載冷劑是在間接冷卻的製冷裝置中,將被冷卻系統的熱量傳遞給正在蒸發的製冷劑的物質。也稱為二次製冷劑。載冷劑與製冷劑統稱為冷媒,都屬於傳輸冷量的介質。
載冷劑通常為液體,在傳遞熱量過程中一般不發生相變。製冷劑通過相變製冷,將冷量傳遞給載冷劑,然後再通過泵在常壓下將載冷劑的冷量傳遞給冷庫間實現製冷。
載冷劑代用品主要有氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷等。專業載冷劑如冰河冷媒等。
製冷劑,又稱、致冷劑、雪種,是各種熱機中藉以完成能量轉化的媒介物質。這些物質通常以可逆的相變(如氣-液相變)來增大功率。如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷機中的雪種等等。一般的蒸汽機在工作時,將蒸汽的熱能釋放出來,轉化為機械能以產生原動力;而制冷機的雪種則用來將低溫處的熱量傳動到高溫處。
傳統工業及生活中較常見的工作介質是部分滷代烴(尤其是氯氟烴),但由於它們會造成臭氧層空洞而逐漸被淘汰。其他應用較廣的工作介質有氨氣、二氧化硫和非滷代烴(例如甲烷)。
常見的製冷劑:
NH3製冷劑
1859年氨作為製冷劑的理論確立,1875年開始用於工業製冷。NH3凝固溫度-77.7℃,標準沸點-33.3℃,臨界溫度132.4℃,臨界壓力11.52Mpa。常溫下冷凝壓力一般在1.1Mpa~1.3Mpa,夏季最高不超過1.5Mpa,單位容積製冷量約2177KJ/m?。ODP=0,GWP=0。
優點:NH3製冷劑對環境友好性,破壞臭氧層潛能值(ODP)為0、全球氣候變暖潛能值(GWP)為0。具有優良的熱力學性質,其單位容積製冷量較傳統的氟利昂製冷劑大。比重和粘度小。價格便宜、易獲得;氨機造價低,由於單個氨機製冷量可達到250kW甚至更大,而氟機(低溫工況)最大為100kW,若要用於大冷量工況,就必須多機並聯,因此,在大功率(100kW以上)的情況下,氨機明顯較氟並聯機組價格低;氨系統若發生洩漏易被發現。
缺點:氨幾乎不溶於礦物油,管道和換熱器的傳熱面會積油,形成油膜,影響傳熱;氨製冷系統需配用複雜的油分離系統,造成產品體積龐大。氨在含油、含水時,對銅和銅合金(磷青銅外)有腐蝕作用;氨毒性較大,對人體器官有強烈刺激作用,空氣中氨的含量達到0.5%~0.6%時,人在其中停留半小時即可中毒,達到11%~13%即可點燃,達到16%~25%時遇明火就會爆炸;少量氨洩漏就可導致儲藏品受到汙染,大量洩漏則危及人身安全,需保持通風使空氣中氨含量≤0.02mg/L【7】;在人員較多的生產場所嚴禁採用氨直接蒸發製冷系統。
氟利昂製冷劑
氟利昂是飽和烴類的滷族衍生物總稱。20世紀30年代美國首先研究出氯氟烴類R12,隨後CFCs和HCFCs陸續得到研發。根據氟利昂製冷劑分子結構,可分以下三類:氯氟烴類(主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等)此類製冷劑含氯元素破壞臭氧層,被《蒙特婁議定書》列為一類受控物質,目前已禁止使用;氫氯氟烴類(R22、R123、R141b、R142b等)此類製冷劑氯含量較少,被視為過渡性替代物質。R22被限定於2020年淘汰,發展中國家截止到2030年;氫氟烴類(R134a、R125、R32、R404A、R407C、R410A、R152、R507等)此類製冷劑不含氯元素,但在《聯合國氣候變化框架公約》京都議定書中定性為溫室氣體。
優點:氟利昂製冷劑與冷凍油互溶,氟機無需複雜的油分,結構簡單,體積小;製冷劑充注量小,一般為氨機的1/2或1/3;機房要求高度低、機房佔地面積小;壓縮機並聯運行,可實現自動能量調節;可實現全自動控制和遠程監測報警;可保存庫房各溫度參數,機房無需專人值守。
缺點:氟利昂無色無味洩露難發現,遇明火溫度400℃以上會分解有毒氣體。受兩國際公約限制。價格相對氨較高。熱工性能不如氨,單位換熱效率低;氟機單機功率較氨小,在大功率的情況下要並聯運行,從而使機組造價提高。
「冰河冷媒」是專業載冷劑產品,具有用量省、載冷能力強、防鏽性無與倫比的突出優點,國內載冷劑技術的空白。