一种新型天然混合工质在汽车空调系统中替代R134a的试验研究

　　1 前言

　　在蒙特利尔议定书签订以前，汽车空调系统多数使用 CFC12 作为制冷剂。但其 ODP 值是 1. 0。根据蒙特利尔议定书，CFC12 是一级被禁制冷剂。随后 R134a 凭借与 R12 相近的热力性能和相对较好的环境性能，逐渐成为 CFC12 在汽车空调中的替代物。截止 1994 年，发达国家已完成了对CFC12 的全部替换工作，我国 2002 年元月以后生产的大部分汽车空调系统也以 R134a 代替了CFC12[1]。然而，R134a 也存在着如下的缺点:

　　( 1) 有较高的温室效应( GWP100 =1300) ，能耗较高;

　　( 2) 需要专用酯类润滑油;

　　( 3) 对铜管有腐蚀性;

　　( 4) 据报道[2]，R134a 在大气中分解后会产

　　生一种吸湿力较强的具有腐蚀性的液体，可在不同地方聚集，该液体对人体的健康有一定的危害，所以 R134a 已经被认为是一种过渡型的替代物[3]。自 R134a 被纳入《京都议定书》限制生产和使用的制冷剂范畴以来，国际制冷界一直在积极寻求 R134a 的替代工质。

　　HCs 制冷剂在汽车空调上的应用一直受着其可燃性质的限制，Maclaine-cross 对碳氢制冷剂在汽车空调上应用的危险性进行过评价[4 -5]，认为汽车空调在充注碳氢制冷剂的情况下，其充注量仅相当于汽车燃油携带量的约 1%，而且汽车空调除蒸发器外，其他部件均不与乘坐空间相通，造成危险的可能性是非常小的。由于碳氢制冷剂在汽车空调上应用的限制，碳氢制冷剂在汽车空调上应用方面的文献较少。本文在热力学的基础上，对新型天然混合制冷剂在汽车空调系统中替代 R134a 进行了分析，并在试验的基础上，对新型制冷剂替代 R134a 的性能进行了探讨。

　　2 新型制冷剂的热力学性质和环境性能

　　本文运用 Refprop 8. 0 对新制冷剂进行热物性计算。新型制冷剂与 R12[6]、R134a 的物性参数[7]和环境性能参数[7]如表 1 所示。其中，M 为相对分子质量，tb为标准沸点，tp为泡点温度( 101. 325kPa) ，td为露点温度( 101. 325kPa) ，tc为临界温度，Pc为临界压力，V 为临界摩尔比容，Δt 为温度滑移. 饱和蒸气压曲线如图 1 所示。

　　从表 1 和图 1 可以看出，新型替代制冷剂具有以下特点:

　　( 1) ODP 值为零，对大气臭氧层没有破坏作用;

　　( 2) 其 GWP 值远小于 R134a，更加符合当前保护臭氧层、减小全球温室效应的环保要求;

　　( 3) 新型制冷剂存在温度滑移，有效地利用温度滑移可以加强逆向流程的换热器的换热。可以提高系统制冷性能;

　　( 4) 新型制冷剂与 R134a 的饱和蒸汽压几乎重合，而且比 R134a 更接近 R12，说明热工状况更适合用来代替 R12。而且，新制冷剂的制冷压力比 R12 大，或者说在相同的压力下，制冷温度比R12 低，可以取得更好的制冷效果。