氟利昂危机与制冷技术革命.pdf

第5卷第4期1995年12月
天津师大学报(门然科学版)
Vol.15No.4195.12
JOURNAL OF TIANJIN NORMAL UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION
氟利昂危机与制冷技术革命
永増
刘诚华
史莲芳
(天津帅范大学物理系)
止∴铁骼帅范学校)
摘要本文论述了氡利昂的作用及对生忐环境的影响,探讨了制冷剂的更新与制冷技术
发展方向
关键词工质破坏奥氧层的潜能値ODP臭氧空
分类号TS2057
0引言
制冷技术的应用已经成为现代生活必不可少的组成部分.近来人们发现制冷机中的T
作物质(工质)制冷剂氟利昂的散失直接威胁着人类的生态环境,停止生产和使用这
种氟利郜已是当务之急.于是,制冷技术面临着严峻的危机与挑战,为了保护生态环境,
必须更新制冷剂,开发新型制冷技术
氟利昂在制冷机中的作用
制冷是用人工的方法在…定的时间和一定的空间内将某物体冷却,使其温度降到环境
温度以下,并保持这个低温.自19世纪中叶,制冷技术被应用于冷冻、冷藏及空气调节等
领域以米,短短的…个世纪,制冷技术已经遍及人类生活的各个领域.前绝人多数的制
冷机,采用蒸气炷缩式制冷系统,氟利昂是这种系统中最常用的工质
1.1制冷剂的作用
蒸气压缩式制冷系统是·个由斥缩机、冷斑器,节流阀、蒸发器等构成的密闭系统
如附图所示利用制冷剂在其中不断地循环与相变,以达到将低温热源的热量转移到高温
热源的的.可见,制冷剂自接关系銅制冷机的性能和运转.
1.2制冷剂应具有的性质
要保证制冷机稳定、安全,经济地送行,制冷制成其备下列条件
)沸点要低沸点应满足所需制取低温的要求,又要保证在蒸发器中气化时力高
于大气压力,以防止空气反向渗入系统
(2)应便于冷凝冷凝压力不能太高.应既便于释放冷凝澘热又对系统的抗压强度和
压缩机的压缩比要求不高
本文于1994年11月收到,修改稿于1995年4月收到
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第4期
刘永增等:氟利昂邠机与制冷技术軍命
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(3)蒸发与冷新潜热要大,导热性能良好.以便减小制冷剂的循环量,缩小设备尺寸.
(4)化学性质稳定.不腐蚀金属、
不与润滑油反应、不与水化合生成酸性
物质、对绝缘材料不滘解、不使其膨润
软化.
器
(5)不然烧,不爆炸、无毒无味
少流动方向
对食品尤害、不污染环境.
派蒸气
(6)价格低廉,容易获得.
制冷剂淋
制冷剂气A
在制冷技术的发展与更新过程中,
人们总是根据制冷剂应其备的性质选择
三套雪
与更替.在制冷剂的发展历史上曾经占
流
B
有重要位置的有乙謎、に甲基乙醚
CO2、NH3、SO2NH3在制冷剂中至今
仍占有重要的位置.
吸热
蒸发器
氟利昂的发明与应用
氟利昂是饱和碳氢化合物的氟
绝热结构
氯、溴衍牛物的总称
B-B低压区
930年米奇利在美国化学年会上
附图制冷判在制冷系统中的作用
发表了关于“新型冷冻剂含氯氟烃
CFC"的研究成果.1931年美国?邦公司的“深水分厂”开始投产二氟二氯甲烷(CFC1
CFC-12和一氟三氯甲烷(CFCl3)CFC-11
作为制冷剂,氟利郜晟示了多种优良的性质如化学稳定性、无腐蚀性、不燃烧、不
爆炸、无色无味、易气化、表面张力小、良好的吸热、放热性和低毒性等り.
不仅如此,CFC-11.CFC-12还作为喷射剂月在杀虫剂、雾化剂、喷发胶、除臭
、除汙剂内;CFC-11做为发泡剂用在聚氮韩泡沫塑料制造上:CFC-113三氟三氯乙
烷(CFC2CF2CI)大量用作精密仪器和电予器件的清洗剂
氟利昂对生态环境的危害
氟利昂投产以来,其用途与用量退速扩人促进了制冷技术及其他相关技术的发展.氟
利昂对代於环境的不良影响是经过很长的一段时问才被人们认识的
氟利对:於环境的破坏作用主要是对泉氧层的破切
地面25km的高空中,泉氧O3的浓度呈最人,称为平流层中的“臭氧层臭氧层
是一个包堌地表的天然滤波器,有效地阻止了有害的紫外线阿地血的辐射,保护着地球
的生命.
排人大气中的氟利昂,在17km处的空中不发生化学反应.进入平流层以后在紫外线
的作用下,氯利昂会分解出氯、即
CCI、F、+H、ーCC]、_F、+C
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氯与O3反应,会使O2的浓度明显降低
C1+O、→CIO+
C10O -C1O,O
甑利昂大量排放,使臭氧层受到严重地破坏,这种情况主要发生在平流层的下部.据
观测,有些地区臭氧层的浓度已经减少到原来的40%,形成所谓“臭氧空洞”.阳光中的紫
外线通过那與大剂量射向大地
紫外线的増加,会増加白内障、视网膜损伤等眼疾患者;对人类的免疫系统也公造成
不良的影响,会使皮狀寤的发病率相应増高已知臭氧总量每降低1%,皮癌者即增加
4%~6%2
过量的紫外线公影响植物牛态系统的组成,使人豆等农作物减产,降低水生生物物种
的多样性,降低生态系统的恢复力和缓冲力在过量紫外线的照射下,鱼虾的幼苗会受到
大量的伤苦,导致水产品产量的锐减
过量的紫外线会加速塑料等高分子材料的老化和分解,带来光化学污染
此外,氟利昂也会产生温室效应.虽然氟利昂的排放量远低于CO2,但1摩尔氟利昂
引起的温室效应相当于10尔CO2的效果.而且,氯利昂的年増长率已超过CO2的
倍经计算表明到2050年CO2将使地球表面升温0.67K,如果氟利昂气体以闩前的速度继
缤积累、将再使地表升温0.48K.到那时。不仅生态系统的平衡受到严重破坏,大片沿海
土地也会被淹没.
3控制使用氟利昂与制冷技术革命
自70年代美國科学家提出含氯氟烃对臭氧层破坏的观点以来,氟利对生.态环境的
戍胁,引起了世界各国的关注.英国南极考察队于1985年第次发现南上空臭氧层出现
洞.以后又发现,臭氧破坏是个全球性问题:南极一年减少5%?在北纬30~64度人口
密集地区,冬季减少4%,夏季减少1%,严峻的形势要求国际社会必须立即行动起来阻山
泉氧层的进一步消耗.
国环境立法自80年代以来取得了重大进展.1985年3月22日在维也纳签订了
保护臭氧层维也纳公约》要求缔约国采取适当措施保护人类健康和环境,使之免受因改
变或可能改变與氧层而造成的不利影响.1987年9月16日在加拿大签了《关于消耗臭氧
层物质的蒙特利尔议定书》,的是落实维也纳公约议定书包括序、20条正文和3个
附件,定义了受限制的种氟利昂(CFC-11、CFC-12、CFC-13、CFC-114、
CFC-115)和三种卤里昂( Halon-121l、 Haon-1301、 Halon-2402)、规定自议定书批
准生效的第七个月起,应把限制对象的消费量冻结在1986年的水半,然后分儿个阶段逐