环保制冷剂性能比较分析

用于取代对臭氧层有破坏作用的制冷剂R22，国际上普遍认同的两种环保制冷剂为：410A和R407C。本文将分析R410A和R407C的特性，比较两者在传热性能、性能系数和蒸汽压力等方面的特征差异，安装冷库为确定替代制冷剂的最佳选择提供技术支持。
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1 、R407C和R410A的传热性能比较
R410A具有很好的传热性能，R410A的蒸发传热系数和冷凝传热系数高于R407C，在很多应用场合R410A的传热性能还优R22。蒸发试验研究发现，R410A在光滑水平管内的传热系数比R407C高50％ 左右；与R22蒸发试验结果相比，R410A的传热系数要比R22高10％～50％。使用具有微型肋片的水平管，R410A的传热系数比光滑管提高了80％～150％。板式换热器的蒸发试验也证实了R410A传热性能的优越，在相同条件下R410A的传热系数比R22的传热系数要高0～15％。
冷凝试验则显示，在光滑管内R410A的冷凝传热系数比R407C冷凝传热系数高20％。在光滑管外，冷库价格R410A的冷凝传热比R407C的冷凝传热高35％～50％，比R22高约11％～17％；冷库咨询然而R407C的传热系数却比R22低24％～37％。在具有微型肋片的管外，R410A的冷凝传热系数比R407C高35％～55％，比R22高3％～7％，相反，R407C的传热系数比R22低33％～52％。R407C传热性能较差的事实还可以用现有设备的制冷剂替换试验结果来说明，在一台100kW制冷量螺杆式水制冷机组试验中发现R407C在管壳式冷凝器中的传热系数比R22小25％～51％。
R407C的传热系数低，其与它的非共沸性有关：一是在等压蒸发或冷凝时存在着较大的相变温度梯度，二是汽液两相之间存在着明显的浓度差。R407C在蒸发或者冷凝时，不但要克服冷凝液层的热阻，还要克服相变温度梯度和汽液浓度差对传热带来的负面影响。相变温度梯度是指在一定压力下混合物由饱和蒸汽变成饱和液态的温度差，维修冷库R407C在大气压下的相变温度梯度约为7K。相变温度梯度的存在直接降低了R407C的传热性能。等压冷凝时，随着冷凝过程的推进，R407C汽液平衡要求的冷凝温度越来越低，对于恒壁温冷凝，用于推动蒸汽冷凝的有效温压将越来越小，传热效率降低。同理，相变温度梯度对于蒸发过程也同样有降低传热效率的作用。
R407C三种组分的汽液浓度差是由组分间的相对挥发性不同造成的， 冷库工程高沸点组分R134a不易挥发，低沸点组分R32和R125比R134a易挥发。冷库维修 汽液两相共存时，沸点高的R134a在液相中的浓度就高于它的汽相浓度，而沸点低的R125和R32在汽相中的浓度高于液相浓度。