在蒸气压缩式制冷机中,理想的制冷剂共性要求主要以下几点:
1)应是环境可接受物质,即应对环境无破坏作用或破坏作用轻微。
2)要有较高的临界温度。由于凝结温度是制冷剂可以加压液化的最高温度,临界温度低的制冷剂在常温或普通低温下有可能不会液化,此时将需要温度很低的冷却介质;另外,如果在节流前的温度接近临界温度时,会冷剂的汽化热很小,那么节流损失就会很大,循环的经济性将很差。因此,希望制冷剂的临界温度比环境温度高很多。
3)要有合适的饱和蒸气压。在制冷循环中,其蒸发压力最好不低于大气压,以避免空气漏入制冷系统内部:其冷凝压力也不应太高,通常应低于2.5MPa,以免压缩机和冷凝器等设备过于庞大;同时,冷凝压力与蒸发压力之比不应过大,以免压缩终温过高,从而提高压缩机的容积效应;冷凝压力与蒸发压力之差应尽可能小,以降低对压缩机强度的要求。
4)凝固温度要低,一年制冷剂在蒸发温度下凝固,可适应增大制冷循环的工作范围。
5)等熵指数要小,这样可使压缩过程耗功减少,降低压缩终温,提高压缩机容积效率,同时对压缩机润滑也有好处。
6)液体比热容要小,这样在节流时液体降温放出的热量少,节流产生的闪发蒸气量小,节流损失较小。
7)汽化热要大,以获得较大的单位制冷量,同时节流后的干度较小。
8)有较好的物理化学性质。黏度和密度要小,以减少流动阻力损失,降低能耗,缩小管径,减少材料消耗;传热性好,这样可提高热交换器的传热系数,减小传热面积,减少材料消耗;化学稳定性和热稳定性好,不燃烧、不爆炸、五毒,不符实常用工程材料、与润滑油不发生化学反应,在使用温度下不分解、不变性。
9)来源广,易制取。这些因素影响着制冷系统成本和运行费用,若制冷剂价廉、易得,则可提高制冷装置的经济性。
除了以上共性要求以外,不同形式的制冷系统和制冷压缩机对制冷剂还有一些特定要求。例如,离心式压缩机要求使用相对分子质量较大的制冷剂,以便提高级压比,减少级数;小型制冷系统的制冷剂与润滑油应能相互溶解,以便利用回气夹带回油来简化系统;要求全封闭和半封闭式制冷压缩机的制冷剂电绝缘性能好等。
但无论任何制冷剂,都是某些方便较优而又难免存在补足,完全满足上诉各种要求的制冷剂并不存在。因此应根据工程实际要求,首先满足主要要求,对于不足之处则采取措施加以弥补,从而找出最佳方案。
由于制冷剂种类繁多,为了书写和表达方便,国际上统一规定了制冷剂的简化代号,可用的每种制冷剂均有唯一的、国际统一的代号,代号与种类是相关的。常用制冷剂按组成区分,有单一制冷剂和混合制冷剂;按化学成分区分,有有机制冷剂和无机制冷剂。
