制冷剂R22与R134a的应用比较(同名1666)

制冷剂R22与R134a的应用比较目前全社会越来越重视环保问题，部分地区政府相关职能部门也发出了全面禁氟的政策法令，但禁氟不仅是错误的概念，也导致了广大用户和生产厂家的应用困惑。本文从氟利昂概念、国际公约、国家政策、应用特性入手对常用制冷剂R22和R134a做全面分析，以明确制冷剂R22的优势地位。一、氟利昂的概念目前，国内很多用户都要求生产厂家采用R134a等环保冷媒，拒绝使用氟里昂R22冷媒，理由是响应国家号召保护环境。其实R22和R134a都是氟利昂家族的成员，属于氢氯氟烃类。氟里昂是饱和烃类（碳氢化合物）的卤族衍生物的总称。从氟里昂的定义可以看出，现在人们所谓的环保冷媒R134a、R410A及R407C等其实都属于氟里昂家族。所以禁氟这一概念把该禁不该禁的内容混为一谈。氟里昂之所以能够破坏臭氧层是因为制冷剂中含有CL元素，而且随着CL原子数量的增加对臭氧层破坏能力也增加，随着H元素含量的增加对臭氧层破坏能力降低；造成温室效应主要是因为制冷剂在缓慢氧化分解过程中，生成大量的温室气体，如CO2等。根据分子结构的不同，氟里昂制冷剂大致可以分为以下三大类：1.氯氟烃类：简称CFC，主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等，由于其对臭氧层的破坏作用最大，被蒙特利尔议定书列为一类受控物质。此类物质目前已被我国逐步禁止使用。2.氢氯氟烃：简称HCFC，主要包括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案将HCFC类物质视为CFC类物质的最重要的过渡性替代物质。3.氢氟烃类：简称HFC，主要包括R134a，R125，R32，R407C，R410A、R152等，臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值较高。我国目前所使用的所有制冷剂（包括环保冷媒）全部都是氟里昂制品，理想的非氟里昂制冷剂到目前为止还没有研发出来。在新的制冷剂研发出来之前，我们所要解决的是空调机组选用那种制冷剂，对我们赖以生存的环境造成的破坏力相对小一些。二、国际公约和国家方案保护臭氧层的全球合作行动始于1985年保护臭氧层维也纳公约的协商与缔结。在联合国环境规划署的倡议下，1987年签署了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，该议定书于1989年1月1日生效，之后还实施了伦敦修正案（1990年）、哥本哈根修正案（1992年）、维也纳调正案（1995年）和北京修正案（1999年）。为防止气候变暖，联合国环境规划署在1988年设立了国际间有关气候变化政府协商组织，并于1997年12月在日本召开了第三届缔约国京都会议，形成了消减温室气体的决议案。下表为各议案的汇总表：国际公约对CFCs、HCFCs、HFCs的规定国际规定CFCs HCFCs HFCs蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书京都议定书发达国家19961.1禁止生产和消费2004年消减35%2010年消减65%2015年消减90%2020年禁止2030年前可作为补充用，可生产基准年的0.5%以下2008-2012年平均减少排放5.2%发展中国家2010.1.1禁止生产和消费2016.1.1消费冻结在2015年水平2040.1.1禁止消费美国1996.1.1禁止生产和消费2010.1.1冻结R22和R142b生产、禁止生产R22新设备2015.1.1冻结R123和R124生产2020.1.1禁用R22和R141b、禁止生产R123和R124新设备2030.1.1禁用R123和R124欧共体1996.1.1禁止生产和消费2000.1.1年消减50%2004.1.1年消减75%2007.1.1年消减90%2015.1.1年消减100% 从上表可知，发达国家从2004年就要开始消减R22的生产和消费量，我国的任务是在2016年将消费冻结在2015年水平上。所以在2015年以前不但可以继续消费HCFCs（包括R22、R123和R141b等），而且还可以扩大HCFCs的生产和消费，直到2040年才禁止消费包括R22在内的HCFCs。在这里应该搞清楚发达国家与发展中国家淘汰和限制R22、R123和R141b等HCFCs制冷剂的时间表是不同的。中国政府1993年1月批准实施中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案(以下简称国家方案),通过实施国家方案，有效地控制了中国消耗臭氧层物质(以下简称ODS)生产和消费的增长势头,建立了实施关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书多边基金项目管理体制，并实现了在气雾剂行业(尚无替代技术的产品除外)禁止使用氯氟化碳物质(亦称全氯氟烃类物质，以下简称CFCs)，为中国进一步的履约工作奠定了基础。根据中国ODS替代品的需求应逐步由国内生产满足的战略,对中国未来所需的主要替代品HCFC-22、HCFC-141b、HFC-134a、异丁烷和环戊烷等的消费需求进行了估算，并据此制定了替代品生产计划。见下表。 替代品生产计划(吨/年)替代品 1999 2005 2010HCFC-22 15000 33000 45000HCFC-141b 2500 5200 12000HFC-134a 2000 11000 20000HFC-152a 130 160 200异丁烷 80 100 120环戊烷 1100 1400 1800丁烷 850 3300 4400戊烷 400 2700 9500二氯甲烷 650 4600 44000丙丁烷 60000 70000 80000根据国家方案不难看出，在今后相当长的一段时间内，HCFC-22（R22）在空调、制冷行业仍将扮演十分重要的角色，各种媒体所谓的禁氟是指禁止使用氯氟化碳CFCs物质，而非HCFCs、HFCs物质。三、R22与R134a的应用特性差别选择一种合适的制冷剂替代物是十分困难的，必须考虑许多因素和进行全面评价，既要符合消耗臭氧潜能值(ODP)、全球变暖潜能值(GWP)等方面的要求，同时还应考虑热工性能、毒性、可燃性、相容性、投资和运行成本等。下面将R22与R134a的应用特性分析如下：1、R134a的全球变暖潜能值(GWP)为0.25， R22为0.36 ，同属于温室气体。2、R134a的消耗臭氧潜能值(ODP)为0， R22为0.06， 这是R134a成为环保型制冷剂的理由。3、R134a的比容是R22的1.47倍，且蒸发潜热小，因此R134a机组的冷冻能力仅为R22机组的60% 。按单位制冷量价格计算，R22机组的价格约为R134a机组的60%左右。4、R134a的热传导率比R22下降10%，因此R134a机组的换热器的换热面积需要更大。5、R134a的吸水性很强，是R22的20倍，因此对机组系统中干燥器的要求更高，以避免发生冰堵现象。6、R134a比 R22对橡胶类物质的膨润作用较强，在实际运行中冷媒泄漏率较高。另外对铜的腐蚀性较强，使用过程中会发生“镀铜现象”，因此系统中必须增加添加剂。7、R134a系统需要专用的压缩机及专用的脂类润滑油，脂类润滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高扩散性，在系统性能的稳定性上劣于R22系统所使用的矿物油。8、R134a等HFCs类冷媒及其专用脂类油的价格高于R22，设备的运行维护成本更高。被称为环保制冷剂的 HFCs类的其他制冷剂如R410A、 R440A、R407C，虽然在效率方面优于R134a，但同样存在工作压力太高、对管道部件最适化和耐压要求高、须改进换热器和机组设计、投资运行维护成本高等缺点，在大型制冷机组的应用方面现阶段还不适应我国的基本国情，这就是国际公约中对发展中国家放宽使用HCFCs年限的原因，也是发展中国家集体努力争取的结果。综上所述，在短期内理想的制冷剂是不存在的，在我国现阶段R22制冷剂与R134a类环保制冷剂相比，仍然具有高效、稳定、价廉的优点，在大型制冷机组的应用方面还将处于优势地位，在理想的制冷剂出世之前，R22制冷剂还可以被消费到2040年。润滑油脂的理化性能指标(1)密度和相对密度(Density and Relative density)密度是指在规定温度下单位体积内所含物质的质量，以g/cm3或kg/m3表示。相对密度亦称比重，是指物质在给定温度下的密度与标准温度下纯水的密度之比值。没有量纲，因而也就没有单位。中国标准试验方法是GB/T 1884和GB/T 2540，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D4052和D941、英国IP 160、德国DIN 51757和ISO 3675等。(2)色度(Colourity)色度是在规定条件下，油品的颜色最接近某一号标准色板的颜色时所测得的结果。色度是用来初步鉴别油品精制深度和使用过程中氧化变质程度的标志。中国标准试验方法是GB/T 3555和GB/T 6540，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D156和D1500、英国IP 196和ISO 2049等。(3)粘度(Viscosity)粘度是液体流动时内摩擦力的量度，也是评价油品流动性的最基本指标。粘度值随温度的升高而降低。(4)运动粘度(Kinematic viscosity)运动粘度是液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以mm2/s表示。中国标准试验方法是GB/T 265和GB 11137，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D455、英国IP 71、德国DIN 51562和ISO 3105等。美国常用的条件粘度是赛氏(Saybolt)秒(SUS)，而雷氏(Redwood)秒则是英国常用的条件粘度。(5)动力粘度(Dynamic viscosity)动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比，在国际单位制中以Pas表示，习惯用cP表示。1cP=10-3Pas。在低温下测定的动力粘度可以表示油品的低温启动性。中国标准试验方法是GB/T 506，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 2983、英国IP 230和267、德国DIN 53018等。(6)粘度指数(Viscosity index)粘度指数是表示油品随温度变化这个特性的一个约定量值。粘度指数越高，表示油品的粘度随温度变化越小。一般以VI表示。中国标准试验方法是GB/T 1995和2541，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D2270、英国IP 226、德国DIN 51564和ISO 2909等。美国CPI润滑油中国金牌总代理-深圳华莱实业有限公司(7)闪点(Flash point)开口闪点是用规定的开口­闪点测定器所测得的闪点，以表示。油品在规定的试验条件下加热，其油蒸气与周围空气形成的混合物与火焰接触时发生闪火时的最低温度。一般说，闪点越高，油品的使用温度也越高。但是，闪点不等于高温使用极限。中国标准试验方法是GB/T 3536，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 92、英国IP 36、德国DIN 51376和ISO 2592等。(8)倾点和凝点(Pour point and Solidification point)倾点是在规定的条件下被冷却的试样能流动时的最低温度，以表示。凝点是试样在规定的条件下冷却至停止移动时的最高温度，以表示。倾点或凝点是一个条件试验值，并不等于实际使用的流动极限。但是，倾点或凝点越低，油品的低温性越好。中国标准试验方法是GB/T 3535(倾点)和GB/T 510(凝点)，相应的国外试验方法有美国ASTMD97、英国IP 15、德国DIN 51597和ISO 3016等。(9)酸值(Acid number)中和lg油品中的酸性物质所需的氢氧化钾毫克数称为酸值，以mgKOH/g表示。酸值用来反映油品中所含有机酸的总量，如环烷酸和油品¾­氧化而生成的有机酸性产物。油品氧化越严重，其酸值增值越大，因此，它是油品变质的主要指标。中国标准试验方法是GB/T 264。(10)中和值(Neutralization value)中和值是油品酸碱性的量度，也是油品的酸值或碱值的习惯统称，是以中和一定重量的油品所需的碱或酸的相当量来表示的数值。中国标准试验方法是GB/T 4945，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 974、英国IP 139、德国DIN 51588(1)和ISO 6618等。(11)总碱值(Total Base Number, TBN)总碱值表示在规定条件下，中和存在于lg油品中全部碱性组分所需的酸量，以相当的氢氧化钾毫克数表示。总碱值是测定润滑油中有效添加剂成分的一个指标，表示内燃机油的清净性与中和能力。中国标准试验方法是SH/T 0251，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 2896和4739、英国IP 276、德国DIN 51537和ISO 3771等。(12)皂化值(Saponification value)皂化值表示在规定条件下，中和并皂化lg物质所消耗的氢氧化钾毫克数。中国标准试验方法是GB/T 8021，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 94、英国IP 136、德国DIN 51559(1)和ISO 6293等。(13)康氏残炭(Conradson carbon residue)康氏残炭是用康拉­德逊残炭测定器所测得的残炭。油品在规定的试验条件下，由于受热蒸发，燃烧后残余的炭渣称为残炭。残炭值的大小与油品精制深度和使用过程中变质程度有关。中国标准试验方法是GB/T 268，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 189、英国IP 13、德国DIN 51551和ISO 6615等。(14)水分(Water content)水分是指油品中的含水量。油品中一般不允许含水。中国标准试验方法是GB/T 260，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D95和1123、英国IP74、德国DIN 51582和ISO 3733等。(15)灰分(Ash)灰分表示在规定条件下，油品被碳化后的残留物¾­煅烧所得的无机物，以%表示。油品中的灰分会增加发动机内的积炭，加大机件的磨损。中国标准试验方法是GB/T 508，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 1119和ISO 6245等。(16)硫酸盐灰分(Sulfated ash content)硫酸盐灰分表示在规定条件下，油品的碳化残留物¾­硫酸处理，转化为硫酸盐后的灼烧恒重物，以%表示。此方法适用于测定添加剂和含添加剂润滑油的硫酸盐灰分。中国标准试验方法是GB/T 2433，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 874、英国IP 163、德国DIN 51575和ISO 3987等。(17)机械杂质(Mechanical impurities)机械杂质是存在于油品中所有不溶于溶剂的杂质。中国标准试验方法是GB/T 511。(18)不溶物(Insolubes)将油品溶解于有机溶剂中，通过过滤残留在滤纸上的杂质即为不溶物。中国标准试验方法是GB/T 8926，适用于测定用过的润滑油中正戊烷和甲苯不溶物。相应的国外标准试验方法有美国ASTM D893和D4055、德国DIN 51365E和51392E等。(19)泡沫性(Foaming characteristics)泡沫­性是在规定条件下测定的油品泡沫­倾向性和泡沫­稳定性，可判断其中混入空气后油气的分离能力。中国标准试验方法是GB/T 12579，相应的国外试验方法有美国ASTM D892、英国IP 146、德国DIN 51566E和ISO DP 6247等。(20)抗乳化性(Demulsibility)抗乳化性是油品和水形成的乳化液分为两层的能力。中国标准试验方法是GB/T 8022和7305，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D2711和1401、英国IP 19、德国DIN 51599和ISO 6614等。(21)苯胺点(Anline point)油品在规定的条件下和等体积的苯胺完全混溶时的最低温度称为苯胺点，以表示。苯胺点越低，说明油品中芳烃含量越高。中国标准试验方法是GB/T 387，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 611、英国IP 64、德国DIN 51787和ISO 2977等。(22)硫含量(Sulfur content硫含量是存在于油品中的硫及其衍生物(硫化氢、硫醇、二硫化物等)的含量，以%表示。它主要反映油品的精制深度和所加工原­油的组成特性。中国标准试验方法是GB/T 387，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 1552、英国IP 243、德国DIN 51400和ISO 4260等。(23)腐蚀试验(Corrosion test)腐蚀试验是在规定条件下测试油品对金属的腐蚀作用的试验，以定性地判断油品中含酸性物质的多少。中国标准试验方法是GB/T 391和SH/T 0195，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D130、英国IP 154和ISO 2160等。(24)防锈性(Rustpreventing characteristics)防锈性是油品阻止与其相接触的金属生锈的能力。中国标准试验方法是GB/T 11143，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 665、英国IP 135、德国DIN 51585和ISO 7120等。(25)馏程(Distillation range)馏程是油品在规定条件下蒸馏所得到的、以初馏点和终馏点表示其特征的温度范围。中国标准试验方法是GB/T 255，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D86、英国IP 123、德国DIN 51567和ISO 3405等。(26)氧化安定性(Oxidation stability)氧化安定性是油品抵抗大气(或氧气)的作用而保持其性质不发生永久变化的能力。中国标准试验方法是GB/T 12581，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 943、英国IP 54、德国DIN 5