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冻干机的致冷剂和载冷剂

致冷剂是冻干机中的循环工质。液态致冷剂在蒸发器中蒸发吸热后,本身变成蒸汽,被压缩机吸入并压缩进入冷凝器中,由空气、水或其他介质冷却而冷凝成液体,然后经储液器又经节流装置进入蒸发器吸热。实际上冻干机是利用了致冷剂吸收汽化热来达到致冷作用的,如果冻干机不渗漏,则致冷剂在工作中并不损失。www.sim-lab.cn
一般说来,容易蒸发和冷凝的物质都可作为致冷剂,但致冷剂必须满足一定的要求:有高的临界温度和低的冷凝压力;液体的汽化热要大;蒸汽的比容要小;沸点和凝固点要低;化学稳定性要强,不与润滑油起化学反应;对人体无毒害;不易燃易爆;价格便宜等。因此能实际应用的致冷剂并不多,而且没有完全理想的致冷剂。
最常用的致冷剂是氨和一些氟利昂。
氨是最早被使用的一种致冷剂,目前在大型冻干机中仍广泛应用着。氨的价格便宜,但氨对人有害,能导致中毒,当空气中氨的含量达到13.1~26.8%时遇明火有爆炸的危险。
氟利昂是目前中小型冻干机广泛采用的一类致冷剂,大部分是甲烷和乙烷的氟、氯衍生物,少数是溴衍生物。氟利昂类致冷剂的特点是分子量较大,压缩终点温度低,凝固点低,大多数氟利昂无毒,无臭,不着火,与空气混合不会爆炸,对金属不腐蚀,大多数氟利昂能与润滑油以任何比例互相溶解;但氟利昂的价格较贵,单位重量的致冷量较小,对天然橡胶有破坏作用,能溶解多种涂漆,与火焰接触能分解出有毒的气体。当有水分存在时,在一定条件下氟利昂会发生水解形成一种酸性物质,腐蚀金属,并使油变污浊。
氟利昂类中最常用的是R-12,R-22,R-13,以及混合致冷剂R-500,R-502等。现在致冷剂以统一命名,以字母R开头。一些致冷剂的名称代号见表十四。
表十四 一些致冷剂的名称和代号
名称 代号 旧代号 分子式
水 R-718 - H2O
氨 R-717 - NH3
二氟二氯甲烷 R-12 F-12 CF2CL2
三氟一氯甲烷 R-13 F-13 CF3CL
四氟甲烷 R-14 F-14 CF4
二氟一氯甲烷 R-22 F-22 CHF2CL
三氟甲烷 R-23 F-23 CHF3
三氟溴甲烷 R-13B1 F-13B1 CF3Br
五氟一氯乙烷 R-115 F-115 C2F5CL
二氟乙烷 R-152 F-152 CH3CHF2
 
一些混合致冷剂的组份见表十五。
 
表十五 一些混合致冷剂的组分
代号 组分
R-500 73.8%R-12+26.2%R-152
R-501 75%R-22+25%R-12
R-502 51.2%R-115+48.8%R-22
R-503 59.9%B-13+40.1%R-23
R-504 51.8%R115+48.2%R-23
 
一些致冷剂的性质见表十六。
一些致冷剂的温度和压力对照见附录一。
致冷剂是一类化工产品,常温下大都是气态,因此需使用钢瓶储运,为了与其他压缩气体瓶相区别,钢瓶涂上标记颜色,在我国氨涂黄色,氟利昂涂银色。
表十六 一些致冷剂的性质
代号 分子量 沸点
(℃)
凝固点
(℃)
蒸发热
(卡/克)
临界压力
(kg/cm2)
临界温度
(℃)
R-718 18.02 100 0 536.5 225.65 374.5
R-717 17.03 -33.35 -77.7 327.3 115.2 132.4
R-12 120.92 -29.8 -158 39.97 41.4 112
R-22 86.48 -40.8 -160 55.92 50.2 96
R-13 104.47 -81.5 -181 35.77 39.4 28.8
R-13B1 148.91 -57.75 -168 28.83 39.1 67
R-14 88.01 -128 -184 32.58 38.1 -45.5
R-500 99.31 -33.3 -158.9 48.61 44.4 105.1
R-502 111.64 -45.6   42.5 42.1 90.1
R-503 87.5 -89     19.5 42.5
 
钢瓶使用应注意几点:钢瓶应直立存放在阴凉通风之处,远离热源,防止太阳的直晒;搬运时要轻取轻放,防止抛掷和碰撞;使用中禁止明火加热,并保持室内空气流通。
载冷剂又称传热剂,传温流体或冷媒,是致冷中借以传递热量的一种介质。在冻干机中主要用于冻干箱的间接致冷和加热,但也有用于冷凝器的致冷和化霜。
冻干机中对载冷机的要求是:有低的凝固点,高的沸点,对金属不腐蚀,对人无毒害,不易燃易爆,低温下粘度小,价格便宜等。
三氯乙烯是常用的一种载冷剂,它具有氯仿的气味,不易燃烧,凝固点-73℃,沸点87.3℃,20℃时的粘度为0.58厘泊;但三氯乙烯对人有害,能引起中毒,空气中的最大允许浓度是每升0.05毫克,当有水份存在时呈酸性,对金属有腐蚀作用。
仪表油常用冻干机的加热,但在低温下粘度大,流动性很差,往往造成板层温度很大的不均匀性,严重影响冻干产品的质量。
一些进口冻干机使用了丁基二乙二醇和Bayo135。丁基二乙二醇的凝固点为-68℃到-78℃左右,沸点为213℃,能溶于水和酒精,能着火;Bayo135号油的工作温度范围是-60℃到+100℃。
硅油有更大的工作温度范围,当冻干箱需用蒸汽高压消毒时需用硅油,合适牌号的硅油工作范围是-100℃~+250℃,但硅油的价格很贵。
最近国内研制了一种“424”冷煤,它是由40%乙二醇,20%乙醇,40%的水配成的,凝固点为-64℃,沸点为98℃。比重为1,比热为0.75,粘度在25℃时为1,闪点80℃,价格较便宜,每公斤2元左右。经试用,效果好;但“424”仍是易燃的,明火可点燃。
本文来源:www.sim-lab.cn
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