R290与R22的制冷性能比较分析及替代实验

　　0 引言

　　自 1987 年《蒙特利尔议定书》签订以来，各国纷纷展开了对CFCs和HCFCs 物质的替代物的研究，在 1997 年签订《京都议定书》以前，CFCs和HCFCs类的制冷剂替代研究主要以保护臭氧为目的，主要研制 HCFs进而发展为HFCs类制冷剂。但《京都议定书》签订以后，人们转而同时注重臭氧保护和减小温室效应，要求制冷剂不但要 OPD 值较小，GWP值也要较小，所以HFCs也受到限制(最迟 2040 年将被禁用)。总的来说制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求，在当前的基础上进一步提高换热效率和 COP、增加系统安全(防爆、无毒)和运行方面(防泄漏、变质)的稳定性。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致的核心要求，制冷剂的发展方向有两个：第一、采用替代制冷剂的机器，其效率的提高主要靠改进设备设计而不是只靠较新工质的性能。简单地推论，如果对于采用原有制冷剂的制冷机组进行更好优化，在多数情况下，就可能会给出甚至更高的换热效率[3]。第二、使用绿色环保的制冷剂。绿色环保制冷剂可以是合成的，也可以是天然的，虽然合成的环保制冷剂也对臭氧层不会造成破坏，但它可能给地球的生态环境带来潜在的和不可预知的影响。从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是最理想的选择，因为天然制冷剂本来就是地球生态系统中存在的，无论是使用还是排放到环境中，取之于自然回之于自然，对于生态环境不存在“人为”干扰;所以对环境的影响比合成制冷剂都小的多。在制冷史上出现过的天然制冷剂有多种，目前应用较广泛的有R717、R744、H2O、R290 等。但在这些当中与 HCFCs 类制冷设备的兼容性最好，环境性能完全符合《京都议定书》的要求，在对制冷系统做一些优化的条件下，其制冷性能会达到甚至超过 R22。

　　1 R290与R22的制冷性能比较分析

　　1.1 环保工质发展方向：天然环保工质

　　CO2，ODP = 0，GWP = 1 作为制冷剂用于热泵热水器;缺点：运行压力高;

　　R290，ODP = 0，GWP = 15 小型制冷设备;缺点：可燃合成工质;

　　R422A，R404A(GWP = 3800)存在 GWP值过高合成过程中存在副产物。

　　1.2 R290 与R22 的热力学分析

　　R290 的分子量比 R22 小，加上较小的粘度，可大大降低空调制冷回路中的阻力损失。R290的汽化潜热约为 R22 的 1.84 倍，可采用比 R22 小得多的充注量。饱和蒸汽压力方面，有效地降低压缩比和压力差，提高压缩机的工作效率、降低压缩机的排气温度和力状况。在相同温度下，R290的汽化潜热比 R22 大一倍左右，汽化潜热 r、蒸发器的制冷量 Q0、蒸发器入口干度 Xi之间有如下关系：