如何选择最适合的冷媒？

冷媒（载冷剂）的主要功能，就是通过它将LNG中的冷量携带到冷库中使用。理想的载冷剂需具备如下特点：

1）热容和汽化热较大的，这样可以减少载冷剂的用量。

2）为了充分发挥换热器的效率，载冷剂需要有较高的热导率。

3）由于粘度对管道的阻力或传热系数有很大的关系，直接影响到金属材料的耗用量，所以载冷剂的气体和液体的动力粘度越小越好。

4）载冷剂应具有较好的化学稳定性，在任何温度和压力下不会化合或分解，对金属无腐蚀，保证管道和设备能长期使用。

5）为保证安全，应该采用无毒的载冷剂，同时载冷剂不仅应对人体无毒，在泄漏的时候同货物接触，对货物也不应该有破坏作用。

6）理想的载冷剂不应有爆炸和燃烧的危险。

7）容易制取，能够及时供应，而且价格低廉。

8）能保证在和LNG换热时不被凝固而阻塞管路，即载冷剂的工作凝固点不应高于LNG温度太多。

冷库制冷系统目前常用的载冷剂有氨、氟利昂、碳氢化合物、混合制冷工质。常见载冷剂的物理性质见表7-5。

表7-5 常见载冷剂物理性质

1.无机物氨

氨为无色气体，常压下的蒸发温度为-33.4℃，凝固温度为-77.7℃，临界温度为132.4℃，临界压力为11.52MPa。常温常压下氨不燃烧，在530℃以上的高温时，会引起分解。氨气和空气混合，氨气的体积分数在13%～27%时，混合气体有爆炸性，与烧红的金属接触也易爆炸。氨有强烈的刺激臭味，对人体器官有危害，对眼、鼻等器官有强烈的刺激作用，氨的单位制冷量大，热导率高。

由于氨有很多优点，液氨作为冷媒被广泛应用，但液氨泄露所致食品污染事故时有发生，且多为突发性，一旦发生，不仅污染食品，而且容易引起火灾、爆炸和人员中毒；此外，氨的凝固点相对LNG的温度来说是较高的，所有在和LNG热交换时容易被凝固而阻塞管路。因此，氨在利用LNG冷能的食品冷库中不是最佳选择。(www.xing528.com)

2.单工质氟利昂

氟利昂是卤碳化合物的通称，大多无臭、无毒、不燃烧，与空气混合也不会爆炸，稍溶于水，分子对金属不腐蚀，凝固点低，密度大，节流损失大，表面传热系数低，泄漏不易发现，价格较氨贵，与火焰接触会分解产生有毒的气体。常用于冷库的氟利昂有R12，R22及混合冷剂R502等。这些氟利昂对大气层中的臭氧有严重的破坏作用，因此有关国际协议决定在今后有计划地淘汰。但诸如R134a等环保型氟利昂仍可长期使用。

R134a的臭氧消耗潜能ODP=0，全球变暖潜能GWP=875，蒸发温度为-26.167℃，凝固温度为-96.6℃，比热容为0.76kJ/（kg·K），由于循环要与LNG换热，R134a的凝固点较高，有可能被冻结而阻塞了管道；R134a的比热容较低，使得循环流量大。因此从热力特性上看，R134a不是最理想的冷媒。

对冷媒R23，蒸发温度为-82.1℃，凝固温度为-155℃，基本能满足不被LNG凝固，但是其沸点较高，如果用在一般的冷库中，要求其蒸发压力较高才行，这样对系统设备提出了承压要求；如果用于超低温冷库时（例如金枪鱼冷库），其要求的蒸发温度较低，对应的蒸发压力也较低，这时又是可以采用的。所以对冷媒R23的使用要看其具体的运行要求而定。

3.碳氢化合物

丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、酒精等碳氢化合物均可选择作为载冷剂。很多碳氢化合物其有很好的温度特性，既能满足冷库的温度需求，也能很好地避免被LNG凝固；但是目前食品安全越来越受到重视，碳氢化合物是易燃、易爆的，且有的还有毒，所有在冷库行业中用得较少，一般不考虑。

4.氟利昂混合冷媒

目前比较成熟的环保型氟利昂混合冷媒主要有R407C和R410A，其物理性质见表7-6。

表7-6 R407C和R410A的物理性质

R407C是由R32、R125和R134a按质量分数23%、25%、52%混合而成的近共沸制冷剂。R410a是由R32和R125按质量分数各占一半混合而成，其臭氧层消耗潜能ODP=0，全球变暖潜能GWP<0.2，是一种共沸冷媒。R410A具有很好的传热性能，蒸发传热系数和冷凝传热系数高于R407C，在很多应用场合R410A的传热性能还优于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%。冷凝试验则显示，在光滑管内，R410A的冷凝传热系数比R407C的高20%；在光滑管外，R410A的冷凝传热系数比R407C的高35%～50%，比R22高约11%～17%，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属于“非共沸的混合工质”，其混合工质中的一个组分容易泄漏，导致制冷温度发生变化；而且一旦出现组分泄漏，则只能进行液态重注，损失巨大。R410A在这方面则有着明显的优势，虽然同为混合工质，但R410A的两种组分比例均衡，几乎各占一半。因此更容易控制及维护。

R410A无毒，不燃烧，与空气混合也不会爆炸，是一种优质的环保型冷媒。目前在国外，R410A广泛用于冰箱和空调的制冷，故在利用LNG冷能发展冷库时，可以利用R410A作为载冷剂。由于是共沸冷剂，所以可以通过调节R410A的压力来调节其蒸发温度，为冷库提供多种不同温位的冷量，因此对利用LNG冷能的冷库来说，R410A是个比较理想的选择。