替代制冷剂在离心式冷水机组中能效和应用评价.pdfVIP

替代制冷剂在离心式冷水机组中能效和应用评价 长安大学环境科学与工程学院谷雅秀 摘要从环境可接受性、热物理性质和热力学性质及运行性能、相容性和溶解性等 方面全面评价HCFCl23和HFCl34a，对其作为替代制冷剂在离心式冷水机组中的应 用和其系统能效进行分析。 HFCl34a 关键词HCFCl23 离心式冷水机组 l研究背景 臭氧层破坏是当今全球性环境问题之一，它对人类健康和人类所依赖的生态环境造成了 巨大的有害影响。所以，保护臭氧层已经成了世界各国义不容辞的迫切任务，从而开始了对环 保节能制冷剂的研究。一些制冷剂非常稳定，在对流层中不易分解，它们通过大气环流最终扩 散到平流层。在平流层里，强烈的太阳紫外线促使这些制冷剂化学分子破裂，释放出氯原子。 这些氯原子与臭氧发生化学反应，生成氧分子。在化学反应中氯原子只起催化剂的作用，本身 并没有消耗。因此，一些长寿命的含氯化合物对臭氧层损耗负有更大的影响。这些化合物被 用作制冷剂、发泡剂、清洗剂和气溶胶推进剂等。由于制冷与空调领域中广泛采用的CFCs和 重要。 在评价各种制冷剂时，用臭氧损耗潜能(ODP)作为评价化合物破坏臭氧层能力的指标。 对于一种给定的化合物，可用全球变暖潜能(GWP)来反应该化合物对全球变暖作用的能力。 此外，还有总当量变暖效应(TEWI)，这一概念被用来对制冷空调应用造成温室效应的总量值 进行评估。它考虑了对全球变暖起作用的两种方式，即制冷剂排放的直接效应和能源利用的 间接效应。直接效应由泄漏损失效应和回收损失效应组成，它取决于制冷剂的GWP值、气体 泄漏量和考虑的时间长度，间接效应取决于制冷和空调系统运行的效率…。由于TEWI指标 中并没有考虑到制冷剂及制冷空调设备本身在制造过程消耗能量每年所排放CO：的数量，因 CircleClimate 此，人们又提出了寿命周期气候性能(LCCP即Life Performance)这一综合指标。 在评价替代制冷剂的环境特性参数上有了共识，不但要看其ODP，GWP的单项特性参数值的 大小，更重要是要比较它们的大气寿命、理论制冷循环效率、总的当量变暖影响和寿命周期气 候性能等指标。 2替代制冷剂的评价与筛选原则 CFC是氯氟烃，是含氯而无氢的氟利昂。美国杜邦公司首先提出用CFC代号来表示含氯 相似的热物理性质，尤其在安全性、性能、可行性和成本这4项指标中具有较强的竞争力。 一103— 21环境可接受性 可以用图示来说明如何对制冷剂进行选择，使得环境的可接受性较强，如图1所示。相对 于CFCll(ODP值为1o)而言，HCFCl23的ODP值为0016，GWP值为0006，毒性低，不燃； 24～0 HFCl34a的ODP值为零，GWP值在029之间，无毒．不燃，是极性化学分子。从环境 观点来看，HCFCl23和HFCl34a具有环保优点，可以作为替代制冷剂。 a 可燃性 每妇 氯▲熟鲞最 大。釜磊曩，长 、∑ 图1制玲剂环境可接受性示意图81 22热物理性质和热力学性质及运行性能 在选择离心式冷水机组制冷剂替代物时，原则上应满足下列基本要求： 37，而 首先，替代制冷剂应与原制冷剂的摩尔质量尽量相近，CFCll的分子量是137 HCFCl23是15293；CFCl2的分子量是12091，而HFCl34a是10203。由于制冷剂分子量的 大小直接影响离心式压缩机的压比或压头，因此，采用替代制冷剂时需要对离心机的叶轮和转 速做必要的调整。