关于R290制冷剂空一些探讨

天然制冷剂R290(高纯度丙烷)是碳氢化合物的一种，同R22相比，丙烷对臭氧层破坏系数是0，全球变暖系数GWP值很低，可以忽略。但丙烷属于可燃制冷剂，在一定条件下可以燃烧，甚至爆炸。丙烷与矿物油相溶，在原用R22空调的制冷系统中直接采用R290制冷剂，在制冷系统的设计加工技术方面等同于R22制冷系统，其主要的技术难点在于尽最大可能地降低R290空调系统的可燃性。
　　1 R290的物性特点
　　中文名称：丙烷，英文名称：propane;分子式C3H6，分子量：44.10;外观与性状：无色气体，纯品无臭。熔点：-187.6℃，沸点：-42.1℃，相对密度(水=1)：0.58(-44.5℃)，相对蒸气密度(空气=1)：1.56，饱和蒸气压：53.32kPa (-55.6℃)，燃烧热：2217.8 kJ/mol，临界温度：96.8℃，临界压力：4.25MPa，闪点：-104℃，引燃温度：450℃，爆炸上限9.5%(V/V)、爆炸下限2.1%(V/V)。丙烷微溶于水，溶于乙醇、乙醚。健康危害：有单纯性窒息及麻醉作用。10%以下的浓度只引起人的轻度头晕，接触高浓度时可出现麻醉状态，极高浓度时可致窒息。燃爆危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氧化剂接触猛烈反应。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火燃烧。
　　2 阻燃性设计开发要点探讨
　　R290空调器在安装连接方式上与常规空调器不同，采用快速接头连接方式，在安装时不需要向大气层排放制冷剂(快速连接式空调器的特点见《家电科技》2008年09期第50页)，在安装阶段的可燃性已消除。设计开发R290制冷剂空调器的重点工作主要在于防止电器火花与空调器在运行使用中发生泄漏，待机状态的防火设计。
　　2.1 电器防火的设计
　　电子元器件均采用灭孤设计，绝热绝缘层屏蔽，在空调器运行或待机状态减轻R290空调系统的潜在可燃的风险。根据R290物性特征，关键在于减小其在空间与空气混合的浓度，即在密闭空间空气中的含量。因此必须了解环境温度对R290制冷剂可燃性的影响。因R290需要在450℃的条件下才达到明火引燃，故电器元件采用灭弧设计后，这一可燃性的隐患可以消除。
　　2.2 空调器运行中的阻燃性设计
　　选用对R290气体敏感的敏感素因子材料组成电子传感器。通过感知气体浓度不同敏感材料的导电率不同的特性研制成高精度的R290气体传感器。当空调器在运行时出现因管材老化、密封件失效导致的R290气体在室内侧发生泄漏时，作出声光报警，同时空调器可设计成同步自我切断电源的模式。发生泄漏报警后和遥控关机的模式下，利用单向管道阀的功能实现将系统内的R290回收到室外侧。若在非制冷模式下发生泄漏时，电控系统将空调器的运行模式强制转换为制冷运行，同时室内风机高速运转，确保制冷剂不在室内聚集，对人体在睡眠状态下的可能受到R290的影响降到最低。
　　2.3 空调制冷系统的阻燃设计
　　阻燃设计着重从制冷剂压力与温度及制冷系统的充注量来考核。设计时在确保空调能效的前提下，要尽可能地减小R290制冷剂充注量。因此在家用空调系统的翅片套管式换热器设计时，放弃了原有的管径Φ9.52mm与Φ7.0mm铜管设计方案，而采用Φ5.0mm铜管。根据传热学理，薄壁小管径的换热器传热效果比大管佳。通过多次实验，在保证空调能效能力相当的情况下，采用Φ5.0mm铜管换热器比Φ7.0mm铜管换热器R290制冷剂要少充注20%。空调器运行时制冷系统内的温变与压力随环境变化而变化，当制冷系统高温高压时容易诱发制冷剂的燃爆，因此在空调系统的冷凝高压侧设计安装一个安全卸压阀，当系统压力超出设计定值时释放压力。该阀由二种对熔点不同的金属物质构成，熔点较高的用为阀体结构用料，熔点较低的用为系统密封用料，当空调系统出现过负荷压力与温度时，安全卸压阀的易熔金属会熔解，将R290制冷剂释放到大气环境中。
　　2.4在充注与焊接封装的阻燃性设计
　　生产流水线现场在封口工艺上需要采用挤接封堵技术来代替钎焊技术。挤接封堵装置包括夹紧环、堵帽、制冷剂充注工艺管、密封芯柱，密封胶圈。夹紧环圆周上设有相距一定距离的二道凹槽，该凹槽是气动
　　圆嘴封口钳的夹紧位结构，如附图所示。在挤接封堵装置中堵帽开口端直径略小于封口端直径。夹紧环、堵帽、密封芯柱及制冷剂充注工艺管的材料与形变量均可根据使用要求进行选用。夹紧环、堵帽、密封芯柱及密封橡胶圈的形状尺寸与可根据制冷剂充注工艺管的内径来进行设计加工。在充注与封口岗位工艺现场设置专用工作室，工作室内采用上进风下排风的强制排风系统确保空气中的R290含量处于安全状态。
　　
　　3 总结
　　只要遵照安全规范，从设计与生产工艺的因素规避R290制冷剂的可燃性特点，在现有技术方案上能确保它安全使用在家用制冷器具上。
原文出自 http://www.zhongguolengku.com/news/bencandy.php?fid=34&id=1360