常用的載冷劑是水、無機(jī)鹽水溶液或有機(jī)物液體,它們適用于不同的載冷溫度。
(1)水集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,水是最適宜的載冷劑。機(jī)房的冷水機(jī)組中產(chǎn)生出7℃左右的冷水,送到建筑物房間的終端冷卻設(shè)備中,供房間空調(diào)降溫使用。此外,冷水還可以直接噴入空氣,實(shí)現(xiàn)溫度和濕度調(diào)節(jié)。水的冰點(diǎn)是0℃,只適合于載冷溫度在0℃以上的使用場合。
(2)無機(jī)鹽水溶液有較低的凝固溫度, Te冰+溶液適合在中、低溫制冷裝置中載冷。最廣泛使用的是氯化鈣
(CaCl)水溶液,還有氯化納(NaCI)和氯化鎂(MgCl)水固體(冰+晶體鹽) U溶液。
圖3一10是鹽水溶液的相圖(T-w圖)。圖中給出鹽水溶液的相圖水溶液狀態(tài)與溫度T和鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w的關(guān)系。曲線WE為析冰線,EG為析鹽線,E點(diǎn)為共晶點(diǎn)。共品點(diǎn)所對應(yīng)的溫度TE和鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WE分別叫做共品溫度和共品質(zhì)量分?jǐn)?shù)。溶液溫度降低發(fā)生相變時(shí)的情況與鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。當(dāng)w<wE時(shí),溶液降溫凝固時(shí)首先析出水冰,隨著w增大析冰溫度降低,直到w=wE生時(shí),達(dá)到最低結(jié)冰溫度TE。當(dāng)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大,w>wE時(shí),溶液降溫凝固時(shí)先析出鹽,析鹽溫度隨鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而升高。共晶溫度是溶液不出現(xiàn)析冰或析鹽的最低溫度。
利用上述相圖,配制鹽水溶液載冷劑時(shí),鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過共晶點(diǎn)的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)。否則,耗鹽量增多,溶液比重增大,阻力和泵功增大,載冷液的凝固溫度反而升高。配制溶液時(shí)只要滿足析冰溫度比制冷劑的蒸發(fā)溫度低5~8℃即可。CaCL?,NaCI和MgCl?水溶液的共晶溫度分別是一55℃,一21℃和一34℃。
鹽水溶液的比重和比熱容都比較大,因此,傳遞一定的冷量所需鹽水溶液的體積循環(huán)量較小。鹽水溶液有腐蝕性,尤其是略呈酸性且與空氣相接觸的稀鹽溶液對金屬材料的腐蝕性很強(qiáng)。為此需要采取一定的緩蝕措施。鹽水溶液可以配濃一些,以避免因鹽水池通風(fēng)使鹽水氧化;載冷劑返回鹽水池的回流入口應(yīng)設(shè)在液面以下。此外,在鹽水溶液中添加緩蝕劑,使溶液呈中性(pH值調(diào)整到7.0左右)。緩蝕劑通常采用二水鉻酸鈉(Naz Cr?O,·?HzO)溶液(含量為1.5~2.0g/1)。鹽水吸濕性較強(qiáng),因吸濕,鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸變小,應(yīng)注意定期檢查。
(3)有機(jī)載冷劑有機(jī)載冷劑很多,這里僅舉幾例。
①甲醇(CH?OH)、乙醇(C?H?OH)和它們的水溶液。甲醇的冰點(diǎn)為一97℃,乙醇的冰點(diǎn)為一117℃,可以在更低溫度下載冷。甲醇比乙醇的水溶液粘性稍大,它們的流動(dòng)性都比較好。甲醇和乙醇都有揮發(fā)性和可燃性,使用時(shí)要注意防火,當(dāng)機(jī)器停止運(yùn)行,系統(tǒng)處于室溫時(shí),更需小心。
②乙二醇、丙二醇和丙三醇水溶液。丙三醇(甘油)是極穩(wěn)定的化合物,其水溶液對金屬不腐蝕,無毒,可以和食品直接接觸。乙二醇和丙二醇水溶液的特性相近,它們的共晶溫度達(dá)一60℃,比重和比熱容較大,溶液黏度高,略有毒性,但無危害。
③純有機(jī)液體。純有機(jī)液體,如二氯甲烷R30(CH?Cl?)、三氯乙烯R11?0(C?HCI?,)和其它氟里昂液體,它們的凝固點(diǎn)很低(在一100℃左右或更低),比重大,黏性小,比熱容小,可以得到更低的載冷溫度。