知识点：载冷剂

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载冷剂的种类很多，下面简单介绍一些常用的载冷剂及其主要性质。

(1)水

水是一种理想的载冷剂，它具有比热大、密度小、对设备和管道腐蚀性小、不燃烧、不爆炸、无毒、化学稳定性好、价格低廉、容易获得等优点。因此，在大型空调制冷系统中，广泛采用水作载冷剂。但是，由于它的凝固点高，在使用上受到很大限制。

(2)无机盐水溶液

普遍采用的盐水是由氯化钙(CaCl₂)、氯化钠(NaCl)和氯化镁(MgCl₂)配制成的盐水溶液。盐水可用作工作温度低于0℃的载冷剂，适用于中、低温制冷系统。

盐水的性质和凝固点取决于盐水浓度。图10-8是盐水凝固点与浓度的关系图。ABE线称为析冰线，GE线称为析盐线，两曲线的交点E称为盐水的共晶点。

当盐水浓度为ξ₁(ξ₁＜ξ_E)，冷却到低于0 ℃的B点开始形成冰晶，于是溶液中的水以冰的形式析出，而使剩余溶液的浓度升高。随着温度进一步降低，冰的析出量增多，冰与载冷剂溶液呈现雪融状。当温度达到t_c(C点)时，就变成为状态点C₂的冰和状态点C₁的溶液(浓度为ξc₁)的混合物。其中冰与载冷剂溶液质量之比等于x₂：x₁。温度再下降到t_E(D点)时，全部溶液都冻结成固体，冰和盐共晶体的质量比为m₂：m₁，这时的温度称为该盐水的共晶点，ξ_E则称为该盐水的共晶浓度。氯化钠盐水的共晶点是-21.2 ℃，共晶浓度是22.4%(即100kg水中含有22.4kgNaCl)；氯化钙盐水的共晶点是-55 ℃，共晶浓度是29.9%(100kg盐水中含有29.9kgCaCl₂)。

如果盐水溶液初始浓度为ξ₂(ξ₂＞ξ_E)，则温度降至t_G(G点)时并不是析冰，而是析盐，使剩余的溶液浓度降低。由此可见，盐水的凝固点取决于盐水的浓度。浓度增加，则凝固点下降，当浓度增大到共晶浓度时，凝固点也就下降到了最低点，即共晶点(t_E)，若浓度再增大，则凝固点反而升高。同时可以看出，曲线将图分为四个区：即溶液区、冰—盐水溶液区、盐—盐水溶液区和固态区。

用盐水作载冷剂时应注意以下问题：

① 要合理地选择盐水的浓度。

盐水浓度越大，密度越大，流动阻力也越大，而比热反而减小。这样，为了传递同样的热量，就得增加盐水的循环量。因此，盐水浓度愈大，功耗愈大。所以，一般选择的盐水浓度应在其共晶点的左侧。

为了保证蒸发器中的盐水不产生冻结现象，一般选择盐水的浓度使其凝固点比制冷剂的蒸发温度低5～8 ℃。即氯化钠和氯化钙盐水溶液分别用于蒸发温度高于-16 ℃和-50 ℃的制冷装置。

② 采用闭式盐水循环系统，减少盐水同空气的接触。

盐水同空气接触时，会不断地吸收空气中的水分和氧气。吸收水分，可使盐水浓度下降，凝固点升高；吸收氧气，会增加盐水溶液对设备、管道的腐蚀性，因金属的腐蚀随盐水中含氧量的增加而加快。所以，在使用时，一方面应定时用密度计检查盐水浓度，当浓度下降时要添加盐，以保持盐水适当的浓度；另一方面为了减少腐蚀，应在盐水中加入一定量的缓蚀剂，使盐水溶液略呈碱性，pH值在7～8.5左右。常用的是缓蚀剂重铬酸盐(Na₂Cr₂0₇)与氢氧化钠(NaOH)的混合物，它们的质量比是100：27。在添加上述药剂时，要注意毒性。

(3)有机物载冷剂

乙二醇(CH₂OH-CH₂OH)、丙二醇(CH₂OH-CHOH-CH₃)、丙三醇(甘油，CH₂OH-CHOH- CH₂OH)的水溶液都是性能较好的低温载冷剂，对管道、容器等金属材料无腐蚀作用。

乙二醇水溶液无色、无味、不燃、无电解性。当考虑到设备和管道维修的困难时，它可代替对金属腐蚀性很强的盐水。在使用中也应注意因乙二醇挥发导致浓度降低的问题。乙二醇水溶液的凝固点见表

 乙二醇水溶液的凝固点

浓度(容积百分比)%	15	20	25	30	35	40	45	50
起始凝固温度 ℃	-5.2	-8.7	-12	-15.9	-20	-24.7	-30	-35

 

在间接制冷系统中用于传送冷量的中间介质叫做载冷剂，又称冷媒，传统的载冷剂主要有氯化钙盐水、氯化钠盐水、氯化镁盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷等。载冷剂就像工业生产中的血液。

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