环丙烷热力性能的理论分析与实验研究

　　0 引言

　　我们可以预见，建设资源节约型、环境友好型社会将依然是国家十二五规划的重心。基于对环境保护和能源节约的考虑，对家用电器中的制冷设备所带来的能耗问题及环境问题展开节能环保的研究具有重要的时代意义，特别是对新型替代制冷剂的研究。环丙烷(RC270)在医学上常作为医药中间体，也常用作麻醉剂，对于 RC270 作为制冷剂的制冷循环系统的性能，上世纪九十年代就有人开始了相关研究。然而，多数文献也仅仅停留在理论研究阶段[1-4]。本文在对冰箱制冷循环系统分别采用 RC270、R600a、R134a 以及 R12 四种制冷剂进行对比分析的基础上，对采用 RC270 以及 R134a的 BCD-228 冰箱制冷循环系统进行实验研究并比较，为探索环丙烷的工程应用做了积极尝试。

　　1 基础物性对比分析

　　新型替代制冷剂的筛选主要基于其安全性、稳定性、环保性、高能效、系统适配性佳及低成本等方面。环丙烷 RC270 作为天然制冷剂，化学性质稳定，加上良好的热力性质，使其成为被广泛关注的工质，其基本性质诸如标准沸点、凝固点、临界点等参数与 R12 较接近，具备了作为替代制冷剂的起码条件。此外，其 ODP 值为 0，GWP 值很低，且气化潜热明显的高于其他制冷剂，因此只需要较小的充灌量及小体积的容积式压缩机，并有利于系统的降温。

　　2 热力学性质及迁移物性对比分析

　　2.1 饱和蒸气压曲线

　　图 1 给出了四种制冷剂的饱和蒸气压图。由图1 可以看出，RC270 的饱和蒸气压曲线和 R12、R134a 的非常接近，RC270、R134a 都略高于 R12，R600a 却比 R12 低很多。制冷剂在一定温度下的饱和压力对压缩机和节流装置影响很大，研究表明替代制冷剂最好与原制冷剂有相似的蒸气压，以实现“灌注式”替代[5]。因此，RC270 基本可以实现“灌注式”替代，不需要对原有的制冷系统做大的调整，而 R600a 原有制冷系统却不适用，需进行大的调整。

　　2.2 饱和气、液比体积

　　图 2、图 3 给出了四种制冷剂饱和气、液体比体积。从图 2 可以看出，R600a 的饱和液体比体积最大，RC270 次之，R134a 与 R12 接近。对于饱和气体比体积，从图 3 可以看出， R600a 的同样最大，依次是 RC270、R134a、R12。比体积大就意味着，压缩机排气量相同时，质量流量降低，从而导致制冷量减少，当然可以通过大的气化潜热来弥补，还要考虑制冷剂内部功耗的大小[6]。饱和液体比体积大，则饱和液体的密度就小，相同容积下的充灌量就小。

　　2.3 饱和气、液比热容