C02制冷特性和应用分析

C02制冷特性和应用分析

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1，2华商国际工程工程有限公司北京100069；3.乐金电子（中国）有限公司北京100022

摘要：在保护环境和生产安全的双重压力下，二氧化碳作为一种天然工质，重新受到大家的重视。对于CO2复叠式制冷系统和跨临界制冷系统的研究已经成为行业热点，越来越多的建设单位，在新建或者改建工程中，开始考虑使用CO2，尤其是在工业制冷、食品冷冻冷藏项目中。CO2跨临界循环在汽车空调，热泵热水机和制冷空调上也逐步开始应用。

关键词：二氧化碳；复叠；跨临界；应用

制冷技术在我们的生产生活中的作用不言而喻,目前制冷技术普遍使用的制冷剂主要是氟利昂和氨，氟利昂对大气臭氧层和全球变暖有不利影响，保护环境，实现氟利昂制冷剂的替代成为全世界共同关注的问题。现在一种普遍的观点是使用自然工质。氨作为自然工质，在制冷应用中表现出的良好特性有目共睹，但是氨制冷剂由于使用不当导致安全事故时有发生，各个地方对氨的使用、监督越来越严格。在这种形势下，二氧化碳以其良好的环保特性、优良的传热特性和相当大的单位容积制冷量等优点，目前己被视作未来发展不可或缺的环保节能制冷剂。

1二氧化碳热力学特性

在常温常压下，二氧化碳是无色无味的气体，从对环境的影响来看，CO2是除水和空气以外，与环境最为友善的制冷工质。CO2的ODP=0，GWP仅为1，比任何HFCs和HCFCs物质都小，如果是利用原本要排入大气中的CO2，则可以认为对全球变暖无影响。CO2中碳元素已经处于最高化合价,即使在高温下也不会分解产生有害气体,具有非常稳定的化学性质；不传播火焰，安全无毒；汽化潜热大，相同制冷量时可以减少制冷剂的充注量；单位容积制冷量大，可以减小压缩机尺寸；0℃时其饱和液体的运动黏度只有氨的5.2%，这样可以提高它的流速，但压降不会太大；表面张力小，CO2的导热系数高，而且液体密度和蒸气密度的比值小，节流后各回路间制冷剂的分配比较均匀，改善传热效果，可以进一步减小部件和系统的尺寸和质量；易获取并且价格低廉，堪称为理想的天然制冷剂。临界温度为31.1℃，因此能效低，临界压力为7.38MPa，这也成为CO2应用中最大的弊病，系统必须具备高承压能力、高可靠性等特点，继而导致系统的造价较高。

CO2与水混合时呈弱酸性,会腐蚀碳钢等普通金属,但不腐蚀不锈钢和铜类金属。

CO2的物性参数以及它与其他常用制冷剂的性能比较见表1。

3CO2复叠式制冷循环的应用

CO2应用于复叠式制冷循环，是作为低温制冷剂，也就是参与上述子系统Ⅱ中沸点较低的制冷剂循环，高温制冷剂目前采用比较多的是NH3。NH3/CO2复叠式制冷系统广泛应用于食品、化工、医药、酿酒、建筑、矿产、纺织、机械、航空航天等需要实现人工制冷的领域，由于CO2无毒无害，化学性质稳定，如果发生重大泄露事件，只会有部分干冰生成，干冰升华后变为蒸气，不会造成危害，因此十分适合在食品冷链中应用，特别是水产品加工、肉类加工、冰激凌及乳制品生产加工、远洋渔船等低温冷藏及速冻系统。NH3/CO2复叠式制冷系统在欧美早已经有了实际应用，如瑞士雀巢公司，美国冷库公司等改造或者新建的大型冷库中。国内目前也开始有不少实际工程应用，比如北京顺义某熟食制冷系统速冻空调安装工程，广州某冷库项目等。

4CO2跨临界制冷循环的应用

由于传统汽车空调的氟利昂泄露，占到制冷装置CFCs总排放量的60%，CO2作为环保工质，即便泄露，也不会对环境造成影响，因此，CO2跨临界循环最开始的应用就是在汽车空调系统。另外，由于CO2在高温侧具有很大的温度变化（约80~100℃），CO2的放热过程适宜于热泵的制热运行和热泵热水机的运行，CO2在热泵系统应用发展很快。而CO2由于临界点低，用在制冷空调上常为跨临界过程的单级压缩机制冷系统。

5总结.

二氧化碳作为制冷工质能够被有效应用在空调制冷系统等领域，针对现阶段的发展状态来说，在冷冻冷藏、汽车空调以及热泵等领域具有一定的应用前景。

参考文献

[1].谢英柏，孙刚磊;宗露香;靳光亚;;环保型CO2跨临界带膨胀机制冷循环性能研究[J];环境科学与技术;2010年03期.

[2].李先碧，冯雅康；二氧化碳跨临界循环制冷的开发与研究进展[J]；制冷与空调；2008年02期.

[3].刘杨，臧润清；NH3/CO2复叠式制冷系统概述[J]；制冷与空调；2010年02期.

[4].马飙，冀兆良；CO2制冷剂的应用研究现状及发展前景[J]；制冷；2012年03期.