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正航技术整理制冷剂的替代中的可持续发展观

发布于:2015-07-17 16:36来源:未知 作者:-1点击:
正航技术整理制冷剂的替代中的可持续发展观
一、可持续发展的概念

可持续发展的概念源于环境保护。可持续发展的思想是从70年代以后逐渐形成的。1980年,联合国向全世界呼吁:“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的发展及自然资源利用过程中的基本关系,确保全球持续发展。” 1987年,联合国世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中指出,可持续发展是指“既满足当代人的需要,又不损害后代人满足需要的能力的发展”。这一定义在1992年联合国环境与发展大会上得到了各国的共识。
可持续发展是指生态、经济和社会三者的协调发展。其中生态可持续发展以保护自然为基础,与资源和环境的承载能力相适应。在发展的同时,必须保护环境,包括控制环境污染和改善环境质量,保护生物多样性和地球生态的完整性,保证以持续的方式使用可再生资源,使人类的发展保持在地球承载能力之内。
制冷剂的替代中的可持续发展观
当前环境变暖引起的气候变化,臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题,如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。因此在制冷剂的替代研究过程中应该加强对生态环境的保护意识,不能只看到眼前的利益,而同时要注重生态环境与人类的协调的,可持续的发展。可持续发展的核心是经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致,是为了让子孙后代能够享有充分的资源和良好的自然环境。
通过近年来制冷剂替代工作的进展,我们可以看到人们不再只注重制冷剂的热物性,而更加注重其环保性。在《蒙特利尔议定书》签订以前制冷剂的研究一般以良好的热力学性质和物理、化学性质等为主,如CFC系列的R11,R12等都具有良好的热力性能和化学稳定性,且无毒,不燃,不爆等,但对臭氧层有很大的破坏作用,且能够引起温室效应。在《蒙特利尔议定书》签订以后,在制冷剂的研究替代中首先考虑到的是减小制冷剂对臭氧的破坏作用,比如HCFC系列的R22虽然仍对臭氧有破坏作用但比R11和R12小的多。而HFC制冷剂如R134a已对臭氧没有任何破坏作用。1997年签订的《京都议定书》对于制冷剂的替代提出了很高的要求,也更加顺应了环境的可持续发展的要求,其不但要求替代制冷剂要有较低的ODP,而且具有较低的GWP,这样HFCs也面临淘汰的危险。从上面这些内容可以看出,在制冷剂的替代中是环境的可持续发展这只无形的大手在起着作用,它不但推动这制冷剂的替代研究工作的发展,而且也为制冷剂的发展指明了发展方向。
二、制冷剂的发展趋势
总得来说制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求,并且推动其进一步发展。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致的核心要求,制冷剂的发展方向有两个:
一个是环保,使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋,绿色环保制冷剂可以是合成的,也可以是天然的,虽然合成的环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏,但从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是最理想的选择,因为天然制冷剂本来就是地球生态系统中存在的,无论是使用还是排放到环境中,取之于自然回之于自然,对环境的影响比合成制冷剂都小的多,相信随着技术的不断进步,天然制冷剂必将大有发展。
一直以来制冷剂的替代研究工作也是沿着环保的方向发展的,并且已经对环境的可持续发展起到了很大的促进作用,2003年9月为纪念“国际臭氧层日”,联合国环境规划署和国际气象组织在巴黎发表了由37个国家250名专家联合作出的关于大气臭氧层状况的评估报告。报告指出,自从保护臭氧层的蒙特利尔协议得到183个国家签署之后,各国做了很多努力,大气臭氧层已出现了恢复的迹象,但在今后几十年中依然很脆弱。
1998年以来的研究表明,破坏同温层臭氧层的气体水平几乎已经达到顶点,但是破坏对流层内臭氧层的化学物质总量正在以缓慢的速度下降。其表现形式是:南极上空的臭氧层空洞近几十年来一直在扩大,但近年来速度已经放慢低于上世纪80年代水平;北极上空的臭氧层空洞正在缩小,表明臭氧层正在恢复。
第二个是节能,随着人们生活水平的提高制冷空调等设备越来越普及,同时其消耗的大量的能源也越来越引起人们的注意,今夏我国18个省市出现电力紧缺问题,中国电监会的一项调查显示,供需矛盾加剧造成今夏电力吃紧,其中空调制冷负荷快速增长是不可忽视因素。今夏我国华东、华中、华南地区持续高温,空调制冷负荷猛增。华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重已超过30%,个别省电网甚至接近40%。而电能的产生又要消耗大量的化石燃料,如煤、石油等,不但造成大量的不可再生能源的消耗,而且燃烧产物如CO2等还可引起温室效应等环境问题。因此除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手,通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备的能耗也是一个发展方向。
综上所述,制冷剂的发展是与环境保护和地球生态环境的可持续发展密切相关的,制冷剂的发展趋势体现了环境的可持续发展的要求。
三、制冷机组及压缩机的新技术
制冷压缩机是空调系统的核心部件,通常称为制冷机的主机。科学技术的进步,新式空调系统不断出现,推动了制冷压缩机制造技术的不断进步。从目前制冷压缩机的发展趋势来看,结构紧凑、高效节能以及微振低噪等特点是空调压缩机制造技术不断追求的目标。下面对制冷压缩机做一个概述.
作用:l、从蒸发器中吸m蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力;2、提高压力(压缩),以创造在较高温度下冷凝的条件;3、输送制冷剂,使制冷剂完成制冷循环。
一、根据工作方式的不同,可分为两大类—— 容积型与速度型。       容积型压缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。速度型压缩机是靠高速旋转的T作I1"轮对蒸气做功,压力升高,并完成输送蒸气的任务。属于这类压缩机的有离心式和轴流式压缩机,目前常用的是离心式压缩机。1、往复式压缩机的工作原理往复式压缩机又称活塞式压缩机。压缩机的工作腔是汽缸。活塞在汽缸内作上下往复运动,从而完成了压缩、排汽、膨胀、吸汽等过程。a.到位置(称活塞的下止点)时,汽缸吸满蒸气。而活塞转而向上,这时吸、排汽门都关闭,汽缸容积缩小,蒸气被压缩,一直压缩到排汽压力为止。b.为排汽过程:当压力达到一定值(大于排汽管内压力)时,排汽阀开启,活塞继续上移,蒸气排出,一直到活塞上移到位置(这位置称活塞的上止点)时,排汽结束。c.是余隙膨胀过程:为了防止活塞与吸排汽阀碰撞,活塞上移到上止点时,活塞与汽缸顶部之间留有一定间隙,称余隙。当活塞转而向下运动时,排汽结束时留在余隙内的高压蒸气阻止吸汽阀开启,吸汽不能开始。这时余隙内的蒸气随着活塞下移而进行膨胀,一直膨胀到吸汽压力以下时才结束。d.是吸汽过程:吸汽阀开启,随着活塞往下运动而吸汽,一直进行到活塞下移到活塞下止点为止。   ( 2)优点:它应用比较广泛,制造技术成熟,结构简单,而且对加工材料和加工lT艺要求较低,造价比较低,适应性强,能适应广阔的压力范围和制冷量要求,可维修性强。(3)缺点:无法实现较高转速,机器大而重,不容易实现轻量化,排气不连续,气流容易出现波动,而且工作时有较大的振动。由于曲轴连杆式压缩机的上述特点,已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式,曲轴连杆式压缩机目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。2、螺杆式压缩机的构造与工作过程螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸气的吸人、压缩和排IqJ过程。无油螺杆压缩机在本世纪三十年代问世,主要用于压缩空气。后来汽缸内喷油的螺杆式压缩机出现,性能得到提高,目前,喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一。螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类,双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。(1)为喷油式螺杆式压缩机的构造。在断面为双圆相交的汽缸内,装有一对转子—— 阳转子和阴转子。阳转子有四个齿,阴转子有六个齿,两根转子相互啮合。当阳转子旋转一周,隐转子旋转2/3周,或者说,阳子的转速比阴转子的转速快50%。螺杆式压缩机从吸汽靠排汽的工作过程,在汽缸的吸汽端座上开有吸汽口,当齿槽与吸汽口相通时,吸汽就开始,随着螺杆的旋转,齿槽脱离吸汽口,一对齿槽空间吸满蒸气,螺杆继续旋转,两螺杆的齿与齿槽相互啮合,有汽缸体、啮合的螺杆和排汽端座组成的齿槽容积变小,而且位置向排汽端移动,完成了对蒸气压缩和输送的作用,当这对齿槽空间与端座的排汽口相通时,压缩终了,蒸气被排出,每对齿槽空间都存在着吸汽、压缩、排汽三个过程。在同一时刻存在着吸汽、压缩、排汽三个过程,不过它们发生在不同的齿槽空间。(2)螺杆式压缩机的优点:① 螺杆式压缩机只有旋转运动,没有往复运动,因此压缩机的平衡性好,振动小,可以提高压缩机的转速。② 螺杆式压缩机的结构简单、紧凑,重量轻,无吸、排汽阀,易损件少,可靠性高,检修周期长。③ 在低蒸发温度或高压缩比工况下,用单级压缩仍然可正常工作,且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙,没有吸、排汽阀,故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率。④ 螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。⑤ 螺杆式压缩机的制冷量可以在10%一100%范围内无级调节,但在40%以上负荷时的调节比较经济。(3)缺点:噪声较大,以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备,造成机组体积大。
二、压缩机的种类很多,根据工作原理的不同,空调压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。l、定排量压缩机的排气量是随着发动机的转速的提高而成比例提高的,它不能根据制冷 的需求而自动改变功率输 ,而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号来实现,当温度达到设定的温度,压缩机停止工作;当温度升高后,压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制,当管路内压力过高时,压缩机停止工作。2、变排量压缩机可以根据设定的温度自动调节功率输出。空调控制系统不采集蒸发器m风口的温度信号,而是根据空调管路内压力变化信号来控制压缩机的压缩比从而自动调节m 风口温度。在制冷的全过程中,压缩机始终是工作的,制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端压力过高时,压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比,这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度,低压端压力上升到一定程度时,压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。
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