1
第三节 制冷剂、载冷剂、冷冻机油
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、制冷剂 [Refrigerant]的性质
二、载冷剂的性质
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]的性质
[Secondary Refrigerant,Refrigerating Medium]
冷剂命名规则，冷剂标准沸点、溶水
性、溶油性、绝缘性等,ODP,GWP。
对冷冻机油的要求，使用、储存注意
事项。
2
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、制冷剂
在制冷装置内完成热力循环的工质。
1,制冷剂的种类和编号
(1) 无机化合物
(2) 饱和烃的卤化物 (氟利昂 )
(3) 碳氢化合物 (烃类 )
(4) 共沸制冷剂
(5) 非共沸制冷剂
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(1) 无机化合物 [Inorganic Compound]
R717
R744
R718
R7XX
无机化合物的分子量
编号
氨
二氧化碳
水
举例
4
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(2)饱和烃的卤化物 (氟利昂 [Freon])
R22
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2
编号
同分异构体
溴分子数，为 0,B可省略
R(m－ 1)(n+1)x(a,b…) Bz
举例
二氟一氯甲烷 (CHClF2)
二氟二氯甲烷 (CCl2F2)
[Halocarbon Refrigerants]
R12
5
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(3)碳氢化合物 (烃类 ) [Hydrocarbon]
R50
R170
R1150
R1270
编号 与氟利昂编号方法相同
举例 甲烷 (CH4)
乙烷 (C2H6)
R1+氟利昂编号方法编号
举例 乙烯 (C2H4)
丙烯 (C3H6)
烷烃类
烯烃类
请打开,1108制冷剂编号,swf,文件观看动画 (鼠标 单击 )
6
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(4) 共沸 (液体 )制冷剂 [Azeotropic Mixture Refrigerant]
= R152a/R12(26.2/73.8)
= R22/R115 (48.8/51.2)
质量百分比
组成 由两种或两种以上的制冷剂按一定的
比例混合而成，在气化或液化过程中，
蒸气成分与溶液 成分始终保持相同 ；
在既定压力下，发生相变时对应的 温
度保持不变 。
编号 R5XX
举例 R500R502
已经商品化的共沸混合物，依应用先后在
500序号中顺次地规定其识别编号。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(5) 非共沸 (液体 )制冷剂 [Nonazeoropic Mixture Refrigerant]
组成 由两种或两种以上的制冷剂按一定
的比例混合而成。在定压下气化或
液化过程中，蒸气成分与溶液 成分
不断变化,对应的 温度也不断变化 。
编号 R4XX
举例 R407c
R404a
已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在 400
序号中顺次地规定其识别编号。
R32/R125/R134a(23:25:52(%))
R125/R143a/R134a(44:52:4(%))
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第一阶段,从 1830年到 1930年，主要采取 NH3、
HCS,CO2、空气等作为制冷剂，有的有毒，有
的可燃，有的效率很低，主要出于安全性的考
虑，尽管使用了一百年之久，当出现了 CFCS和
HCFCS制冷剂后，还是当机立断，实现了重大
的第一次转轨。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第二阶段,从 1930年到 1990年，主要采用
CFCS和 HCFCS制冷剂。使用了 60年后，发现
这些制冷剂破坏臭氧层。出于环保的需要，不
得不被迫实现第二次转轨。
10
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第三阶段,从 1990年至今，进入以 HFCS制冷
剂为主的时期。
目前，国外有些专家担忧，会不会过了
若干年后，又发现 HFCS制冷有什么新的问题
，特别是由于 HFCS制冷剂的 GWP大都在
1000以上，又重蹈第二阶段经历了 60年之后
才发现释放了大量破坏臭氧层气体的错误。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于环保问题：
大气是地球上生命赖以生存的最重要的条件之一，
它是由几层空气组成的，其作 用就好比是一张过
滤器，除了能阻止太阳光的有害辐射外，还能防
止地球表面温度向太空散 发，这种作用称为 温室
效应 [Greenhouse Effect]，它是生命存在的必要条件。
但是因为空气的污染，一方面使得大气密集在地
球周围以至地表温度上升，导致了气候的变化；
另一方 面污染又使得大气臭氧层产生空洞，造成
地球直接暴露在太阳光的有害辐射之下。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
含氯的氟里昂 (CFC,HCFC)在高空分离出 Cl离
子，破坏臭氧层 [Ozone Layer]，使太阳光紫外线
失去对臭氧层的屏蔽作用。
对臭氧层破坏性的强弱用臭氧消耗潜能值
ODP[Ozone Depletion Potential]表示。产生温室效
应的影响大小用全球变暖潜能值 GWP[Global
Warming Potential]表示。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷空调行业界认为：应全面正确衡量制冷剂对全球气
候变化的影响，除了制冷剂的 GWP值外，空调制冷系
统将会以另一种方式对全球变暖起作用，即由于这些系
统均需依靠来自电力或化石燃料的消耗来维持运行，而
煤、石油和天然气燃料生产电力时都产生 CO2，因而也
会对全球变暖起作用。
因此，提出了 变暖影响总当量 TEWI[Total Equivalent
Weight Impress]的指标，它考虑了这两种主要方式，也
就是制冷剂排放的直接效应和能源利用引起的间接效应。
直接效应取决于制冷剂的 GWP值、气体释放量和考虑
的时间框架长度，间接效应取决于这种空调制冷系统的
效率以及能源来自何处。
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国际上对各类制冷剂的使用规定
CFC,1996年禁用，发展中国家到 2006年
HCFC,2016年冻结在 2015年的水平，，
工业化国家 2020(其它国家 2040)年禁用。
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中国最终淘汰消耗臭氧层物质 (ODS)时间表
家电行业, 1999年实现 40%新生产冰箱、冷柜的替代； 2003
年完成 70%新生产冰箱、冷柜的替代；
汽车空调行业, 自 2001年 12月 31日起禁止所有新空调车中使
用 CFC-12，并逐步削减在用车的 CFC消费量。 2009年后只允
许使用回收的 CFC。
工商制冷行业, 透平式制冷机生产在 2003年停止 CFC-11/12的
新灌装； 2010年停止 CFC-11/12维修补充的再灌装。
泡沫行业, 2005年前完成 PSPE挤出泡沫和 PU垂直 /水平泡沫工
艺中使用的 ODS替代； 2007年前完成 PU板材、管材泡沫工艺
中使用 ODS替代； 2010年前实现 PU喷涂和箱式工艺中使用的
ODS替代。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
21世纪绿色环保制冷剂的展望
1,HFC类制冷剂的实用化
适用于 HFC制冷剂的脂类油 (POE)，价格昂贵，润滑
性较差，特别是吸水性和水解性强，凡 POE油含水量
大于 500～ 1 000ppm的，多半要失败。由于 POE油是
一种比制冷剂更好的溶剂，因此必须小心选择所使
用的材料、加工过程用的切屑油和清洗液等流体，
否则由于与制冷剂 /油的化学反应，会形成腊状物质，
造成膨胀装置的堵塞。今后的展望是进一步开发高
稳定性的 POE油； PVE油由于有优良的润滑性和的水
解性，也有待开发。
改进设备设计，提高能效是必然趋势。通过能
效的提高，可减轻或抵消由于 HFC排放引起的温室
效应。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
21世纪绿色环保制冷剂的展望
2,天然制冷剂的推广与实用化
NH3是一种传统工质，其优点是 ODP=0,GWP=0、
价格廉、能效高、传热性能好、易检漏、含水量余地大、
管径小，但其毒性需认真对待，今后必须找到更好的安
全办法。但其油溶性、与某些材料不容性、高的排气温
度等问题也需合理解决。 NH3会有更大的空调市场份额。
CO2优点也是 ODP=0,GWP值为 1。主要问题是其
临界温度低 (31℃ )，因此能效低，而且它是一种高压制
冷剂，系统的压力较现有的制冷剂高很多。 CO2制冷剂
可能应用的领域有以下三个方面。第一是 CO2超临界循
环的汽车空调。第二是 CO2热泵热水加热器。第三是在
复叠式制冷系统中,CO2用作低压级制冷剂，高压级用
NH3或 HFC-134a作制冷剂。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
21世纪绿色环保制冷剂的展望
3,新一代替代工质的开发与实用化
从热力学角度说，新的高效、绿色环保制冷
剂，必须具有高的临界温度和低的液相摩尔
热容。
总之，为了适应环保的要求,21世纪制冷空
调行业的发展方向是：绿色环保，高效节能，
减少排放，加强回收，研究开发。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
常用制冷剂及其性质
对制冷剂的一般要求：
1.适当的压力比 (蒸发对应的压力大于 1atm)，以
防空气漏入系统。
2.临界温度 [Critical Temperature]要高。
3.使用大中型活塞式压缩机 [Reciprocating Comp.]，
冷剂的 q0和 qv应大；小型机 (离心式 [Centrifugal
Comp.])小尺寸不易制造,q0和 qv应小 。
4,w0和 wv应小，循环效率要高。
5.压缩终了温度不能太高 (润滑恶化、冷剂分解 )。
[Decompound]
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
6,粘度和比重小 (流阻 )。
7,放热系数大 (减小换热器体积 )。
8,化学稳定性和热稳定性好。
9,不易燃爆，对人体、食品和环境无害。 (毒性
分 6级,6级毒性最小 )(氟里昂遇到明火产生
光气 (COCl2))
10,价格低廉，易于补给。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
常用制冷剂及其性质
CCl4(R10)
CH4 (R50) CF4 (R14)
可燃性增大
氯氟烃 CFC
氢氟烃 HFC
含氢氯氟烃
HCFC
Chlorine,氯
Fluorine,氟
Carbon,碳
Hydrogen,氢
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
CCl3 CCl3(R110)
CH3 CH3(R170) CF3 CF3(R116)
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂 R22 R12 R134a R717
分子式 CHClF2 CCl2F2 CH2FCF3 NH3
分子量 68.48 120.0 102.0 17.03
标注大气压沸点 (oC) － 40.8 － 29.8 － 26.5 － 33.4
临界温度 (oC) 96 112 100.6 132.4
临界压力 (MPa) 4.963 4.12 3.94 1.32
液体密度 (kg/m3)(25 Oc) 1193.5 1309 1206 602.7
液体比热 (kg/kgK)(25 oC) 1.25 0.971 1.189 4.35
蒸气定压比热 (kg/kgK)(25 oC) 0.731 0.615 0.791 3.19
标准沸点气化潜热 kJ/kg 233.7 165.3 219.8 1368
凝固点 (oC) － 160 － 155 － 101.0 － 77.7
饱和压力 MPa － 15 oC
+ 30 oC
0.299 0.182 0.164 0.236
1.201 0.743 0.771 1.167
+ 30 oC/ － 15 oC压力差 0.895 0.561 0.607 0.931
+ 30 oC/ － 15 oC压力比 4.04 4.08 4.7 4.94
比容 m3/kg (－ 15 oC) 0.078 0.093 0.120 0.508
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制冷剂 R404a R407c
替代目标 R505,R22 R505,R22
分子量 94.71 86.2
沸点 (1atm) -47.4 -43.56
液体密度 (250C) kg/cm2 1048 1134
蒸气压力 (kPa) 1255 1174
液体比热 (250C)(kJ/kgK) 1.54 1.54
蒸发潜热 (1atm
250C)(kJ/kgK) 0.867 0.829
液体热导 (250C)(W/mK) 0.0683 0.0819
临界温度 (0C) 72.1 86.74
临界压力 (kPa) 3732 4619
ODP 0 0
GWP 3260 1526
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
分子量 94.85 正常沸点 ℃ -45.48
临界温度 ℃ 93.10 临界压力 MPa 4.51
25℃ 汽化潜热 153.4
25℃ 密
度 kg/m3
饱和液 1155.0 25℃ 定压比
热容
KJ/KG.K
饱和液 1.37
饱和气 59.79 饱和气 1.06
导热系
数
mW/M.k
25℃ 饱
和液 74.51
粘度 MPa.s
25℃ 饱和
液 0.1576
-20℃
饱和气 9.568
-20℃ 饱
和气 0.01093
臭氧破坏潜能值 0.02 全球变暖系数值 <1850
THR04 (清华 4号 )用途, R502的替代物
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
R12溶水性差，极易发生 冰塞 [Freeze Up](低温
工况下游离水在膨胀阀等流道狭窄处结冰，
导致系统堵塞的故障。 )
R22溶水性强于 R12,不易发生 冰塞。
R717溶水性极强，不发生 冰塞。
溶水性：
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
溶油性：
R12与油互溶 (液、气态 )
R22条件性溶油 (>8?C易溶,<8?C不易溶 )。
R717微溶于油。
R134a难溶普通滑油，使用专用油。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
禁用材料：
R22天然橡胶 ?氯丁橡胶、丁基橡胶
R717锌、铜及合金 (磷青铜除外 )
R134a普通橡胶 ?氢化丁橡胶、氯化橡胶
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
二、载冷剂 [Secondary Refrigerant,Refrigerating Medium]
在 间接制冷系统 中用以传递冷量的中间介质
要求
(1) 比热大
(2) 导热系数大
(3) 粘度低
(4) 凝固点与使用温度范围相适应
(5) 腐蚀性小
(6) 无毒、不燃、不爆
(7) 化学稳定性好
(8) 价格低廉
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
水, 用于大型空调制冷系统中
盐水溶液 液体 冰与液体 盐与液体 固体
析冰线
析盐线
共晶浓度
共晶点
A-B-E
G-E
E?
E
A A’
F
G
E
C1
B
CC2
Dt
E
tC
tB
0
x1 x2
m1 m2
t
1? E? 2? ?
乙二醇 (CH2OH·CH2OH)水溶液
NaCl水溶液
CaCl2水溶液
MgCl2水溶液
合理选择浓度
注意防腐蚀
定期测定比重
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]
作用
润滑 [Lubrication]
密封 [Sealing]：渗入各摩擦件表面阻止制冷
剂泄漏。
冷却 [Cooling]：带走摩擦热，降低排气温度。
能量调节 [Capacity Control]：在多缸压缩机中，
控制卸载机构。
降低噪音 [Noise Reduction]
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]
要求
1,凝固点至少比最低蒸发温度低 2.5oC，以免凝固。
2,闪点应比最高排气温度高 15~30oC。
3,具有适当的粘度，主要是为满足密封的要求。
4,含水量低，以免冰塞、腐蚀或产生镀铜现象。
5,全封闭式和半封闭式压缩机的润滑油要求电绝
缘性好。
6,酸值低、抗腐蚀性好、灰分及机械杂质含量少。
[Freezing Point]
[Flash Point]
[Viscosity]
[Copperize][Hermetic Compressor]
[Semi-hermetic Compressor]
[Acid Number] [Ash Content]
[Mechanical Impurity]
镀铜现象,在压缩机的阀片、活塞销、气缸壁等
零件表面形成铜原子沉积层的现象。是压缩机具
有铜材料的零部件并用 R12且含水时，产生分解
反应和腐蚀作用所产生的。使铜质零件表面产生
缺陷而缩短寿命，并使密封不良。
第三节 制冷剂、载冷剂、冷冻机油
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、制冷剂 [Refrigerant]的性质
二、载冷剂的性质
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]的性质
[Secondary Refrigerant,Refrigerating Medium]
冷剂命名规则，冷剂标准沸点、溶水
性、溶油性、绝缘性等,ODP,GWP。
对冷冻机油的要求，使用、储存注意
事项。
2
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
一、制冷剂
在制冷装置内完成热力循环的工质。
1,制冷剂的种类和编号
(1) 无机化合物
(2) 饱和烃的卤化物 (氟利昂 )
(3) 碳氢化合物 (烃类 )
(4) 共沸制冷剂
(5) 非共沸制冷剂
3
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(1) 无机化合物 [Inorganic Compound]
R717
R744
R718
R7XX
无机化合物的分子量
编号
氨
二氧化碳
水
举例
4
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(2)饱和烃的卤化物 (氟利昂 [Freon])
R22
分子式 CmHnFxClyBrz n+ x+ y+ z = 2m+2
编号
同分异构体
溴分子数，为 0,B可省略
R(m－ 1)(n+1)x(a,b…) Bz
举例
二氟一氯甲烷 (CHClF2)
二氟二氯甲烷 (CCl2F2)
[Halocarbon Refrigerants]
R12
5
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(3)碳氢化合物 (烃类 ) [Hydrocarbon]
R50
R170
R1150
R1270
编号 与氟利昂编号方法相同
举例 甲烷 (CH4)
乙烷 (C2H6)
R1+氟利昂编号方法编号
举例 乙烯 (C2H4)
丙烯 (C3H6)
烷烃类
烯烃类
请打开,1108制冷剂编号,swf,文件观看动画 (鼠标 单击 )
6
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(4) 共沸 (液体 )制冷剂 [Azeotropic Mixture Refrigerant]
= R152a/R12(26.2/73.8)
= R22/R115 (48.8/51.2)
质量百分比
组成 由两种或两种以上的制冷剂按一定的
比例混合而成，在气化或液化过程中，
蒸气成分与溶液 成分始终保持相同 ；
在既定压力下，发生相变时对应的 温
度保持不变 。
编号 R5XX
举例 R500R502
已经商品化的共沸混合物，依应用先后在
500序号中顺次地规定其识别编号。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
(5) 非共沸 (液体 )制冷剂 [Nonazeoropic Mixture Refrigerant]
组成 由两种或两种以上的制冷剂按一定
的比例混合而成。在定压下气化或
液化过程中，蒸气成分与溶液 成分
不断变化,对应的 温度也不断变化 。
编号 R4XX
举例 R407c
R404a
已经商品化的非共沸混合物，依应用先后在 400
序号中顺次地规定其识别编号。
R32/R125/R134a(23:25:52(%))
R125/R143a/R134a(44:52:4(%))
8
船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第一阶段,从 1830年到 1930年，主要采取 NH3、
HCS,CO2、空气等作为制冷剂，有的有毒，有
的可燃，有的效率很低，主要出于安全性的考
虑，尽管使用了一百年之久，当出现了 CFCS和
HCFCS制冷剂后，还是当机立断，实现了重大
的第一次转轨。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第二阶段,从 1930年到 1990年，主要采用
CFCS和 HCFCS制冷剂。使用了 60年后，发现
这些制冷剂破坏臭氧层。出于环保的需要，不
得不被迫实现第二次转轨。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷剂综述
制冷的发展经历了三个阶段：
第三阶段,从 1990年至今，进入以 HFCS制冷
剂为主的时期。
目前，国外有些专家担忧，会不会过了
若干年后，又发现 HFCS制冷有什么新的问题
，特别是由于 HFCS制冷剂的 GWP大都在
1000以上，又重蹈第二阶段经历了 60年之后
才发现释放了大量破坏臭氧层气体的错误。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于环保问题：
大气是地球上生命赖以生存的最重要的条件之一，
它是由几层空气组成的，其作 用就好比是一张过
滤器，除了能阻止太阳光的有害辐射外，还能防
止地球表面温度向太空散 发，这种作用称为 温室
效应 [Greenhouse Effect]，它是生命存在的必要条件。
但是因为空气的污染，一方面使得大气密集在地
球周围以至地表温度上升，导致了气候的变化；
另一方 面污染又使得大气臭氧层产生空洞，造成
地球直接暴露在太阳光的有害辐射之下。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
含氯的氟里昂 (CFC,HCFC)在高空分离出 Cl离
子，破坏臭氧层 [Ozone Layer]，使太阳光紫外线
失去对臭氧层的屏蔽作用。
对臭氧层破坏性的强弱用臭氧消耗潜能值
ODP[Ozone Depletion Potential]表示。产生温室效
应的影响大小用全球变暖潜能值 GWP[Global
Warming Potential]表示。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
制冷空调行业界认为：应全面正确衡量制冷剂对全球气
候变化的影响，除了制冷剂的 GWP值外，空调制冷系
统将会以另一种方式对全球变暖起作用，即由于这些系
统均需依靠来自电力或化石燃料的消耗来维持运行，而
煤、石油和天然气燃料生产电力时都产生 CO2，因而也
会对全球变暖起作用。
因此，提出了 变暖影响总当量 TEWI[Total Equivalent
Weight Impress]的指标，它考虑了这两种主要方式，也
就是制冷剂排放的直接效应和能源利用引起的间接效应。
直接效应取决于制冷剂的 GWP值、气体释放量和考虑
的时间框架长度，间接效应取决于这种空调制冷系统的
效率以及能源来自何处。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
国际上对各类制冷剂的使用规定
CFC,1996年禁用，发展中国家到 2006年
HCFC,2016年冻结在 2015年的水平，，
工业化国家 2020(其它国家 2040)年禁用。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
中国最终淘汰消耗臭氧层物质 (ODS)时间表
家电行业, 1999年实现 40%新生产冰箱、冷柜的替代； 2003
年完成 70%新生产冰箱、冷柜的替代；
汽车空调行业, 自 2001年 12月 31日起禁止所有新空调车中使
用 CFC-12，并逐步削减在用车的 CFC消费量。 2009年后只允
许使用回收的 CFC。
工商制冷行业, 透平式制冷机生产在 2003年停止 CFC-11/12的
新灌装； 2010年停止 CFC-11/12维修补充的再灌装。
泡沫行业, 2005年前完成 PSPE挤出泡沫和 PU垂直 /水平泡沫工
艺中使用的 ODS替代； 2007年前完成 PU板材、管材泡沫工艺
中使用 ODS替代； 2010年前实现 PU喷涂和箱式工艺中使用的
ODS替代。
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21世纪绿色环保制冷剂的展望
1,HFC类制冷剂的实用化
适用于 HFC制冷剂的脂类油 (POE)，价格昂贵，润滑
性较差，特别是吸水性和水解性强，凡 POE油含水量
大于 500～ 1 000ppm的，多半要失败。由于 POE油是
一种比制冷剂更好的溶剂，因此必须小心选择所使
用的材料、加工过程用的切屑油和清洗液等流体，
否则由于与制冷剂 /油的化学反应，会形成腊状物质，
造成膨胀装置的堵塞。今后的展望是进一步开发高
稳定性的 POE油； PVE油由于有优良的润滑性和的水
解性，也有待开发。
改进设备设计，提高能效是必然趋势。通过能
效的提高，可减轻或抵消由于 HFC排放引起的温室
效应。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
21世纪绿色环保制冷剂的展望
2,天然制冷剂的推广与实用化
NH3是一种传统工质，其优点是 ODP=0,GWP=0、
价格廉、能效高、传热性能好、易检漏、含水量余地大、
管径小，但其毒性需认真对待，今后必须找到更好的安
全办法。但其油溶性、与某些材料不容性、高的排气温
度等问题也需合理解决。 NH3会有更大的空调市场份额。
CO2优点也是 ODP=0,GWP值为 1。主要问题是其
临界温度低 (31℃ )，因此能效低，而且它是一种高压制
冷剂，系统的压力较现有的制冷剂高很多。 CO2制冷剂
可能应用的领域有以下三个方面。第一是 CO2超临界循
环的汽车空调。第二是 CO2热泵热水加热器。第三是在
复叠式制冷系统中,CO2用作低压级制冷剂，高压级用
NH3或 HFC-134a作制冷剂。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
21世纪绿色环保制冷剂的展望
3,新一代替代工质的开发与实用化
从热力学角度说，新的高效、绿色环保制冷
剂，必须具有高的临界温度和低的液相摩尔
热容。
总之，为了适应环保的要求,21世纪制冷空
调行业的发展方向是：绿色环保，高效节能，
减少排放，加强回收，研究开发。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
常用制冷剂及其性质
对制冷剂的一般要求：
1.适当的压力比 (蒸发对应的压力大于 1atm)，以
防空气漏入系统。
2.临界温度 [Critical Temperature]要高。
3.使用大中型活塞式压缩机 [Reciprocating Comp.]，
冷剂的 q0和 qv应大；小型机 (离心式 [Centrifugal
Comp.])小尺寸不易制造,q0和 qv应小 。
4,w0和 wv应小，循环效率要高。
5.压缩终了温度不能太高 (润滑恶化、冷剂分解 )。
[Decompound]
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
6,粘度和比重小 (流阻 )。
7,放热系数大 (减小换热器体积 )。
8,化学稳定性和热稳定性好。
9,不易燃爆，对人体、食品和环境无害。 (毒性
分 6级,6级毒性最小 )(氟里昂遇到明火产生
光气 (COCl2))
10,价格低廉，易于补给。
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常用制冷剂及其性质
CCl4(R10)
CH4 (R50) CF4 (R14)
可燃性增大
氯氟烃 CFC
氢氟烃 HFC
含氢氯氟烃
HCFC
Chlorine,氯
Fluorine,氟
Carbon,碳
Hydrogen,氢
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
CCl3 CCl3(R110)
CH3 CH3(R170) CF3 CF3(R116)
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制冷剂 R22 R12 R134a R717
分子式 CHClF2 CCl2F2 CH2FCF3 NH3
分子量 68.48 120.0 102.0 17.03
标注大气压沸点 (oC) － 40.8 － 29.8 － 26.5 － 33.4
临界温度 (oC) 96 112 100.6 132.4
临界压力 (MPa) 4.963 4.12 3.94 1.32
液体密度 (kg/m3)(25 Oc) 1193.5 1309 1206 602.7
液体比热 (kg/kgK)(25 oC) 1.25 0.971 1.189 4.35
蒸气定压比热 (kg/kgK)(25 oC) 0.731 0.615 0.791 3.19
标准沸点气化潜热 kJ/kg 233.7 165.3 219.8 1368
凝固点 (oC) － 160 － 155 － 101.0 － 77.7
饱和压力 MPa － 15 oC
+ 30 oC
0.299 0.182 0.164 0.236
1.201 0.743 0.771 1.167
+ 30 oC/ － 15 oC压力差 0.895 0.561 0.607 0.931
+ 30 oC/ － 15 oC压力比 4.04 4.08 4.7 4.94
比容 m3/kg (－ 15 oC) 0.078 0.093 0.120 0.508
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制冷剂 R404a R407c
替代目标 R505,R22 R505,R22
分子量 94.71 86.2
沸点 (1atm) -47.4 -43.56
液体密度 (250C) kg/cm2 1048 1134
蒸气压力 (kPa) 1255 1174
液体比热 (250C)(kJ/kgK) 1.54 1.54
蒸发潜热 (1atm
250C)(kJ/kgK) 0.867 0.829
液体热导 (250C)(W/mK) 0.0683 0.0819
临界温度 (0C) 72.1 86.74
临界压力 (kPa) 3732 4619
ODP 0 0
GWP 3260 1526
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
分子量 94.85 正常沸点 ℃ -45.48
临界温度 ℃ 93.10 临界压力 MPa 4.51
25℃ 汽化潜热 153.4
25℃ 密
度 kg/m3
饱和液 1155.0 25℃ 定压比
热容
KJ/KG.K
饱和液 1.37
饱和气 59.79 饱和气 1.06
导热系
数
mW/M.k
25℃ 饱
和液 74.51
粘度 MPa.s
25℃ 饱和
液 0.1576
-20℃
饱和气 9.568
-20℃ 饱
和气 0.01093
臭氧破坏潜能值 0.02 全球变暖系数值 <1850
THR04 (清华 4号 )用途, R502的替代物
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
R12溶水性差，极易发生 冰塞 [Freeze Up](低温
工况下游离水在膨胀阀等流道狭窄处结冰，
导致系统堵塞的故障。 )
R22溶水性强于 R12,不易发生 冰塞。
R717溶水性极强，不发生 冰塞。
溶水性：
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
溶油性：
R12与油互溶 (液、气态 )
R22条件性溶油 (>8?C易溶,<8?C不易溶 )。
R717微溶于油。
R134a难溶普通滑油，使用专用油。
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
关于制冷剂的其他详细特性请参阅教材，下
面介绍溶水性、溶油性、禁用材料：
禁用材料：
R22天然橡胶 ?氯丁橡胶、丁基橡胶
R717锌、铜及合金 (磷青铜除外 )
R134a普通橡胶 ?氢化丁橡胶、氯化橡胶
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
二、载冷剂 [Secondary Refrigerant,Refrigerating Medium]
在 间接制冷系统 中用以传递冷量的中间介质
要求
(1) 比热大
(2) 导热系数大
(3) 粘度低
(4) 凝固点与使用温度范围相适应
(5) 腐蚀性小
(6) 无毒、不燃、不爆
(7) 化学稳定性好
(8) 价格低廉
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
水, 用于大型空调制冷系统中
盐水溶液 液体 冰与液体 盐与液体 固体
析冰线
析盐线
共晶浓度
共晶点
A-B-E
G-E
E?
E
A A’
F
G
E
C1
B
CC2
Dt
E
tC
tB
0
x1 x2
m1 m2
t
1? E? 2? ?
乙二醇 (CH2OH·CH2OH)水溶液
NaCl水溶液
CaCl2水溶液
MgCl2水溶液
合理选择浓度
注意防腐蚀
定期测定比重
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]
作用
润滑 [Lubrication]
密封 [Sealing]：渗入各摩擦件表面阻止制冷
剂泄漏。
冷却 [Cooling]：带走摩擦热，降低排气温度。
能量调节 [Capacity Control]：在多缸压缩机中，
控制卸载机构。
降低噪音 [Noise Reduction]
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船舶辅机 ?第 11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
三、冷冻机油 [Refrigeration Oil]
要求
1,凝固点至少比最低蒸发温度低 2.5oC，以免凝固。
2,闪点应比最高排气温度高 15~30oC。
3,具有适当的粘度，主要是为满足密封的要求。
4,含水量低，以免冰塞、腐蚀或产生镀铜现象。
5,全封闭式和半封闭式压缩机的润滑油要求电绝
缘性好。
6,酸值低、抗腐蚀性好、灰分及机械杂质含量少。
[Freezing Point]
[Flash Point]
[Viscosity]
[Copperize][Hermetic Compressor]
[Semi-hermetic Compressor]
[Acid Number] [Ash Content]
[Mechanical Impurity]
镀铜现象,在压缩机的阀片、活塞销、气缸壁等
零件表面形成铜原子沉积层的现象。是压缩机具
有铜材料的零部件并用 R12且含水时，产生分解
反应和腐蚀作用所产生的。使铜质零件表面产生
缺陷而缩短寿命，并使密封不良。
