在制冷系统中,载冷剂的作用是传递冷量,其性能直接影响系统的制冷效率、稳定性和设备寿命。常见的载冷剂可分为无机类、有机类和混合类,以下是具体分类及特点:
一、无机类载冷剂这类载冷剂主要由水或无机盐溶液组成,成本低、来源广,适用于中高温制冷场景。
水
适用温度:0℃以上(避免结冰)。
特点:比热容大(4.18kJ/(kg・℃)),导热性好,无毒无害,成本极低。
应用场景:空调系统、工业冷却水系统等。
局限性:低温下会结冰膨胀,损坏管道和设备,因此仅适用于非低温环境。
盐水溶液(氯化钙、氯化钠溶液)
成分:氯化钙(CaCl₂)或氯化钠(NaCl)与水的混合物。
适用温度:
氯化钙溶液:最低可至 - 55℃;
氯化钠溶液:最低可至 - 21℃。
特点:成本低,低温流动性较好,通过调节浓度可改变凝固点。
应用场景:中小型冷库、食品冷冻加工等低温场景。
局限性:强腐蚀性(对钢铁、铜等金属管道易产生电化学腐蚀),需定期添加缓蚀剂;浓度过高时粘度增加,泵送能耗上升。
二、有机类载冷剂这类载冷剂由有机化合物组成,腐蚀性低,适用于低温或对设备腐蚀性要求高的场景。
乙二醇水溶液
成分:乙二醇与水的混合物。
适用温度:最低可至 - 40℃(浓度约 60%)。
特点:腐蚀性较弱(需添加缓蚀剂进一步降低腐蚀),粘度适中,化学稳定性较好。
应用场景:食品冷库、医药冷藏、空调系统等。
局限性:低温下粘度会显著增加,影响传热效率;浓度过高时凝固点反而上升。
丙二醇水溶液
成分:丙二醇与水的混合物。
适用温度:最低可至 - 55℃(浓度约 60%)。
特点:无毒(食品级丙二醇可用于接触食品的场景),腐蚀性比乙二醇更低,安全性高。
应用场景:食品、医药等对安全性要求高的低温制冷系统。
局限性:成本高于乙二醇,低温粘度略高。
甲醇、乙醇溶液
成分:甲醇(或乙醇)与水的混合物。
适用温度:甲醇溶液最低可至 - 40℃,乙醇溶液最低可至 - 30℃。
特点:挥发性强,低温流动性好。
局限性:甲醇有毒,乙醇易燃,安全性差,仅在特殊场景(如小型试验设备)中使用。
三、混合类载冷剂(专业配方型)这类载冷剂由多种有机或无机成分复配而成,针对特定场景优化性能,常见于工业和大型制冷系统。
新型专业载冷剂(如陶普斯冷媒)
成分:以乙二醇、丙二醇为基础,复配缓蚀剂、稳定剂、粘度调节剂等。
特点:
低腐蚀性(对钢铁、铜、铝等金属几乎无腐蚀);
宽温度适用范围(-100℃至 0℃以上);
低粘度(减少泵送能耗);
化学稳定性高(不易氧化、变质)。
应用场景:食品、医药、化工、化纤、石化、航天科研、汽车制造、中央空调、地源热泵、LNG冷能利用、仓储物流等领域。
四、载冷剂选择的核心指标凝固点:需低于系统最低工作温度(通常低 5-10℃)。
腐蚀性:优先选择低腐蚀性或无腐蚀的类型,减少设备维护成本。
比热容与导热性:数值越高,传热效率越好。
粘度:低温下粘度不宜过高,否则增加泵送能耗。
安全性:无毒、不易燃。
根据场景合理选择载冷剂,可显著提升制冷系统的效率和寿命。