小型熱泵式空調制冷劑R290及其潤滑油混合物特性研究

姓名：熊愛凌

專業：制冷及低溫工程

指導教師：韓厚德;曹紅奮

上海海事大學碩士學位論文

摘要

氟利昂(CFCs、BCFCs)制冷劑被廣泛運用于制冷設備和空調中，但因其對臭氧層有破壞作用，且是溫室氣體，有一定的溫室效應，發達國家已從1996起全面禁止生產和使用CFCs，對HCFCs的z*后禁用時間也在蒙特利爾修正案中由2030年提前到2020年。本文在分析制冷劑替代(特別是HCFCs替代)的歷史、現狀和國內外形勢基礎上，論證了在小型熱泵空調上以R290替代R22的可行性，其中包括物化性質、理論制冷循環、經濟性和安全性等多方面的內容。

R290的基本熱物理性質與R22相近，化學性質也較穩定，價格低廉容易獲得，與材料相容性好，其熱物理性質在許多方面甚至優于R22。而且其ODP、GWP值均為零，不存在破壞環境的問題。因此以R290替代R22在小型制冷裝置中有著廣闊的前景。

丙烷是一種碳氫化合物，作為制冷劑其易燃性是一個需認真考慮的問題。為了制冷機安全運行，在保證COP的前提下，應盡量減少丙烷的充灌量。制冷劑在潤滑油中的溶解性會對制冷劑的充注量和制冷性能產生重大影響。為了探究丙烷與潤滑油的混合物的性質，設計了實驗裝置，并對實驗方法和測試手段進行了優化。通過丙烷與所選三種潤滑油的互溶性對比實驗，分析相應條件下制冷循環的性能，尋求丙烷制冷空調系統可采用的z*佳冷凍油及其匹配比例。實驗結果表明，對于R290與不溶性油的混合物，冷凍油對制玲循環性能沒有什么影響，但會帶來壓縮機回油困難。對于R290與溶性油的混合物，為了保證系統的COP，須控制潤滑油的充注量，以不超過5%為好，z*大也不要超過20%。而且，在丙烷制冷系統中，采用PAG潤滑油是更好的選擇，因為它兼顧了安全性、系統制冷性能和壓縮機回油等多方面的要求。在總結理論分析和實驗研究的基礎上，對今后R290的推廣運用提出了尚需進一步完善、改進和深入研究的意見。

關鍵詞：熱泵式空調，制冷劑替代，R290，潤滑油互溶性，制冷性能