它和所有机械材料和油类完全相容。而实际上,这种工质早就在石油化学工业的大型制冷系统中使用。影响这类制冷剂大量推广的阻力来自它的可燃性。在欧洲,这种制冷剂已开始进入家用制冷设备的市场,如德国已在产品中有90%的覆盖率。中国电冰箱行业亦已有使用异丁烷的R600a的产品。


可燃性制冷剂的应用范围和前景是一个十分重要的问题,它的普遍解决尚需有一个国际上比较统一的认识,因为这影响到制冷空调设备的国际贸易。但是,要做到这一步尚等更多的试验研究和各国对此问题所采取的政策,看来还需要相当的时间方见端倪。


由于传统的适用于CFC-12等CFCS工质的矿物油和合成油与新工质R134a等HFCS的相溶性差,人们遂研究开发出新型的极性润滑油,该润滑油的基体有的是多元酯POE(称之为酯类油),有的是聚乙二醇PAG(称之为乙二醇油),它们与HFCS新工质有良好的相溶性,这样才能避免在换热器中聚集润滑油以及保证油能顺利回流到压缩机中去。


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