常用制冷劑及綠色制冷
炎炎夏熱,人們自然會想起帶來習(xí)習(xí)涼風(fēng)和舒適環(huán)境的空調(diào);喝一杯從冰箱里拿出的沁人心脾的飲料也會令人心曠神怡。這一切都是制冷技術(shù)帶給人類的巨大福音。在現(xiàn)代制冷技術(shù)飛速發(fā)展的過程中,制冷劑的發(fā)明與發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。
當(dāng)前工業(yè)制冷劑大約有30多種。常用的有氨(Ammonia)和氟里昂(Freone)。先說氨,它使用較早,廣泛地用于冷藏、冷庫等大型制冷設(shè)備中,其主要優(yōu)點是單位容積產(chǎn)冷量大、成本便宜、不與金屬及冷藏油反應(yīng),熱穩(wěn)定性好,但也有毒性大、腐蝕有機(jī)配件的明顯缺點。其次是氟里昂,這是飽和碳?xì)浠衔稃u族衍生物的總稱,其中氟代烷烴寫作FC,含氯氟代烷烴寫作CFC,含氫寫作HFC,兩者都有的寫作HCFC。商用氟里昂的編號按規(guī)則從左至右第一個是碳原子數(shù)減一;第二個是氫原子數(shù)加一;第三個是氟原子數(shù),氯原子不編號,如果還含有溴原子,先按上述原則編號,再加上字母B和溴原子的數(shù)目。按照這種原則,CBrF3就寫作FC-13B1。氟里昂的應(yīng)用比氨晚60余年,但它一問世就以其無毒無臭、不燃不爆、穩(wěn)定性好、對設(shè)備有良好的潤滑作用而成為制冷工業(yè)的明星,CFC-12更是廣泛用于冰箱生產(chǎn)中,其他如CFC-11、HCFC-22、HCFC-113、HCFC-114也都有廣泛應(yīng)用。
但是,氟里昂有其致命的缺點,它是一種"溫室效應(yīng)氣體",溫室效應(yīng)值比二氧化碳大1700倍,更危險的是它會破壞大氣層中的臭氧。80年代,美國加州兩位學(xué)者率先指出,CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯原子與臭氧發(fā)生自由基鏈反應(yīng),一個氯原子就可以消耗上萬個臭氧分子,從而影響臭氧分子250-320納米紫外線的吸收,使過量的紫外線到達(dá)地球表面,直接影響到人類和其他生物的生存。特別需要指出的是,CFCs的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,排放的CFCs可以穩(wěn)定地到達(dá)平流層并在其中停留40-150年,對臭氧層造成長久的破壞。由于氟里昂對臭氧層的破壞,科學(xué)家甚至地球兩極的上空發(fā)現(xiàn)臭氧空洞。所以,1990年蒙特利爾協(xié)議規(guī)定,到本世紀(jì)末世界各國要停止氟里昂的生產(chǎn)和排放?,F(xiàn)在各國都在尋找氟里昂的替代產(chǎn)品,這些產(chǎn)品因符合環(huán)保要求而被稱作"綠色制冷劑"。要找到既符合環(huán)保要求又具有實際使用性能的替代產(chǎn)品是一件很困難的事情,目前可能的產(chǎn)品有CFC-22、HFC-134a、HFC-152a等。
此外,科研人員還發(fā)展了各種替代技術(shù),包括磁致冷和吸附致冷。磁致冷又叫"順磁鹽絕熱致冷"。順磁鹽中包含鐵或稀土元素,其3d、4f層電子未充滿,因此具有磁性,在勵磁和退磁過程中會吸熱或放熱,利用這種性質(zhì)發(fā)展的制冷技術(shù)具有制冷效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,最誘人之處在于它不污染環(huán)境,因此很有發(fā)展前景。比如以硝酸鎂鈰為致冷劑的磁致冷機(jī)降溫可接近OK。吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,常用的制冷劑體系包括金屬氫化物-氫、沸石分子篩-H2O、活性炭-氮氣、氧化鐠(氧化鈰)-氧化體系等。新的制冷技術(shù)充分考慮到制冷劑和環(huán)境的可容性以及可持續(xù)發(fā)展的要求,被形象地稱為"綠色制冷",是今后制冷技術(shù)發(fā)展的一大趨勢,應(yīng)該成為我為制冷工業(yè)抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)的主流。
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