载冷剂是在间接制冷系统中,用来传递冷量的中间介质。制冷装置的制冷量,通过载冷剂的循环流动传递给被冷却对象。
1.载冷剂应具有的主要性能
1)在传递冷量过程中,不应凝固或汽化。
2)比热容大。在传递一定冷量时,比热容大的载冷剂其流量小,减少了循环泵的功率。
3)密度小,粘性也小,载冷剂在循环流动过程中的阻力小,泵的耗功率也少。
4)热导率高,可减少热交换器的传热面积。
6)不腐蚀设备及其管路和附件。
7)价格较低。
2.常用载冷剂的种类和性能
(1)水 水的凝固点为0℃,沸点为100℃。它的比热容大、密度小、化学性能稳定,而且价格极低。在一般的空调制冷系统中,水是一种理想的载冷剂。目前中央空调大量使用的冷水机组,就是用水作为载冷剂,在制冷剂和空气之间传递冷量。
(2)盐水 在工作温度低于0℃时,通常采用不同含量的盐水作为载冷剂,如:大型冰块的制作、低温工艺的冷却等。常用的盐水载冷剂有氯化钠和氯化钙两种溶液。这两种盐溶液的温度-质量分数图见图1-32。
图1-32 两种盐溶液的温度-质量分数图
a)氯化钠 b)氯化钙
由图可知,盐溶液的凝固点随盐的含量而改变。两图中左边的曲线为析冰线,它表明随着溶液中含盐量的增加,溶液的凝固点降低,一直降到冰盐共晶点,相当于全部溶液凝固成一整块冰盐结晶体。两图中的右边曲线为析盐线,溶液随盐含量的增加,反而会使凝固点升高。氯化钠溶液的共晶点温度为-21.2℃,质量分数为23.1%。氯化钙溶液的共晶点温度为-55.0℃,质量分数为29.9%。
为了保证盐溶液在流动过程中不产生析冰现象,配制盐水含量的凝固点,应比制冷剂的蒸发温度低5~8℃。根据这一要求,氯化钠溶液只能用在蒸发温度高于-15℃的制冷系统中,而氯化钙溶液可使用在不低于-48℃的制冷系统中。
表1-15和表1-16分别列出氯化钠水溶液和氯化钙水溶液的热物理性质。
表1-15 氯化钠水溶液的热物理性质
表1-16 氯化钙水溶液的热物理性质
(续)
(3)乙二醇水溶液 近几年,在冰蓄冷空调系统中,常以乙二醇作为载冷剂使用。乙二醇有乙烯和丙烯乙二醇两种。这两种载冷剂均为无色、无味的有机化合物。在低温时,乙烯乙二醇比丙烯乙二醇具有更良好的性能,但在与人体接触或对毒性要求严格的场合,使用丙烯乙二醇则更安全。这两种纯物质的特性见表1-17。
表1-17 乙烯乙二醇和丙烯乙二醇的特性
(续)
两种乙二醇水溶液的起始凝固温度和沸点温度见表1-18。注意:当乙烯乙二醇水溶液的质量分数增至75%时,其起始凝固温度将升高;丙烯乙二醇水溶液的质量分数增至60%时,无凝固点,水溶液成玻璃状。(www.xing528.com)
两种乙二醇水溶液在不同体积分数时的密度、比热容、热导率及动力粘度见表1-19至表1-26。
表1-18 乙二醇水溶液的起始凝固温度和沸点温度
注:“a”表示凝固温度低于-51℃。
表1-19 乙烯乙二醇水溶液密度 (单位:kg/m3)
表1-20 乙烯乙二醇水溶液比热容 [单位:kJ/(kg·K)]
(续)
表1-21 乙烯乙二醇水溶液热导率 [单位:W/(m·K)]
(续)
表1-22 乙烯乙二醇水溶液动力粘度 [单位:(×10-3Pa·s)]
表1-23 丙烯乙二醇水溶液密度 (单位:kg/m3)
表1-24 丙烯乙二醇水溶液比热容 [单位:kJ/(kg·K)]
(续)
表1-25 丙烯乙二醇水溶液热导率 [单位:W/(m·K)]
(续)
表1-26 丙烯乙二醇水溶液动力粘度 [单位:(×10-3Pa·s)]
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