“无氟冰箱”其实都有氟[教育]

“无氟冰箱”其实都有氟[教育] “无氟冰箱”其实都有氟 张曙光 (浙江邮电职业技术学院通信电源教研室) 摘要:了解制冷剂在制冷设备中的应用、发展;常见制冷剂的类型;制冷剂影响环保的原因;及为什么“无氟冰箱”都有氟。 关键词:制冷剂、氟利昂、环保、无氟冰箱。 实现机械制冷需要用一定的机器和设备，这些机器和设备的总和称为制冷机。在制冷系统中，完成制冷循环以实现制冷的工质，称为制冷剂或称制冷工质。通常所说的制冷剂，实指蒸气制冷所用的工质。它是一种化学物质，在冰箱或空调器制冷系统中，通过物态的变化，起到传递热量的作用。如制冷剂在蒸发器内吸取被冷却物质(如房间内空气)的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给外界空气或冷却水，凝结为液体，制冷压缩机作为制冷系统的动力，促使制冷系统中的制冷剂不断循环流动。 近些年来空调器、电冰箱技术的不断进步，生产厂家在激烈的市场竟争下，使空调、冰箱不断以新的面貌出现。有些厂商为了争夺自己的市场份额，频频在广告媒体上亮出了无氟空调器、绿色空调器、无氟冰箱等。说得消费者云里雾里。在此，笔者根据所学知识及个人理解作一些解释。 随着制冷技术的进展，早期曾使用过的制冷剂有二氧化硫、氨、氯甲烷和二氧化碳等，现在除氨还在继续使用外，其它几种已很少使用。20世纪曾提出用氢化合物作为制冷剂，但由于它们具有较强的燃烧和爆炸性，仅在石油化工及天然气工业中得到应用。1930年以后各种氟利昂相继被应用，由于其不燃烧、毒性小、腐蚀性小、分子量大和排气温度低等特点，应用日益广泛，在很多场合取代了其它制冷剂。以氟利昂的互溶性为基础，1950年以后，人们组成了多种共沸混合制冷剂和非共沸混合制冷剂，将制冷剂的应用提高到了一个新的阶段。氟利昂及其混合物的应用，大大地促进了制冷技术的发展。现在，制冷剂的应用仍在发展之中，新的品种不断出现，一些老的品种逐渐被淘汰。 当前，能用作制冷剂的工质有80多种。为了称谓和书写的方便，国家GB7778—87规定了制冷剂的编号示方法，使每种制冷剂有一个特定的编号。 对制冷剂进行编号，最早是从氟利昂开始的。氟利昂是烷烃的卤族元素衍生物，即用氟、氯、溴等元素，部分地或全部地取代了烷烃中的氢而生成的化合物，故也称卤代烃或氟氯烷。氟利昂的编号是根据化合物的结构确定的。烷烃的分子通式为 CH m2m+2 其中m为烷烃中碳元素的原子数。例如甲烷的分子式为CH4，乙烷的分子式为C2H6等。因而氟利昂的分子通式可以表示为 CHClFBr mnxyz (n + x + y + z = 2m + 2) 其中n、x、y、z分别为氟利昂中氢、氯、氟、溴等元素的原子数。氟利昂的编号是规定用字母R和随后的数字(m-1) (n+1) (y) B(z) 组成，而且当(m-1)=0时不写出，z=0时字母B省略。例如由甲烷衍生物的氟利昂有 CClF——R11(三氯氟甲烷)， 3 CClF——R12(二氯二氟甲烷)，22 CHClF——R22(氯二氟甲烷); 2 由乙烷衍生的氟利昂有 CClFCClF——R113(三氯三氟乙烷)，22 CHClCF——R123(二氯三氟乙烷);3 根据上述规定，乙烷系氟利昂的同分异构体，都具有相同的编号。为区别起见，规定对最对称的一种数字后不带任何符号，而随意不对称性的增加，在数字后附加a、b、c等。例如 CHCClF——R142b(氯二氟乙烷)32 CHFCHF——R134a(四氟乙烷)22 CHCHF——R152a(二氟乙烷) 32 氟利昂的某些牌号被禁用，是因为它们分子中的氯原子对大气臭氧层有破坏作用。科学研究发现氟利昂家族中含氯原子多而不含氢原子的一类氟利昂(R11、R12、R13等)对大气层有破坏作用，它们曾大量用作电冰箱的制冷剂。根据《保护臭氧层维也纳》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利议定书》，此类氟利昂将被禁用，其时间表为:发达国家于1996年停止生产该制冷剂;发展中国家于2010年停止生产。我国加入上述两个国际约定后，曾作出规划，准备在2005年淘汰此类制冷剂，比发展中国家的时间表提早了5年。 氟利昂中的第二类称氢氯氟烃，由于它含氢，含氯相对较少，因此对臭氧层的破坏作用较小，称为过渡型制冷剂，如氟利昂21、22(即R21、R22)等，目前可以继续使用，到2020年再制定控制日程表。R22是大、中、小型空调设备理想的制冷剂，在今后20年时间仍可不受限制地使用。 氟利昂中的第三类是氢氟烃，它不含氯元素，对臭氧层无破坏作用，是替代第一类氟利昂的新型制冷剂，倍受人们的关注和重视。其中134a(R134a)已比较成熟，现已部份替代R12应用在电冰箱中。但它的缺点是蒸发潜热小、不溶于润滑油。还有R152a及R152a与R12的混合物，也已用于国产电冰箱的批量生产中。但到目前为止，各国研究开发的新型制冷剂，除了环保性能以外，还没有全面优于R12的，可以说全世界还没有找到一种理想的替代制冷剂。 无氟空调器、无氟电冰箱应指不采用氟利昂为制冷剂的空调器和电冰箱，目前市场上几乎还没有。国内市场上出现的“无氟空调器”和“无氟电冰箱”，实际上是替代氟利昂12(R12)的氟利昂134a(R134a)或氟利昂152a(R152a) ，它们的分子式是CHFCHF(四22氟乙烷)CHCHF(二氟乙烷)，显然，都是氟利昂的一族，都有“氟”。32 其实，破坏臭氧层的是氯原子，此类制冷剂由于没有氯原子，对臭氧层无破坏、很少有危害。可称得上是环保冰箱和绿色空调。但不知何时大家都把它叫做无氟冰箱，使人迷惑不解，使人们误认为破坏臭氧层的是氟原子，而真正的凶手氯原子却逍遥法外，为后人造成不应有的糊涂概念。 R22用作空调器的制冷剂其突出优点是制冷量大，它的单位容积制冷量大，因此采用R22作为空调器的制冷剂有利于减小空调器的重量和体积。由于新型制冷剂R134a的性能与R12接近，替代R12后已成功地用在电冰箱中。那么R134a为什么不替代R22用到空调器中呢,其原因有二个:一个是R22近20年还不被限制使用，也就是说它对环保基本无害，可以继续使用;二是R134a的单位容积制冷量比R22小，蒸发潜热小，使用于空调器中会大大增加空调的体积和重量。到目前为止，还没有一种合适的制冷剂能替代R22，因此采用R22为制冷剂的空调仍为当今市场的主流，消费者根本不用去购买所谓的“无氟空调器”，实际上上面所说“无氟空调器”其实都有氟。