odp和gwp值的對(duì)比研究

odp和gwp值的對(duì)比研究

制冷應(yīng)具有一定的力學(xué)特性（即蒸汽、蒸發(fā)和冷卻壓力、單位體積的冷卻能力、循環(huán)效率和最終溫度等）、安全性（毒性、燃燒和爆炸）、耐腐蝕性和潤(rùn)潤(rùn)性的溶解、滲透性、充注量、導(dǎo)管系數(shù)等。在開(kāi)發(fā)制冷劑時(shí)除考慮以上性質(zhì)外,還需遵循兩個(gè)重要的選擇原則(1)ODP值(OzoneDepletionPotential),即臭氧層破壞潛能;(2)GWP值(GreenhousePotential),即溫室效應(yīng)能力。1氟乙烷s123面對(duì)CFC被禁用問(wèn)題,各國(guó)都在研究開(kāi)發(fā)其替代品,目前替代品主要有HCFC(含氫氯氟烴)和HFC(氫氟烴)兩大類。由于氫原子的存在,HFC和HCFC將在大氣中被氧化,生成含氧產(chǎn)物,這些產(chǎn)物進(jìn)一步降解,大部分成為水溶性物質(zhì),它們將隨降雨而消失。一般認(rèn)為降解過(guò)程是在對(duì)流層進(jìn)行,HCFC和HFC很難到達(dá)平流層,所以與CFC相比,對(duì)臭氧層破壞的可能性較小。目前已采用或正在研究的替代品有以下幾種。(1)HCFC22(二氟一氯甲烷)R22是目前普遍采用的R12替代品,由于含氯,將于2010年禁用于新設(shè)備上,于2020年禁止生產(chǎn)。(2)HCFC123(2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷)R123是R11的替代品,它通過(guò)四氯乙烯氫氟化反應(yīng)和脫氯氟化反應(yīng)一步制取,采用Ni、Co、Mn基催化劑。同樣,由于R123含有氯原子,將于2020年禁用于新設(shè)備中,2030年禁止生產(chǎn)。(3)HCFC141b和HCFC142b(1,1-二氯-1-氟乙烷和1-氯-1,1-二氟乙烷)R141b和R142b是由1,1,1-三氯乙烷與氟化氫進(jìn)行氟化反應(yīng)制取的。由于它們均含有氯原子,因此也只能作為過(guò)渡工質(zhì)。(4)HFC134a(1,1,1,2-四氟乙烷)R134a早期是由美國(guó)杜邦公司研究開(kāi)發(fā)的,它與R12具有較相似的熱物性,其ODP值為0,GWP值僅0.29,且無(wú)明顯毒性(長(zhǎng)期慢性毒性試驗(yàn)仍在進(jìn)行中)。目前R134a已商品化,開(kāi)始廣泛地應(yīng)用于制冷空調(diào)中,尤其是成功地用于汽車空調(diào)上。在工業(yè)應(yīng)用中,R134a作為制冷劑尚存在一些需改進(jìn)的問(wèn)題,例如,它的親油性差,對(duì)冷凍機(jī)油相溶性小,需要采用特殊的潤(rùn)滑劑與之匹配;它對(duì)汽車空調(diào)的軟橡膠配管滲透性很強(qiáng),使用時(shí)需對(duì)橡膠管材料進(jìn)行改進(jìn),以防止其滲透;R134a易發(fā)生水解反應(yīng),極小的濕度都會(huì)使之水解,因此要設(shè)法保持制冷循環(huán)系統(tǒng)的干燥。(5)HFC407(HFC134a/HFC32a/HFC125混合工質(zhì))R407是R134a(52%)、R32a(33%)和R125(25%)的混合物,它的熱物性與R22相似,而ODP值為0。試驗(yàn)表明,在制冷裝置中R407的單位容積制冷量和COP值與R22沒(méi)有差別,是R22的良好替代物。(6)HFC134a/HFC32/HFC124非共沸混合物R134a(60%~80%)、R32(5%~16%)和R124(4%~35%)的熱物性與R500(R12/R152a)相似,它在溫度低于100℃時(shí)不燃燒,對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生不良影響,可作為R500的替代物。(7)多元醇乙二醇(25%~65%)和丙基乙二醇(35%~75%)混合物可替代R12。這種多元醇混合物是在溫度低于-10℃,將兩種醇和液氧一起充入到密閉容器中混合而成。它對(duì)于大氣臭氧層的破壞能力為0。2無(wú)環(huán)境問(wèn)題的自然制冷眾所周知,制冷劑發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題就是環(huán)境問(wèn)題。世界上一些組織機(jī)構(gòu)提議使用安全、有效的綠色制冷劑,尤其是無(wú)環(huán)境問(wèn)題的自然制冷劑。有使用價(jià)值的自然制冷劑有下列幾種。(1)“替代s12”的計(jì)算非共沸物R290/R600的熱物性與R12相似,它的ODP及GWP值均為0,是替代R12的理想物質(zhì)。Bodio等人在家用冰箱上做了長(zhǎng)達(dá)5年的試驗(yàn),結(jié)果表明,除溫控器及節(jié)流閥需要調(diào)整外,其他部件不需改動(dòng),可使用普通潤(rùn)滑油。R290/R600易燃,然而對(duì)于家用冰箱,由于注入量很少,使用時(shí)一般沒(méi)有危險(xiǎn)。(2)汽車空調(diào)制冷早在20世紀(jì)30年代CO2已被普遍用于制冷劑,后被鹵代烴取代。由于CO2有其固有的優(yōu)點(diǎn),其ODP值為0,GWP值很低(4.2×10-4),它作為制冷劑,近期又重新得到重視,尤其用作汽車空調(diào)制冷劑。CO2與通常的潤(rùn)滑油和制冷系統(tǒng)材料相容。它的臨界溫度低,工作時(shí)一般處于超臨界狀態(tài),使得設(shè)備尺寸減小,成本降低。與R134a相比,在經(jīng)濟(jì)性方面尤具優(yōu)勢(shì)。Koehler等使用CO2為制冷劑作實(shí)際測(cè)試,兩輛汽車的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)860h,沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。只是當(dāng)使用CO2作制冷劑時(shí),需將制冷裝置中的冷凝器換為氣體冷卻器。由于CO2比空氣重,易使人窒息,所以使用它作制冷劑時(shí)應(yīng)安裝通風(fēng)系統(tǒng)。(3)nh3的吸水性能北歐國(guó)家早在100多年前已使用NH3作為食品工業(yè)制冷劑。摩爾質(zhì)量小的NH3具有良好的熱物性質(zhì)和導(dǎo)熱性能,其ODP值和GWP值都為0。NH3的溶水性是值得我們注意的一個(gè)特點(diǎn)。NH3的吸水性強(qiáng),即使在低溫下,水也不會(huì)從氨中析出而凍結(jié),因此,在氨制冷系統(tǒng)中不會(huì)在節(jié)流閥處因溫度下降而有結(jié)冰現(xiàn)象(即“冰塞”)出現(xiàn)。NH3對(duì)鋁、銅及銅合金有腐蝕作用,且與一般潤(rùn)滑油不溶,因此制冷設(shè)備需使用耐腐蝕材料和專門的潤(rùn)滑油,而其他部分不必改動(dòng)。氨的易燃性和毒性限制了它在民用制冷中的推廣,因此只有解決了使用中的安全問(wèn)題,才能使氨這種制冷效果好,對(duì)大氣環(huán)境無(wú)影響的低成本制冷劑得到廣泛應(yīng)用。3氟烴的回收利用技術(shù)應(yīng)得到開(kāi)發(fā)(1)HCFC與HFC系列制冷劑的研究雖有很大進(jìn)展,且有一些已開(kāi)始使用,但存在的問(wèn)題依然很多。首先,這兩系列制冷劑仍是氟烴類產(chǎn)品,雖然它們對(duì)大氣環(huán)境的影響比CFC小得多,但仍有一些,在將來(lái)這些替代物的消耗量會(huì)增長(zhǎng)很快。如果無(wú)限制地排放這些氣體,到那時(shí),它們對(duì)臭氧耗減以及溫室效應(yīng)的作用將與現(xiàn)在的狀況不相上下。因此,在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的同時(shí),氟烴的回收和再生利用技術(shù)也應(yīng)得到開(kāi)發(fā)研究。其次,這些新產(chǎn)品的生產(chǎn)很困難,投資建廠耗資巨大,因此,產(chǎn)品價(jià)格普遍偏高。此外,這些替代品的應(yīng)用物性、長(zhǎng)期毒性評(píng)價(jià)以及與之相關(guān)的技術(shù)研究還存在大量的工作需要完成。(2)自然制冷劑良好的熱物性