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R32与R410A的循环特性对比研究 发表时间：2011-4-21 发表人： 发布机构：天加 打印此页 摘要：国内外加速淘汰HCFCs 制冷剂的时间表已经制定，而理想的替代制冷剂仍不明确，本文对目前业内应用较多的替代制冷剂R410A以及被国内学者关注的R32制冷剂的循环特性进行理 论上的对比分析及实验研究，并指出应用R32制冷剂时存在的问题，以期为国内R22的替代决策提供有价值的技术参考。引言??? 2007年9月，《蒙特利尔议定书》第19次缔约方会议在加拿大蒙特利尔召开，会议讨论通过多项决定，其中包括关于加速逐步淘汰氢氯氟烃(HCFC)的第 XIX/6号决定，要求缔约方在选择HCFC替代物时优先考虑的原则是：首先逐步淘汰那些ODP值较高的HCFC，其次要选用GWP值最小的工质作替代 品，并同时能满足健康和安全等的要求[1]。??? 目前，日本、美国主要采用R410A(ODP值为零)作为R22的过渡性替代制冷剂，国内制冷空调企业也在加快推出R410A新产品，但R410A的 GWP值较高(2100)，这与当下全球节能减排目标尚有差距，依然需要探索与R410A热力性能相当且GWP值较低的替代制冷剂。在这种形势下，作为 R410A制冷剂一个组元的R32逐渐得到国内学者及业内人士的关注。根据现有研究资料可知R32具有与R410A非常相近的热力性能，泄漏时的相对 CO2排放当量为405，与R22相比CO2减排比例可达77.6%，符合美国环保局(2009年)在家用、商用空调部分提出减排CO2 50%～90%的措施，而R410A减排CO2仅为2.5%[2]。??? 本文着重对目前应用较多的环保型制冷剂R410A及具有更好环境效益的R32的循环特性进行理论对比分析和实验研究，并指出应用R32作为制冷剂时客观存在的问题。1 R32与R410A的基本特性分析??? 众所周知，R410A是由R32与R125按照质量百分比1：1混合而成，这就决定了R32与R410A在各项特性方面具有相近性。表1列出了R32与R410A在热物性、环保特性及安全性等方面的关键参数[2,3]。??? 对比分析下表1中的数据不难看出， 在热物理性质方面，R32的摩尔质量是R410A的0.71倍，根据充注量与摩尔质量大体上成正比关系，可知R32充注量可减少，仅为R410A的 0.71倍；R32的沸点与R410A很接近，而其临界温度和临界压力比R410A偏高。在环保特性方面，R32与R410A的ODP值均为零，而R32 的GWP值明显比R410A低，前文已指出，与R22相比R32的CO2减排比例可达77.6%，而R410A减排CO2仅为2.5%，可见R32在环保 特性方面要优于R410A。在安全特性方面，R32为无毒可燃(A2)，而R410A为无毒不可燃(A1)。 表1 R32与R410A基本特性对照表 ??? 关于R32的可燃性分析，文献[4]指出低GWP值的R22替代物往往具有很强的可燃性，而选择长期替代物时又要求GWP尽可能的低，折中方案即为GWP 值适中，而可燃性最小，实际上，在R22的几种替代物R32、R290、R161、R1234yf中，R32的燃烧下限(LFL)最高，最不易燃烧，并且 燃烧后所释放的燃烧热(HOC)也最小，也即它的燃烧强度最低，因而是几种替代物中相对最安全的。2 理论循环特性比较??? 为方便后续进行实验验证，本文参照GB/T 18430.1-2007及实际产品设计过程中的经验针对目前应用较多的风冷式冷(热)水机组进行设计工况下分别采用R410A和R32的理论循环特性进行分析比较。??? 作为R410A的一个主要组元，R32与R410A在系统运行状态参数方面具有相近性，图1给出了R32与R410A的饱和蒸汽压力随温度变化的关系曲 线，从图中可以看出在可能应用到的工况范围内，相同温度条件下R32的饱和蒸汽压力均比R410A高，但相差不大，最大不超过2.6%，与现有R410A 系统管路及换热器的承压要求基本相当，基本可以直接利用现有的R410A产品加工设备。 图1 R32与R410A的饱和蒸汽压力随温度变化的关系曲线 ??? 根据风冷式冷(热)水机组运行工况特点，设计工况选定为：蒸发温度2 ℃、吸气温度10 ℃、冷凝温度50 ℃、过冷温度3 ℃。同时，计算中压缩机的等熵效率设为0.8，最终的计算结果见表2。表2中的主要循环性能包括蒸发压力 ，冷凝压力 ，压比 ，排气温度 ，相对 ，相对单位质量制冷量 ，相对单位容积制冷量 和相对单位容积耗功量 ，其中相对热力性能是指R32与R410A循环性能的比值。 表2 设计工况下R32与R410A理论循环性能对比 ??? 从上表可以看出，在系统关键状态参数方面