船舶制冷劑替代原則
從上世紀90年代以來,在制冷劑替代和相關的大氣科學領域的研究上,學者們達成共識,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、理論循環制冷效率、總的當量變暖影響TEWI、壽命期氣候特性LCCP的指標。國際制冷學會在2000年對新替代制冷劑的使用狀況進行的調研結果表明,制冷空調領域廣泛使用Rl34a、R404A、R407C和R410A等HFC類新制冷劑,采用新制冷劑并不用對設備進行很大的改動,R410A例外,因為它具有較高的冷凝壓力。壓縮機發展趨勢是采用HFC替代,Bitzer、Caryle-Cartier、York、Grasso等制造廠目前有較多的產品除使用R22外,廣泛使用HFC類制冷劑(R134a、R404A、R407C、R410A,少量使用R507)。
選擇替代制冷劑應考慮以下要求:
(1)對環境的影響,即是否破壞臭氧層,是否加劇溫室效應;
(2)優良的熱力性能;
(3)安全性,如無毒,不可燃;
(4)系統的耐久性,包括熱力學、化學穩定性與材料以及材料、潤滑油的相容性等;
(5)制造成本低,生產工藝簡單,便于管理等。
R12的替代選擇,R134a不破壞臭氧層,GWP值較低,對環境的影響很小。因R134a與R12的物理特性相當接近,是替代R12的首選。自蒙特利爾議定書問世以來,R134a也是最早被關注,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的沸點更低,故它的應用范圍更廣。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,因為與R134a相比,R22的生產工藝簡單、制造成本低、應用范圍廣。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工況(蒸發溫度高于-10℃)非常接近,在相同工況下,使用這兩種制冷劑的壓縮機排氣量、外形等可以比較接近。但在較低蒸發溫度情況下(蒸發溫度低于-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要達到使用R12的制冷量,設計的壓縮機排氣量需增加25%~50%。一般情況下,蒸發溫度高于-23.3℃,R134a可替代R12,低溫工況(蒸發溫度低于-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的制冷劑長期選擇。
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