制冷劑

制冷劑，又稱制冷工質(zhì)，在南方一些地區(qū)俗稱雪種，是一種在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過其本身的狀態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。

制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。

制冷機(jī)中完成熱力循環(huán)的工質(zhì)。它在低溫下吸取被冷卻物體的熱量，然后在較高溫度下轉(zhuǎn)移給冷卻水或空氣。在蒸氣壓縮式制冷機(jī)中，使用在常溫或較低溫度下能液化的工質(zhì)為制冷劑，如氟利昂（飽和碳?xì)浠衔锏姆?、氯、溴衍生物），共沸混合工質(zhì)（由兩種氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳?xì)浠衔铮ū椤⒁蚁┑龋?、氨等；在氣體壓縮式制冷機(jī)中，使用氣體制冷劑，如空氣、氫氣、氦氣等，這些氣體在制冷循環(huán)中始終為氣態(tài)；在吸收式制冷機(jī)中，使用由吸收劑和制冷劑組成的二元溶液作為工質(zhì)，如氨和水、溴化鋰（分子式：LiBr。白色立方晶系結(jié)晶或粒狀粉末，極易溶于水）和水等；蒸汽噴射式制冷機(jī)用水作為制冷劑。制冷劑的主要技術(shù)指標(biāo)有飽和蒸氣壓強(qiáng)、比熱、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、表面張力等。1960年以后，人們對非共沸混合工質(zhì)的應(yīng)用進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，并已將其用于天然氣的液化和分離等方面。應(yīng)用非共沸混合工質(zhì)單級壓縮可得到很低的蒸發(fā)溫度，且可增加制冷量，減少功耗。 它的性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟(jì)性、安全性及運(yùn)行管理，因而對制冷劑性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。

1805年埃文斯（O.Evans)原創(chuàng)作地提出了在封閉循環(huán)中使用揮發(fā)性流體的思路，用以將水冷凍成冰。他描述了這種系統(tǒng)，在真空下將乙醚蒸發(fā)，并將蒸汽泵到水冷式換熱器，冷凝后再次使用。1834年帕金斯第一次開發(fā)了蒸汽壓縮制冷循環(huán)，并且獲得了專利。在他所設(shè)計(jì)的蒸汽壓縮制冷設(shè)備中使用二乙醚（乙基醚）作為制冷劑。

早期的制冷劑，幾乎多數(shù)是可燃的或有毒的，或兩者兼而有之，而且有些還有很強(qiáng)的腐蝕和不穩(wěn)定性，或有些壓力過高，經(jīng)常發(fā)生事故。

十九世紀(jì)中葉出現(xiàn)了機(jī)械制冷。雅各布.帕金斯（Jacob Perkins）在1834年建造了首臺實(shí)用機(jī)器。它用乙醚作制冷劑，是一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。二氧化碳(CO2) 和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學(xué)制品包括化學(xué)氰（石油醚和石腦油）、二氧化硫(R-764)和甲醚，曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應(yīng)用限于工業(yè)過程。多數(shù)食物仍用冬天收集或工業(yè)制備的冰塊來保存。

二十世紀(jì)初，制冷系統(tǒng)開始作為大型建筑的空氣調(diào)節(jié)手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個(gè)全空調(diào)高層辦公樓.

1926年， 托馬斯.米奇尼（Thomas Midgely）開發(fā)了首臺CFC（氯氟碳）機(jī)器，使用R-12. CFC族（氯氟碳）不可燃、無毒（和二氧化硫相比時(shí)）并且能效高。該機(jī)器于1931年開始商業(yè)生產(chǎn)并很快進(jìn)入家用。威利斯.開利（Willis Carrier）開發(fā)了第一臺商用離心式制冷機(jī)，開創(chuàng)了制冷和空調(diào)的紀(jì)元。

（1）具有優(yōu)良的熱力學(xué)特性，以便能在給定的溫度區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)有較高的循環(huán)效率。具體要求為：臨界溫度高于冷凝溫度、與冷凝溫度對應(yīng)的飽和壓力不要太高、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)較低、流體比熱容小。

絕熱指數(shù)低、單位容積制熱量較大等。

（2）具有優(yōu)良的熱物理性能具體要求為：較高的傳熱系數(shù)、較低的粘度及較小的密度。

（3）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 要求工質(zhì)在高溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，保證在最高工作溫度下工質(zhì)不發(fā)生分解。

（4）與潤滑油有良好互溶性

（5）安全性工質(zhì)應(yīng)無毒、無刺激性、無燃燒性及爆炸性。

（6）有良好的電氣絕緣性

（7）經(jīng)濟(jì)性要求工質(zhì)低廉，易于獲得。

（8）環(huán)保性 要求工質(zhì)的臭氧消耗潛能值（ODP）與全球變暖潛能值（GWP）盡可能小，以減小對大氣臭氧層的破壞及引起全球氣候變暖。

（1） 無機(jī)化合物。水、氨、二氧化碳等。

（2） 飽和碳?xì)浠衔锏难苌铮追Q氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12, R22, R134a等。

（3） 飽合碳?xì)浠衔?。如丙烷，異丁烷?/p>

（4） 不飽和碳?xì)浠衔?。如乙烯，丙烯等?/p>

（5） 共沸混合制冷劑。如R502等。

（6） 非共沸混合制冷劑。如R407c，R410等。