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冻干基础之九:致冷剂和载冷剂

分类: 冷冻干燥原理 时间:2008-06-15 21:06:45 浏览:3619次 评论:0
摘要:致冷剂是冷冻机中的循环工质。液态致冷剂在蒸发器中蒸发吸热后,本身变成蒸汽,被压缩机吸入并压缩进入冷凝器中,由空气、水或其他介质冷却而冷凝成液体,然后经储液器又经节流装置进入蒸发器吸热。实际上冷冻机是利用了致冷剂吸收汽化热来达到致冷作用的,如果冷冻机不渗漏,则致冷剂在工作中并不损失。   一般说来,容易蒸发和冷凝的物质都可作为致冷剂,但致冷剂必须满足一定的要求:有高的临界温度和低的冷凝压力;液体的汽化热要大;蒸汽的比容要小;沸点和凝固点要低;化学稳定性要强,不与润滑油起化学反应;对人体无毒害;不易燃易爆;价格便宜等。因此能实际应用的致冷剂并不多,而且没有完全理想的致冷剂。   最常用的致冷剂是氨和一些氟利昂。   氨是最早被使用的一种致冷剂,目前在大型冷冻机中仍广泛应用着。氨的价格便宜,但氨对人有害,能导致中毒,当空气中氨的含量达到13.1~26.8%时遇明火有爆炸的危险。   氟利昂是目前中小型冷冻机广泛采用的一类致冷剂,大部分是甲烷和乙烷的氟、氯衍生物,少数是溴衍生物。氟利昂类致冷剂的特点是分子量较大,压缩终点温度低,凝固点低,大多数氟利昂无毒,无臭,不着火,与空气混合不会爆炸,对金属不腐蚀,大多数氟利昂能与润滑油以任何比例互相溶解;但氟利昂的价格较贵,单位重量的致冷量较小,对天然橡胶有破坏作用,能溶解多种涂漆,与火焰接触能分解出有毒的气体。当有水分存在时,在一定条件下氟利昂会发生水解形成一种酸性物质,腐蚀金属,并使油变污浊。   氟利昂类中最常用的是R-12,R-22,R-13,以及混合致冷剂R-500,R-502等。现在致冷剂以统一命名,以字母R开头。一些致冷剂的名称代号见表十四。   表十四 一些致冷剂的名称和代号名称 代号 旧代号 分子式 水 R-718- H2O氨 R-717- NH3二氟二氯甲烷 R-12F-12CF2CL2三氟一氯甲烷 R...
关键字: 冻干基础

致冷剂是冷冻机中的循环工质。液态致冷剂在蒸发器中蒸发吸热后,本身变成蒸汽,被压缩机吸入并压缩进入冷凝器中,由空气、水或其他介质冷却而冷凝成液体,然后经储液器又经节流装置进入蒸发器吸热。实际上冷冻机是利用了致冷剂吸收汽化热来达到致冷作用的,如果冷冻机不渗漏,则致冷剂在工作中并不损失。

  一般说来,容易蒸发和冷凝的物质都可作为致冷剂,但致冷剂必须满足一定的要求:有高的临界温度和低的冷凝压力;液体的汽化热要大;蒸汽的比容要小;沸点和凝固点要低;化学稳定性要强,不与润滑油起化学反应;对人体无毒害;不易燃易爆;价格便宜等。因此能实际应用的致冷剂并不多,而且没有完全理想的致冷剂。

  最常用的致冷剂是氨和一些氟利昂。

  氨是最早被使用的一种致冷剂,目前在大型冷冻机中仍广泛应用着。氨的价格便宜,但氨对人有害,能导致中毒,当空气中氨的含量达到13.1~26.8%时遇明火有爆炸的危险。

  氟利昂是目前中小型冷冻机广泛采用的一类致冷剂,大部分是甲烷和乙烷的氟、氯衍生物,少数是溴衍生物。氟利昂类致冷剂的特点是分子量较大,压缩终点温度低,凝固点低,大多数氟利昂无毒,无臭,不着火,与空气混合不会爆炸,对金属不腐蚀,大多数氟利昂能与润滑油以任何比例互相溶解;但氟利昂的价格较贵,单位重量的致冷量较小,对天然橡胶有破坏作用,能溶解多种涂漆,与火焰接触能分解出有毒的气体。当有水分存在时,在一定条件下氟利昂会发生水解形成一种酸性物质,腐蚀金属,并使油变污浊。

  氟利昂类中最常用的是R-12,R-22,R-13,以及混合致冷剂R-500,R-502等。现在致冷剂以统一命名,以字母R开头。一些致冷剂的名称代号见表十四。

  

表十四 一些致冷剂的名称和代号




名称

代号

旧代号

分子式

R-718

H2O

R-717

NH3

二氟二氯甲烷

R-12

F-12

CF2CL2

三氟一氯甲烷

R-13

F-13

CF3CL

四氟甲烷

R-14

F-14

CF4

二氟一氯甲烷

R-22

F-22

CHF2CL

三氟甲烷

R-23

F-23

CHF3

三氟溴甲烷

R-13B1

F-13B1

CF3Br

五氟一氯乙烷

R-115

F-115

C2F5CL

二氟乙烷

R-152

F-152

CH3CHF2


  

一些混合致冷剂的组份见表十五。

表十五 一些混合致冷剂的组分


代号

组分

R-500

73.8%R-12+26.2%R-152

R-501

75%R-22+25%R-12

R-502

51.2%R-115+48.8%R-22

R-503

59.9%B-13+40.1%R-23

R-504

51.8%R115+48.2%R-23

  一些致冷剂的性质见表十六。

  一些致冷剂的温度和压力对照见附录一。

  致冷剂是一类化工产品,常温下大都是气态,因此需使用钢瓶储运,为了与其他压缩气体瓶相区别,钢瓶涂上标记颜色,在我国氨涂黄色,氟利昂涂银色。

表十六 一些致冷剂的性质




代号

分子量

沸点
()

凝固点
()

蒸发热
(/)

临界压力
(kg/cm2)

临界温度
()

R-718

18.02

100

0

536.5

225.65

374.5

R-717

17.03

-33.35

-77.7

327.3

115.2

132.4

R-12

120.92

-29.8

-158

39.97

41.4

112

R-22

86.48

-40.8

-160

55.92

50.2

96

R-13

104.47

-81.5

-181

35.77

39.4

28.8

R-13B1

148.91

-57.75

-168

28.83

39.1

67

R-14

88.01

-128

-184

32.58

38.1

-45.5

R-500

99.31

-33.3

-158.9

48.61

44.4

105.1

R-502

111.64

-45.6


42.5

42.1

90.1

R-503

87.5

-89



19.5

42.5


  钢瓶使用应注意几点:钢瓶应直立存放在阴凉通风之处,远离热源,防止太阳的直晒;搬运时要轻取轻放,防止抛掷和碰撞;使用中禁止明火加热,并保持室内空气流通。
  载冷剂又称传热剂,传温流体或冷媒,是致冷中借以传递热量的一种介质。在冻干机中主要用于冻干箱的间接致冷和加热,但也有用于冷凝器的致冷和化霜。
  冻干机中对载冷机的要求是:有低的凝固点,高的沸点,对金属不腐蚀,对人无毒害,不易燃易爆,低温下粘度小,价格便宜等。
  三氯乙烯是常用的一种载冷剂,它具有氯仿的气味,不易燃烧,凝固点-73℃,沸点87.3℃,20℃时的粘度为0.58厘泊;但三氯乙烯对人有害,能引起中毒,空气中的最大允许浓度是每升0.05毫克,当有水份存在时呈酸性,对金属有腐蚀作用。
  仪表油常用冻干机的加热,但在低温下粘度大,流动性很差,往往造成板层温度很大的不均匀性,严重影响冻干产品的质量。
  一些进口冻干机使用了丁基二乙二醇和Bayo135。丁基二乙二醇的凝固点为-68℃到-78℃左右,沸点为213℃,能溶于水和酒精,能着火;Bayo135号油的工作温度范围是-60℃到+100℃。
  硅油有更大的工作温度范围,当冻干箱需用蒸汽高压消毒时需用硅油,合适牌号的硅油工作范围是-100℃~+250℃,但硅油的价格很贵。

  最近国内研制了一种“424”冷煤,它是由40%乙二醇,20%乙醇,40%的水配成的,凝固点为-64℃,沸点为98℃。比重为1,比热为0.75,粘度在25℃时为1,闪点80℃,价格较便宜,每公斤2元左右。经试用,效果好;但“424”仍是易燃的,明火可点燃。

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