淺析選擇制冷設備的載冷劑的方法

【摘要】載冷劑是在間接冷卻的制冷裝置中，完成將被冷卻系統的熱量傳遞給制冷劑的中間冷卻介質，本文對載冷劑的作用、不同載冷劑的特點、選擇要求及選擇方法進行分析、探討。

【關鍵詞】制冷設備；載冷劑；選擇

一、載冷劑

載冷劑是在間接冷卻的制冷裝置中，完成將被冷卻系統（物體或空間）的熱量傳遞給制冷劑的中間冷卻介質。這種中間冷卻介質亦稱為第二制冷劑（secondary refrigerant）。

二、對載冷劑的選擇要求和選擇方法

（一）載冷劑的選擇要求

（1）載冷劑是依靠顯熱來運載熱量的，所以要求載冷劑在工作溫度下處于液態，不發生相變。要求載冷劑的凝固溫度至少比制冷劑的蒸發溫度低4～8℃，沸點比制冷系統所能達到的最高溫度高。（2）比熱容要大，在傳遞一定熱量時，可使載冷劑的循環量少，使輸送載冷劑的泵耗功少，管道的耗材量少，循環的經濟性高。另外當一定量的流體傳遞一定量的熱量時，比熱容大能使傳熱溫差減小。（3）導熱系數要大，可增加傳熱效果，減少換熱設備的傳熱面積。（4）粘度要小，以減少流動阻力和輸送泵功率。（5）化學性能要穩定。載冷劑在工作溫度內不分解，不與空氣中的氧化合，不改變其物理化學性能，不燃燒、不爆炸，揮發性要小。如果在特殊情況下必須使用可燃、易揮發的載冷劑時，其閃點須高于65℃；載冷劑與制冷劑接觸時化學性質應穩定，不發生化學變化。（6）要求對人體、食品及環境無毒、無害，不會引起其他物質的變色、變味、變質。（7）要求價格低廉，易于獲得。

（二）載冷劑的選擇方法

在實際工程中使用的載冷劑有水、鹽水溶液等兩大類。

（1）蒸發溫度在5℃以上的載冷劑系統，可采用水作載冷劑。（2）蒸發溫度在-50～5℃的范圍內，可采用氯化鈉鹽水溶液（-16～5℃）或氯化鈣鹽水溶液（-50～5℃）作載冷劑。鹽水溶液的最大缺點是對金屬材料有腐蝕作用，當泄漏時會對食品有一定的影響，所以在不便維修或不便更換設備及管道的場合、某些特定食品加工工藝中，可采用乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、酒精水溶液等作為載冷劑。另外也可用三氯乙烯、二氯甲烷等物質來代替氯化鈣鹽水溶液。

三、常用載冷劑的特性

（一）水（H2O）

水的凝固點為0℃，標準大氣壓下沸點100℃，水是常用于空調制冷裝置及5℃以上的生產工藝冷卻的一種載冷劑。

水的密度小，粘度小，水的流動阻力小，所采用的設備尺寸較小。水的比熱容大，傳熱效果好，循環水量少。水的化學穩定性好，不燃燒，不爆炸，純潔的水對設備和管道的腐蝕性小。水無毒，對人、食品和環境都是絕對無害的，系統安全性好。所以在空調系統中，水不僅可作為載冷劑，也可直接噴人空氣中進行調濕和洗滌空氣。

水的缺點是凝固點高，限制了它的應用范圍，并且在作為接近0℃的載冷劑時，應注意殼管式蒸發器等換熱設備的防凍措施。

（二）鹽水溶液

常用作載冷劑的鹽水溶液有氯化鈉（NaCl）鹽水溶液、氯化鈣（CaCl2）鹽水溶液及氯化鎂（MgCl2）鹽水溶液。鹽水溶液是常用于中溫制冷裝置中的載冷劑。鹽水溶液的凝固點、比熱容、密度等特性取決于鹽水溶液的質量分數與溫度。

1.鹽水的特性

（1）鹽水溶液的凝固點隨溶液質量分數而改變。（2）鹽水溶液的導熱系數隨溶液的質量分數增加而降低，隨溫度的降低而降低；鹽水溶液的粘度隨溶液的質量分數增大而增大，隨溫度的降低而增大；鹽水溶液的比熱容隨溶液的質量分數增大而減小，隨溫度降低而減小；鹽水溶液的密度隨溶液的質量分數增大而增大，隨溫度降低而增大，所以鹽水循環泵的耗功也隨質量分數的增大而增大。（3）鹽水溶液在使用過程中會吸收空氣中的水分而使本身的質量分數降低，凝固點提高。為了防止鹽水溶液凝固點升高而影響系統的正常工作，應該定期測定鹽水的質量分數，及時補充加鹽，以保持其適當的質量分數，并在可能的條件下給鹽水池加蓋。（4）氯化鈉和氯化鈣不能混合使用，以防鹽水池中出現沉淀。

2.降低鹽水腐蝕性的措施

鹽水溶液無毒，安全，不燃燒，不爆炸，但其主要缺點是對金屬材料有較強的腐蝕性，能腐蝕設備與管道。降低鹽水溶液腐蝕性的措施有：（1）鹽水對金屬的腐蝕強度隨溶液中的含氧量增加而增大。空氣中的氧氣會通過敞露的鹽水表面而溶人溶液中，并且鹽的質量分數越低，氧的溶解性將越大，所以在使用時一方面不能使溶質質量分數太低，另一方面應盡量使用封閉式鹽水系統。（2）鹽水的酸堿度pH=8.5（弱堿性）時，對金屬的腐蝕性最小，酸性時，對金屬的腐蝕性會加強，因此要防止溶液由堿性轉變為酸性。鹽水池中溶液與空氣接觸時能吸收空氣中的CO2，使溶液呈酸性，在使用時應定期檢查鹽水溶液的pH并加以調正。（3）使用的氯化鈉和氯化鈣純度要高，同時氯化鈉鹽水溶液的密度在1.1 5～11.18g/cm3（+15℃）。氯化鈣鹽水溶液的密度在1.2～1.24 g/cm3（+1 5℃）時腐蝕性最弱。（4）嚴格禁止在鹽水池中有兩種或兩種以上金屬材料存在，以防電離現象產生。（5）防止制冷劑氨漏人鹽水溶液中而加速腐蝕金屬。（6）在鹽水溶液中添加適量的緩蝕劑（例如重鉻酸鈉Na2Cr2O7·2H2O和氫氧化鈉NaOH。在使用時，每1m3的氯化鈉鹽水溶液中加入3.2kg重鉻酸鈉；每1m3的氯化鈣鹽水溶液中加入1.6 kg的重鉻酸鈉；每10 kg重鉻酸鈉中加入2.7kg的氫氧化鈉來調整鹽水溶液使其呈弱堿性（pH=8.5）。重鉻酸鈉能損害人體皮膚，在配制時應特別小心，須戴橡皮手套。

參考文獻

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[2]金輝.曲軸位置傳感器故障[J].汽車維修，2007（12）.

作者簡介：熊小剛（1970.10—），男，漢族，重慶人，本科，副教授，研究方向：機電一體化技術。