在制冷裝置中,必須要有工質在其中進行狀態變化并完成熱力循環過程,制冷裝置才能連續、穩定地向外界供冷,該循環工質稱為制冷劑。
在逆卡諾循環中曾指出,制冷系數的大小與制冷劑性質無關,但在理論和實際制冷循環中,制冷劑的物理特性對制冷循環的優劣有著重要影響。另外,在選用制冷劑時,還需要考慮到制冷劑的化學穩定性、毒性、可燃性、價格,以及對生態環境影響等多種因素。
隨著科學技術發展,對制冷裝置所用的制冷劑一直在進行篩選,其目的主要是使制冷裝置在規定的制冷溫度區間內,能具有安全可靠和良好的經濟運行性能,而且不會造成環境污染。
目前,可用做制冷的物質有幾十種,但在普通制冷范圍(-120~+5℃)所用的制冷劑只有十幾種,而在空調制冷系統中所用的制冷劑僅有幾種。
1.無機化合物
水(H, O)和氨(NH3)是使用最早的兩種無機化合物制冷劑,目前,氨主要用在大中型冷庫及制冰系統中,而水僅用于嗅化銼吸收式制冷裝置中。氨作為制冷劑的代號為R717、水為R718。
2.碳氫化合物
碳氫化合物類制冷劑主要有乙烷(C2 H6 )、丙烷(C3 HB)和丙烯(C3 H6)等,相應的制冷劑代號為R170, R1150和R1290。這類制冷劑主要用在石化工業中,空調制冷系統不采用。
3.氟利昂
氟利昂是飽和碳氫化合物的鹵素衍生物,其分子通式為CmHnFxXLyBrx,并且有2m + 2=n +x +y+z的關系,因此,根據氟利昂化合物中不同的原子數,可以有許多種類的氟利昂。按規定編號方法可編出許多代號,如.氟利昂22 (HCF2 CL)的代號為R22,氟利昂134a(CH2FCF3)的代號為R134a等。
氟利昂是20世紀30年代隨著有機化學工業的發展而研制成功的有機化合物。應該承認,多品種氟利昂的出現,使壓縮式制冷技術得到了極大的改善和發展。
4.混合制冷劑
混合制冷劑是由兩種或兩種以上制冷劑,按一定比例混合而成的一種混合物。它在制取某一區間低溫時,能獲得比單一化合物更優良的循環運行性能。混合制冷劑分為共沸混合制冷劑和非共沸混合制冷劑兩種。
(1)共沸混合制冷劑。該制冷劑在一定壓力下具有一個共沸點。在一定壓力下,液化或汽化過程的溫度不發生變化,常用的共沸混合制冷劑有R502 (R22/R500), 8500 (R12/R152a)等。
(2)非共沸混合制冷劑。這類制冷劑在一定壓力下沒有共沸點,液化或汽化過程的溫度將相應變化。因此,在變溫熱源的制冷循環中,使用非共沸混合制冷劑,能減小蒸發器和冷凝器中的傳熱溫差,提高制冷裝置的運行性能。非共沸混合制冷劑主要有R12/R13, R22/R114等。