碳氢制冷剂用于汽车空调的理论分析和实验研究刘敬辉1，陈江平，陈芝久(上海交通大学制冷与低温研究所200030)提要：本文在HCs制冷剂热物性分析的基础上，对不同比例的R290（丙烷）和R600a（异丁烷）混和物的饱和蒸汽压、单位容积制冷量进行了分析，并与R134a进行了比较，找出了R290和R600a混合物替代R134a的最佳混合比约为（R290/R600a）60％/40％。并在一台巴士汽车空调上对R290/R600a（60％/40％）和R134a的制冷性能进行了测试，结果表明：R290/R600a（60％/40％）的制冷系数约比R134a高约2％，制冷量比R134a高约10％。从制冷性能上，R290/R600a（60％/40％）可以作为R134a在汽车空调上的直接替代工质。关键词：热力学，制冷剂，碳氢化合物，汽车空调：TB61TheoreticalAnalysisandExperimentalStudyonHydrocarbonstoReplaceR134ainCarAirConditionersLiu激nghui,Chen激angping,ChenZhi激uRefrigerationandCryogenicsInstitute,Shanghai激aotongUniversity,ShanghaiChina,200030Abstract:Thispaperanalyzedthesaturatedpressure,andrefrigerationcapacityperunitvolumeofR290andR600amixturewithdifferentmixingratio,onthebasisofthermodynamicpropertiesofhydrocarbonsparedwithR134a,R290/R600amixturewiththeratioof60%/40%isthebesttoreplaceR134a.RefrigerationperformancesofR134aandR290/R600amixturearetestedinanbusairconditioner.TheresultsshowthatperformanceofcoefficientandrefrigerationcapacityofR290/R600a(60%/40%)blendareabout2%and10%higherrespectively,thanthoseofR134a.R290/R600a（60％/40％）canbeasubstitutiverefrigerantto“drop-in”replaceR134aincarairconditioners.Keywords:Thermodynamics,refrigerant,hydrocarbon,carairconditioner1刘敬辉，男，1969-，上海交通大学在读博士生，工程师，Tel：021-62933242E_mail:liu激nghui@sjtu.edu1.引言CFCs和HCFCs制冷剂一出现，就以其良好的热力性质及对人的安全性，在制冷领域占据了主导地位。然而1974年Molina和Rowland指出：CFCs和HCFCs物质对大气臭氧层有严重的破坏作用。常用的主要制冷剂（比如R12和R22）中大多数为CFCs或HCFCs类物质，由于人们对这些物质的长期大量使用，南极上空已出现大面积的臭氧层空洞，为了保护人类得以生存的自然环境，必须停止它们的使用。新型可替代它们的制冷剂不仅要具有与它们相当的制冷性能，而且要对臭氧层无破坏作用，又要不会造成安全问题。HFCs制冷剂除了对润滑油的互溶性不如前两类物质外，具有与前两者相近的制冷性能和安全性，因此R134a替代R12和R22在汽车空调、家用冰箱、家用空调，以及其它制冷装置上得到广泛的应用。随着地球变暖趋势的加剧，温室气体对大气层的影响也对人们敲响了警钟。HFCs物质虽对臭氧层没有破坏作用，却具有很高的温室效应，是造成大气变暖的罪魁祸首之一，为了缓解大气变暖的因素，HFCs物质的使用也必须得到控制，《京都议定书》列出的温室气体，HFCs赫然在列，因此R134a等HFCs物质迟早也要被淘汰出制冷领域。尽管人们试图寻找一种既具有良好热力性质，又对环境友好，又要安全的物质来作为制冷剂但经过30多年的努力，至今仍没有找到。如果抛开绝对安全因素，不少自然制冷剂不仅具有良好的热力性质，而且对环境是绝对友好的，比如NH3、碳氢化合物（HCs）等。这些物质早在一个世纪前就曾被人们拿来作为制冷剂【1】，由于它们本身安全性方面存在缺陷，比如NH3剧毒，碳氢化合物（HCs）易燃，在CFCs物质出现后，它们就淡出制冷领域，仅在某些特殊行业还用作制冷剂。在小型制冷装置上，由于制冷剂充注量有限，安全性不会成为主要问题，因此人们对碳氢化合物在小型制冷装置上的应用研究近些年逐渐多起来【2，3，4，5，6，7，8，9】。HCs制冷剂是石油化工的副产品，有着丰富的资源，低廉的成本。而且HCs制冷剂一般都有较大的汽化潜热，较低的沸点和临界温度比值，较好的输运特性【10，11】，使得HCs制冷剂一般都有非常好的制冷性能。许多研究结果表明，在冰箱等小型装置上用R290/R600或R290/R600a混合物替代R134a或R12，可以实现制冷装置效...