HCFC-22替代制冷剂HFC-161/125/32的泄漏特性理论分析

　　摘 要 针对HCFC-22的新型替代制冷剂HFC-161/125/32，讨论影响其泄漏性质的主要因素，建立相应的泄漏模型，得到该工质等温气相泄漏和等压气相泄漏条件下各组元质量成分的改变。在此基础上，进一步分析成分变化引起的系统循环性能的改变，以及泄漏后再充注对系统性能的影响。由于等压气相泄漏后组元成分的变化小于等温气相泄漏，因此，对于泄漏后相关性能的分析只针对等温气相泄漏进行。结果表明HFC-161替代制冷剂实际最大可能泄漏率对制冷性能的影响不超过3%，泄漏多次补充后其性能变化不超过5%，在工程上可以忽略。

　　制冷空调行业常用的传统制冷剂HCFC-22属于氢氯氟烃类制冷剂，对大气臭氧层有一定的破坏作用(ODP=0.055)，并且具有较大的温室效应(GWP=1700)，其常用替代制冷剂R407C、R410A虽然ODP值为零，对大气臭氧层无破坏作用，但仍然具有较高的温室效应潜能，如R407C的GWP值为1530，而R410A的GWP值为1730[1]，寻求环境友好且热力学性能良好的替代制冷剂已成为行业发展的一种重要研究方向。

　　氯氟烃类制冷剂HFC-161(氟乙烷，化学分子式CH3CH2F)ODP值为零，GWP值仅为12[1]，具有替代HCFC-22的环境优势，目前，对HFC-161混合替代工作已经进行了大量的理论及实验研究，其中，HFC-161与HFC-125及HFC-32组成的三元混合工质(质量百分比51%/34%/15%，以下简称M1)环境性能良好，ODP值为零，GWP值小于HCFC-22及其替代制冷剂R407C、R410A，理论分析及实验研究表明，该新型工质是一种可替代HCFC-22的新型环保工质[2-9]。

　　然而M1属于三元非共沸混合物，泄漏?除了有可燃的潜在危险外，还有纯质应用中所没有的特殊问题，也就是泄漏后成分变化的问题。这是由于混合工质中各组成物质的沸点不同，因此在相同的温度或压力下，蒸发的速度不同，并且各组分沸点相差越大，混合物的气相与液相组成偏差也就越大。若系统中发生制冷剂泄漏，不但会引起系统充灌量的变化，更会引起系统中各组分气、液成分的改变，从而导致系统的整机性能(如：制冷量、性能系数等)的变化。制冷剂的泄漏会造成温室效应，臭氧层破坏等一系列问题，而且有毒、易燃易爆制冷剂泄漏到环境中会对人的生命、财产安全造成威胁。因此，有必要研究制冷剂泄漏问题，针对该问题建立相应的模型，分析新工质发生泄漏后成分的改变，分析成分变化引起的系统循环性能的改变，以及泄漏后再充注对系统性能的影响。

　　1 影响泄漏的主要因素分析

　　由于实际系统泄漏过程的复杂性、不确定性及组分随部件区域的多变性，泄漏过程是一个非稳态的不可逆热力过程，而且受外界环境及其他诸多因素的影响极大，其影响因素主要有：