混合冷媒气液相充注对冷媒成分的影响

    1 引言

    按在定压下相变时的热力学特征,混合冷媒可分为共沸冷媒和非共沸冷媒。R407C、R507A、R404A和R410A是目前较为常用的几种混合冷媒,其中R507A属于共沸冷媒,R407C、R404A和R410A属于非共沸冷媒。表1是各冷媒的组成成分和混合比例。

    对于共沸冷媒,其泡点线和露点线存在一个相切点,该点就称为共沸点。在共沸点处,定压相变过程中,温度滑移为零(定温),且气相和液相的成分相同(即两组分物质共沸)。因此,共沸冷媒具有和纯物质相同的热力特征,一般可以象纯冷媒一样使用。

    对于非共沸冷媒,在定压相变过程时,其气相和液相的成分是不相同的,并伴随着一定的温度变化,这个温度变化量就是我们通常所说的相变温度滑移。

    然而,无论是非共沸冷媒还是共沸冷媒,当其按气相和液相两种不同方式对系统进行充注时,随着冷媒容器移充填率的变化,冷媒容器中的冷媒成分将会或多或少的发生变化。

    2 不同冷媒气液两种不同充注方式的比较

    图1[1]是R407C冷媒气相方式充注时(注:冷媒容器所处环境温度为40℃,以下同),冷媒容器中冷媒成分随着冷媒容器移充填率的变化。从图中可以看出,随着冷媒容器移充填率的增大(即容器内冷媒量的减少),冷媒容器中的冷媒成分发生了非常大的变化:高沸点的R134a浓度上升,低沸点的R32和R125浓度降低。当移充填率达到90%时,冷媒容器中的R134a成分占76%,R125成分占14%,R32成分占10%,分别是移充填率为0%时(即冷媒容器未充注时)的205%、44%和31%。此时所充注的冷媒可以说已经不是R407C冷媒了。如把这样的冷媒成分充注到制冷系统中,将势必影响整个制冷系统的制冷性能。

    图2[1]是R407C冷媒液相方式充注时,冷媒容器中冷媒成分随着冷媒容器移充填率的变化。从上图中可以看出,随着冷媒容器移充填率的增大,冷媒容器中的冷媒成分发生的变化比较小,但变化趋势和气相充注相同。当移充填率达到90%时,冷媒容器中的R134a成分占55%,R125成分占图23%,R32成分占图20%,与移充填率为0%时相比,系统中的R134a成分前后只变化3%,R125成分只变化2%,R32成分只变化3%。这些变化基本在可以接受的范围内,不会太大地影响制冷系统的制冷性能。

    图3[1]是R507A冷媒气相方式充注时,冷媒容器中冷媒成分随着冷媒容器移充填率的变化。从图中可以看出,在移充填率较小和较大时,冷媒容器中冷媒成分有大约2%的变化,而在移充填率为55~75%时,冷媒容器中冷媒成分和R507A标准成分(R125:50%,R143a:50%)非常接近。

    图4[1]是R507A冷媒液相方式充注时,冷媒容器中冷媒成分随着冷媒容器移充填率的变化。可见,R507A冷媒按液相方式充注,只有当移充填率为95%时,冷媒容器中冷媒成分才有一些微小的变化,而其它移充填率时,冷媒容器中的冷媒成分几乎没有什么变化。