低碳经济论文低碳经济下的新型制冷剂的研究与应用.doc

文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 低碳经济论文：低碳经济下的新型制冷剂的研究与应用 摘　要:回顾了制冷剂使用与发展的历程,探讨了未来方向与一些候选制冷剂。提出了对现有国际协定相关方案的展望,其中包括了分别为防止平流层臭氧耗损与全球气候变化的蒙特利尔与京都议定书的分析。提出了不能孤立的看待各个环境问题,应把若干环境问题作为整体而采取综合协调的的措施。提出了第四代制冷剂的划分标准,分析了新型制冷剂研究与应用现状,提出第四代制冷剂的发展方向。 关键词:低碳;全球气候变暖;第四代;制冷剂 1　制冷剂的发展历程 随着制冷空调行业的发展,制冷剂的发展经历了一个逐步完善的过程,从某种意义上讲,制冷剂的发展历史中,蕴涵着替代制冷剂从无到有、从不完善到完善的发展历史,替代制冷剂研究的着眼点也从小系统放眼到整个大环境。制冷剂发展的每一个新阶段都意味着一定类型新替代制冷剂的提出。如图1所示,制冷剂研究主要可分为以下四个阶段。 1.1　初始阶段(以能用即可为选择标准) 制冷剂的历史可回溯到1834年美国人JacobPerkins发明的世界上第一台制冷机中采用的制冷剂—乙醚。此后, 1866年二氧化碳被用作制冷剂,1872年英籍美国人Boyle又发明了以氨为制冷剂的压缩机。这个阶段制冷剂筛选的一条重要准则是“易获得性”,只要沸点等物性合适就拿来试用,于是从橡胶馏化物开始,乙醚、酒精、氨/水、粗汽油、二氧化硫、四氯化碳、氯甲烷等一些当时能得到的流体都是曾经使用过的早期制冷剂,但几乎所有早期的制冷剂都或是可燃的、或是有毒的、或是两者兼而有之,有些还有很强的腐蚀和不稳定性,有些压力过高,事故经常发生。 1.2　第二阶段(以安全与耐久性为选择标准) 随着制冷行业大力发展,人们急需寻找安全、稳定、性能良好且容易获得的制冷剂,于是制冷剂发展进入了第二个阶段,卤代烃类制冷剂(CFcs和HCFCs)的发现和开发是这个阶段的主要特点。卤代烃是链状饱和碳氢化合物的氟、氯、浪衍生物的总称,按照碳氢化合物中氢元素被卤素元素置换的情况,可以分为氯氟烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFcs)、氢氟烃(HFcs)三种,其中,CFCs表示碳氢化合物中的氢原子完全被氯和氟原子置换,HCFCs表示氢原子部分被氯和氟原子所替换,HFcs表示氢原子只有一部分被氟原子所置换,而且不含有氯原子。早在18世纪后期,人们就已经知道了这类化合物的化学组成,但当作制冷工质使用还是ThomesMidgley爵士和他的助手1930年在亚特兰大举行的美国化学学会年会上首先提出的。基于此,美国杜邦公司1931年首先开发得到CFC -12(R12,CF2Cl2),并将其工业化,我们常说的“氟里昂(Freon)”就是该公司过去长期使用的商标名称。随后,一系列CFCs和HCFCs陆续出现,例如, R11于1932年、R114于1933、Rll3于1934年、R22于1936年、R13于1945年、R14于1955年相继问世。这些热力性能优良、无毒、不燃、能适应不同工作温度范围的制冷剂改善了制冷机的性能,大大促进了制冷空调行业的发展。由于共沸或非共沸制冷剂在某些性能方面优于单一制冷剂,人们又开始于50年代起使用共沸混合工质, 60年代起使用非共沸混合工质。至此,第一阶段使用的制冷剂中,除了氨在大型冷库系统中仍占有相当地位外,“氟里昂”几乎己风靡于整个制冷领域,成为普冷范围内一类主要的制冷工质。 1.3　第三代制冷剂(以臭氧层保护为选择标准) 人们对所排放的各种CFC物质(包括CFC制冷剂)与臭氧层耗损之间关系的发现,促进了关注平流层中臭氧层保护的第三代制冷剂的出现。维也纳公约与因而产生的蒙特利尔议定书迫使人们放弃使用臭氧耗损物质(ODS)。但氟化物仍是主要的关注点,同时强调HCFC还可短期(过渡)使用,HFC则可在更长时间内使用。这些改变重新激发了对一些“天然制冷剂”尤其是氨、二氧化碳、碳氢化合物和水的关注,并促使了吸收式及其他非同类(即那些不使用氟化学品的蒸气压缩系统)制冷方法的拓展使用。一些制造商在1989年后期开始了第一批替代制冷剂的商品化生产,并在10年之内引入了大多数臭氧耗损制冷剂的替代品。一些非第5条款(大多数发达)国家,有时候也被称为第2条款国家,按照蒙特利尔议定书(1987)的要求,到1996年在新生产设备中淘汰了CFC制冷剂。第5条款国家到2010年也将如此做,某些发展中国家(如中国)将更早些。正如议定书所规定的那样“第5条款”与“第2条款”国家的区别在于各国前期使用臭氧耗损物质的水平不同。除非受其本国自身的管制条例所限制,蒙特利尔议定书允许现有设备继续使用和维修时使用CFC制冷剂,直到这些设备退役报废。 1.4　第四代制冷剂(以全球变暖效应为选择标准) 依照联合国气