制冷剂R22与R410a对比报告
摘要:目前全球温室效应问题日趋严重,其中部分原因是由于空调、冰箱等制冷设备中的含氟制冷剂泄漏会对大气造成破坏,因此目前许多发达国家都采用新型无污染制冷剂R410a作为R22的替代物,本文就两种制冷剂的压力、传热性能、流动性等方面进行简要对比,以便进行选择。
关键词:运行压力、换热能力、流动性
R22的化学名为二氟一氯甲烷,是氟利昂家族的一员,属于氢氯氟烃类。我们目前所使用的制冷剂大多数是R22。由于这种制冷剂对臭氧层具有很大的危害,根据蒙特利尔协议书规定,将于20xx年前全面淘汰。
R410A则是一种新型的制冷剂。R410AA新冷媒由两种准共沸的混合物而成,主要有氢,氟和碳元素组成,具有稳定,无毒,性能优越等特点。同时由于不含氯元素,故不会与臭氧发生反应,既不会破坏臭氧层。另外,采用新冷媒的空调在性能方面也会又一定的提高。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的冷媒,并在欧美,日本等国家得到普及。 R22与R410a的压力对比: 由于R410a是近共沸混合制冷剂(R32/R125,50/50),R410A的容量和压力高于R22,运行压力高出50%-60%。因此在压力容器的构造规格上,必须严格要求,以确保运转的安全。高压力和高气体密度带来的结果是,不但可以用更小排气量的压缩机,还可以用更小直径的管路和阀门。高压排气阀的使用消除了系统冷凝高压带来的隐患。厚压缩机壳体使系统经受更高的运行压力。
R410a与R22温度压力对比曲线
R22与R410a传热性能对比:
传热性能比较:R410a的传热系数高于R22,主要原因是由于R410a具有近共沸性,而且具有更加有利的传热控制物理量,比如具有较高的导热系数和较低的粘性系数,蒸发器的热传递比R22高35%,冷凝器高5%。同等质量流量下,R410A的压降较小,使其可以使用比R22或其他制冷剂更小管路和阀门。
R22与R410a的流动性对比:
由于R410A的粘性系数较低,而且在25摄氏度条件下,液态R410a的粘度小于R22的粘度,因此R410A具有比R22更好的流动性
R22与R410A热物理性质对比表
经查询数据得到两种制冷剂热物理性质如上表所示
因此,R410a作为R22的替代物具有的优点: 1、饱和气体密度比R22高,所以相同排气量的压缩机,其容积能力约为R22的1.5倍。 2、工作压力约为R22的1.5倍,因此压力容积规格需要与R22区别开,以保证运行安全。
3、单位容积制冷量得到提升,压缩机尺寸明显减小,适应制冷系统小型化的趋势。 4、理论上,R410A制冷循环的COP值低于R22,但它的传热性能好,经优化设计后它的COP略高于R22.
R410a存在的不足之处:
1、R410a的GWP(温室效应潜能值)比R22大
2、R410a的临界温度为96.2℃,而R22的临界温度为70.1℃。比价可知,在较高的环境温度下,R410a的性能下降必然要大于R22。因此,R410a不适宜在高温下使用。 3、目前,R410a系统相比R22较为不成熟,R410a压缩机规格不全,压缩机能效指标不及R22压缩机;R410a制冷配件选用范围还不如R22。 4、目前对于R410a的传热等性能研究不如R22丰富。 结论
制冷剂R410a作为R22的替代物相比R22有诸多优点,例如ODP(臭氧破坏系数)为0,有较好的流动性,较好的传热性能,有较大的制冷量等。但相对于较为成熟的R22系统来说,压缩机型号、制冷配件的选用范围还有待完善,还有很大的研究空间。
参考文献
【1】李红旗.R22和R410A高温环境下空调器的测试比较.家电科技2003(4)
【2】徐明仿等. R22 的新型绿色替代制冷剂.制冷与空调,2004;4(3);70~73
【3】张杰,李德英.R410A 替代 R22 制冷剂的研究.北京建筑工程学院
空调采用R22系统与R410A系统差异比较
R22系统相关技术已经十分成熟,但其使用的范围正在逐步缩小,目前公司已经广泛使用R410A冷媒,在设计和生产中两者存在较多差异,需要注意。特对两种冷媒系统在设计和生产中的主要不同点进行总结。
一、 冷媒特性(39℃)
其他特性如下表:
1、R410A传热系数比R22高约14%,换热性能提高;
2、R410A气体密度比R22高约50%,运行压力高出50%~60%;
3、R410A动力粘度比R22低约30%,流动阻力更小,流程可以更长。
二、 系统配置
1、压缩机
额定电压下,R22系统压缩机每一个排量(1cc)的能力约为175W,热R410A系统压缩机每一个排量(1cc)的能力约为245W,即选择排量为R22系统的65%~70%左右。
由于R410A制冷剂分子与以往使用的矿物油不亲和,易产生沉淀,为保证冷冻
机油与制冷剂良好的相容性,通常采用酯类POE油,由于POE油吸湿性高,易发生水解,所以R410A系统对水分含水量要求更为严格。但家用机无需采用干燥过滤器,因为低成本的干燥过滤器有干燥剂易粉化的缺陷,直接采用过滤器代替。
2、换热器
R410A流动阻力小,系统压力大,压力损失小,优选小管径两器,可加长管路流程,减少分路。相同管径R410A流路长度推荐值比R22流路长20%~30%,分路数少17%~23%。有研究表明:在相同的制冷剂质量流量条件下, R410A采用7.0mm换热管后比R22采用9.52mm蒸发器和冷凝器的换热量分别提高
9.32%~16.32%和8.05%~15.63%,换热器盘管设计长度减小2%~15.86%,最终换热器的成本将减小21.6%~31.18%。R410A的换热性能较好,采用小管径后,其换热器性能提高8.05%~16.32%,使换热器结构更加紧凑。
3、灌注量
换热器结构减小后,R410A系统相对R22系统灌注量减少约20%~30%。
4、四通阀
R410A系统和R22系统使用四通阀相关参数见下表。另R410A系统使用四通阀对清洁度有明确的要求,而R22系统使用四通阀对清洁度无要求。
5、单向阀
单向阀阀芯材料不应与系统使用的工质发生不良反应,聚四氟乙烯阀芯的单向阀适用于R22工质,尼龙PA66阀芯和不锈钢阀芯的单向阀适用于R410A工质,目前我们公司主要采用不锈钢阀芯。单向阀气密性要求:3.0MPa(R22)或4.3 MPa(R410A),耐压要求:4.5 MPa(R22)或6.45 MPa (R410A)
6、截止阀
截止阀的设计最高工作压力:使用制冷剂R22为3.0MPa,使用制冷剂R410A为4.3MPa。密封材料不同,使用制冷剂R22为氯丁橡胶(CR),使用制冷剂R410A为氢化丁晴橡胶(HNBR)。
7、压力开关
异常高压会导致压缩机的负载变大,易出现过载保护,过载保护后难以恢复,因此在系统设计上要求高压保护要先于压缩机的过载保护,所以需要增加压力开关保护。根据系统压力不同,压力开关压力值R22系统通常选择3.0/2.4MPa,
R410A系统通常选择4.2/3.6MPa。
三、 生产工艺差异点
1、抽真空和灌注 工艺参数差异如下表:
快速接头设计最高工作压力:使用R22为3.0 MPa,,使用R410A为4.3 MPa,在材质使用上也有所不同,其中R22冷媒接头采用黄铜材质, R410A冷媒接头采用不锈钢材质。 2、商检测试
商检房运转测试时,不同冷媒的机型对应的压力值可参考下表:
3、印刷品
R410A系统室外机侧板下方需加贴专用标识,以防止售后重灌或加灌冷媒时用错冷媒。
最后附压力与温度对应表:
高德锁 2010-11-30
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