制冷系統中冷媒的選用
在制冷系統中，冷媒(載冷劑)的主要作用是將制冷系統產生的冷量傳遞給被冷卻介質。冷媒在系統中必須保證具有良好的流動性和防凍、防結冰性能，以保證制冷系統正常運行。
一、冷媒的特點
理想的冷媒應具備的條件如下：
①比熱大。在傳送一定的冷量時，比熱大的冷媒循環量小;
②導熱系數大。導熱系數大的冷媒在熱交換過程中傳熱效果好，可以選擇換熱器面積小一些的，節省設備投資;
③黏度和密度小。黏度大的冷媒在管道中的流動阻力增大，密度大會使泵的功耗增加;
④冰點低，揮發性小，冷媒的起始冰點應低于蒸發溫度5～8℃，不致使其結冰;揮發性小可減少冷媒的損失，節約運行費用;
⑤腐蝕性小。良好的冷媒不應腐蝕設備、管道和閥件;
⑥不燃、無毒、對人體無刺激、化學性穩定等。
二、常用的冷媒及其應用
常用的冷媒主要有水、鹽水、空氣、乙二醇、酒精、丙三醇等，近來又有一種新型冷媒: HLM型防腐冷媒。空氣的比熱很小，所需傳熱面積很大，只有在采用空氣直接冷卻時才使用，一般常用于家用空調、冰箱。水的比熱較大，但在0 ℃時就會結冰，限制了它的應用，只能用在0 ℃以上的制冷系統中，廣泛應用在冷水機組。
鹽水有氯化鈉水溶液(NaCl)和氯化鈣水溶液(CaCl2 )兩種。鹽水的凝固點隨水中鹽的含量而變化，可通過鹽水的凝固曲線得到凝固點與鹽水濃度的對應關系。但是，鹽水是有共晶點的，低于共晶點時，濃度越大，凝固點越低;超過共晶點時，凝固點隨濃度增大而升高。一般情況下，蒸發溫度高于- 16℃時，采用氯化鈉水溶液;蒸發溫度在-55～-16℃時，采用氯化鈣水溶液。鹽水溶液的最大缺點是對金屬有腐蝕作用。采用鹽水溶液作冷媒，必須在鹽水溶液中添加重鉻酸鈉或重鉻酸鉀作緩蝕劑，減輕鹽水溶液對設備、管道的腐蝕。
乙二醇水溶液是目前被廣泛使用的一種冷媒，其腐蝕性小，無色、無味、無電解性、無燃燒性，一般在-70～7℃的制冷系統中使用。但乙二醇溶液使用一段時間后受到各種細菌、霉菌的感染，在金屬層形成厚厚的霉菌層，腐蝕金屬，影響換熱;其自身也易被氧化生成酸性物質， 加快腐蝕速度，在蒸發器、換熱器和管線中形成蝕垢，影響機組的運行性能，增加運行成本和維修費用，減少設備使用壽命。相對于鹽水溶液，乙二醇溶液更好。
酒精的凝固點為- 117 ℃，適用于更低的載冷溫度，但酒精具有燃燒性，使用時需采取防火措施。丙三醇(甘油)是極穩定的化合物，其水溶液無腐蝕性、無毒，可以和食品直接接觸，但價格較高。有機物冷媒的標準蒸發溫度(沸點)均較低，一般都采用閉式循環。溫度變化時，有機物冷媒體積會有變化，系統中往往放置膨脹節或膨脹容器。
HLM型冷媒的冰點溫度可達到- 100 ℃，主要由緩沖劑、防銹劑、防霉劑、增溶劑、低碳醇組成。HLM型冷媒是無色或淺色透明液體，純品易燃，稀釋后的水溶液不燃，無異味。
三、HLM型冷媒(以HLM-2型冷媒為例)與幾種冷媒在相同情況下的物性比較
HLM型冷媒(以HLM-2型冷媒為例)與幾種冷媒在相同情況下的物性比較如表1所示。
四、CaC l2 鹽水溶液與HLM - 2型冷媒的經濟性比較
以平頂山煤業集團開封東大有限公司(以下簡稱“開封東大公司”)的制冷系統為例， 比較CaCl2水溶液與HLM - 2型冷媒的性能與經濟性。開封東大公司制冷系統有3種運行工況：
① -10 ℃系統冷媒流量Q 為300 m3 /h， H為25 m，冷媒貯罐V為35m3;
② -20 ℃系統冷媒流量Q 為320 m3 /h，H為34m，冷媒貯罐V為25m3;
③ -35 ℃系統冷媒流量Q為100 m3 /h， H為38 m，冷媒貯罐V為25 m3。
1、CaC l2 水溶液與HLM - 2型冷媒的性能參數比較
CaCl2 水溶液與HLM - 2型冷媒的性能參數比較見表2。
通過比較可以看出，同等條件下HLM - 2型冷媒的比熱、密度、黏度均優于CaCl2溶液。
CaCl2總用量12. 8 + 9. 88 + 11. 3 = 33. 98 ( t)，以1 400元/ t計， 1 400 ×33. 98 =4. 76萬(元) ，HLM-2型冷媒總用量9. 8 +11. 75 + 12. 5 =34. 05 ( t)，以5 500元/ t計， 5 500 ×34. 05 = 18. 73萬(元) ，使用HLM - 2 型冷媒比用CaCl2 溶液投資增加了13. 97萬元。
2、運行費用比較
以選用IS型離心泵為例計算。使用CaCl2 溶液時， - 10 ℃系統選用IS200 - 150 - 315B， 電機功率37 kW - 4P; - 20 ℃系統選用IS200 - 150 -400B，電機功率55 kW - 4P; - 35 ℃系統選用IS100- 65 - 200，電機功率22 kW - 2P。選用HLM-2型冷媒時， -10 ℃系統選用IS200 -150 -250，電機功率30kW - 4P;-20 ℃系統選用IS200 - 150 - 315A，電機功率45kW - 4P; - 35 ℃系統選用IS125 - 100 - 315，電機功率15 kW - 4P。
3種工況泵運行配電功率相差( 37 + 55 +22) -(30 + 45 + 15) = 24 ( kW ) ， 1 年運行費用相差24 kW ×8 000 h / a ×0. 9 ×0. 5 元/ ( kW ·h) =8. 64萬(元)。
通過計算對比可以看出，雖然使用HLM-2型冷媒初次投資增加了近14萬元，但使用HLM - 2型冷媒每年可節約運行費用6萬元。在年之內可收回多投入的資金;而且，采用LM 型冷媒對設備管道無腐蝕， 無污垢， 換熱效果較好。使用CaCl2 溶液對系統腐蝕比較嚴重，運行一段時間后影響換熱效果，維修費用高，設備的使用壽命短。
五、結 語
HLM-2 型冷媒是新一代載冷劑，是CaCl2 溶液、乙二醇、酒精等冷媒的替代產品，其性能也較優越，值得在制冷系統中推廣。但是應注意冷媒泄漏時對生產物料的性能影響，若HLM型冷媒與生產物料發生反應會影響產品質量，應慎用。
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