制冷剂R290的国内研究进展

　　以不同工质作为制冷剂的制冷机的发展经历了一个漫长的历史过程。1834年,美国的J.珀金斯试制成功人力转动的以乙醚为工质的可以连续工作的制冷机。1844年,美国的J.戈里试制了以空气为工质的制冷机,用在医院中制冰和冷却空气。1872)1874年,D.贝尔和C.VON林德分别在美国和德国发明了氨压缩机,并制成了氨蒸气压缩式制冷机。19世纪50年代,法国的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水为工质的吸收式制冷机和氨-水吸收式制冷机。1910年出现了蒸气喷射式制冷机。1930年出现了氟代烃类制冷剂,推动了压缩式制冷机的迅速发展。1945年,美国研制成功溴化锂吸收式制冷机。可以看出,制冷剂在制冷机发展的过程中起着至关重要的作用。

　　当前已发现的制冷剂种类有80多种,其中以CFC,HCFC,HFC类的制冷剂居多。目前,R22是国内应用最多的制冷剂之一,但正逐步被其他环保制冷剂所替代[1-4]。

　　真正环保的制冷剂是天然制冷剂,而不是人工合成的制冷剂,目前主要是氨、丙烷、乙烯、丙烯、二氧化碳等。这些天然制冷剂具有不破坏臭氧层、热力性能好、价格低廉等优点。被制冷空调业广泛使用的R22被列入禁用之列,因此寻找R22替代工质就成为制冷空调领域目前迫切需要解决的重要课题。替代制冷剂,最好是在热流设计上甚至在机械结构设计上不做改动或少做改动。这就要求替代工质各种性质最好能与被替代工质相近。笔者对丙烷(R290)替代R22的研究进行阐述,旨在说明R290作为R22的替代工质的可行性以及在制冷领域的研究进展和研究成果。

　　1 R290

　　1.1 热力特性

　　R22替代工质的选择原则上采用ODP值为0且GWP值较小的工质。同时这些工质的热力性能要与R22相近,目前国际上比较看好的是碳氢类化合物[5]。表1所示为R290和R22基本热力学性质。

　　由表1可以看出,R290可以用来替代R22的基本条件就是两者的主要热力学性质都很接近,例如标准沸点、凝固点、临界温度和临界压力等。另外,两者的饱和蒸气压曲线非常接近(如图1所示),这也是R290替代R22的一个有利条件。

　　王倩等以标准空调工况为例,对单级压缩制冷循环进行了理论循环计算,从理论上分析了R290替代R22的可能性。研究结果表明,R290除了容积制冷量小于R22外,其他指标(单位质量制冷量、单位容积理论功、冷凝压力、蒸发压力、压缩比、压缩机的排气温度和性能系数等)均优于R22,这些因素都有利于压缩机效率的提高[1-2,6-8]。

　　从以上的研究可以发现,作为替代工质,无论在热力学性质上还是在制冷循环性能参数上,无论在理论计算上还是实际的试验中,R290都表现出了一定的优越性。但是R290本身的一种性质--可燃性极大地限制了其自身的应用.