船舶制冷劑替代原則
從上世紀(jì)90年代以來(lái),在制冷劑替代和相關(guān)的大氣科學(xué)領(lǐng)域的研究上,學(xué)者們達(dá)成共識(shí),及替代不僅要看ODP及GDP值的大小,更重要的是看他們的大氣壽命、理論循環(huán)制冷效率、總的當(dāng)量變暖影響TEWI、壽命期氣候特性LCCP的指標(biāo)。國(guó)際制冷學(xué)會(huì)在2000年對(duì)新替代制冷劑的使用狀況進(jìn)行的調(diào)研結(jié)果表明,制冷空調(diào)領(lǐng)域廣泛使用Rl34a、R404A、R407C和R410A等HFC類新制冷劑,采用新制冷劑并不用對(duì)設(shè)備進(jìn)行很大的改動(dòng),R410A例外,因?yàn)樗哂休^高的冷凝壓力。壓縮機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是采用HFC替代,Bitzer、Caryle-Cartier、York、Grasso等制造廠目前有較多的產(chǎn)品除使用R22外,廣泛使用HFC類制冷劑(R134a、R404A、R407C、R410A,少量使用R507)。
選擇替代制冷劑應(yīng)考慮以下要求:
(1)對(duì)環(huán)境的影響,即是否破壞臭氧層,是否加劇溫室效應(yīng);
(2)優(yōu)良的熱力性能;
(3)安全性,如無(wú)毒,不可燃;
(4)系統(tǒng)的耐久性,包括熱力學(xué)、化學(xué)穩(wěn)定性與材料以及材料、潤(rùn)滑油的相容性等;
(5)制造成本低,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,便于管理等。
R12的替代選擇,R134a不破壞臭氧層,GWP值較低,對(duì)環(huán)境的影響很小。因R134a與R12的物理特性相當(dāng)接近,是替代R12的首選。自蒙特利爾議定書問世以來(lái),R134a也是最早被關(guān)注,研究最多的制冷劑。R134a與R12和R22的物理特性比較見表2。
R134a和R12的物理特性非常接近R134a的毒性也很小,不可燃,安全性能較好。與R12相比,R22的沸點(diǎn)更低,故它的應(yīng)用范圍更廣。R22的飽和壓力比R12高65%左右,即使在低溫工況下,蒸發(fā)壓力仍大于大氣壓力。在允許使用HCFCs的情況下,R22可以替代R12,因?yàn)榕cR134a相比,R22的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、應(yīng)用范圍廣。目前R22也廣泛用于R12的替代。
R134a和R12的熱力性能在中溫和空調(diào)工況(蒸發(fā)溫度高于-10℃)非常接近,在相同工況下,使用這兩種制冷劑的壓縮機(jī)排氣量、外形等可以比較接近。但在較低蒸發(fā)溫度情況下(蒸發(fā)溫度低于-23.3℃),在相同工況下,R134a的制冷量比R12低20%~40%,所以在低溫工況下,制冷裝置使用R134a要達(dá)到使用R12的制冷量,設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)排氣量需增加25%~50%。一般情況下,蒸發(fā)溫度高于-23.3℃,R134a可替代R12,低溫工況(蒸發(fā)溫度低于-30℃)不推薦使用R134a。此外R134a的一些溫度特性,如排氣溫度、油溫和電機(jī)繞組溫度等都低于R12。綜上所述,R13是非常理想的制冷劑,可以作為船用制冷裝置替代R12的制冷劑長(zhǎng)期選擇。
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