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        介紹一下冷庫等制冷設備中使用的制冷劑的發展歷程

        時間:2019-06-23 09:31:30 點擊:

         1805年埃文斯(O.Evans)原創作地提出了在封閉循環中使用揮發性流體的思路,用以將水冷凍成冰。他描述了這種系統,在真空下將乙醚蒸發,并將蒸汽泵到水冷式換熱器,冷凝后再次使用。1834年帕金斯1805年埃文斯(O.Evans)原創作地提出了在封閉循環中使用揮發性流體的思路,用以將水冷凍成冰。他描述了這種系統,在真空下將乙醚蒸發,并將蒸汽泵到水冷式換熱器,冷凝后再次使用。1834年帕金斯第一次開發了蒸汽壓縮制冷循環,并且獲得了專利。在他所設計的蒸汽壓縮制冷設備中使用二乙醚(乙基醚)作為制冷劑。

        下表列出早期用過的制冷劑

        年份
        雪種
        化學式
        19世紀30年代
        橡膠硫化物
         
         
        二乙醚(乙基醚)
        CH3-CH2-O-CH2-CH3
        19世紀40年代
        甲基乙醚(R-E170)
        CH3-O-CH3
        1850
        水/硫酸
        H2O/H2SO4
        1856
        酒精
        CH3-CH2-OH
        1859
        氨/水
        NH3/H2O
        1866
        粗汽油
         
         
        二氧化碳(R744)
        CO2
        19世紀60年代
        氨(R717)
        NH3
         
        甲基胺(R630)
        CH3(NH2)
         
        乙基胺(R631)
        CH3-CH2(NH2
        1870
        甲基酸鹽(R611)
        HCOOCH3
        1875
        二氧化硫R764)
        SO2
        1878
        甲基氯化物,氯甲烷(R40)
        CH3CI
        19世紀70年代
        氯乙烷(R160)
        CH3-CH2CI
        1891
        硫酸與碳氫化合物
        H2SO4,C4H10,C5H12,(CH3)2CH-CH3
        20世紀
        溴乙烷(R160B1)
        CH3-CH2Br
        1912
        四氯化碳
        CCI4
         
        水蒸氣(R718)
        H2O
        20世紀20年代
        異丁烷(R600a)
        (CH3)2CH-CH3
         
        丙烷(R290)
        CH3-CH2-CH3
        1922
        二氯乙烷異構體(R1130)
        CHCI=CHCI
        1923
        汽油
        HCs
        1925
        三氯乙烷(R1120)
        CHCI=CCI2
        1926
        二氯甲烷(R30)
        CH2CI2
        早期的制冷劑,幾乎多數是可燃的或有毒的,或兩者兼而有之,而且有些還有很強的腐蝕和不穩定性,或有些壓力過高,經常發生事故。
        十九世紀中葉出現了機械制冷。雅各布.帕金斯(Jacob Perkins)在1834年建造了首臺實用機器。它用乙醚作制冷劑,是一種蒸氣壓縮系統。二氧化碳(CO2) 和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學制品包括化學氰(石油醚和石腦油)、二氧化硫(R-764)和甲醚,曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應用限于工業過程。多數食物仍用冬天收集或工業制備的冰塊來保存。
        二十世紀初,制冷系統開始作為大型建筑的空氣調節手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個全空調高層辦公樓.
        1926年, 托馬斯.米奇尼(Thomas Midgely)開發了首臺CFC(氯氟碳)機器,使用R-12. CFC族(氯氟碳)不可燃、無毒(和二氧化硫相比時)并且能效高。該機器于1931年開始商業生產并很快進入家用。威利斯.開利(Willis Carrier)開發了第一臺商用離心式制冷機,開創了制冷和空調的紀元。
        1930年代出現了—氯氟烴CFCs與含氫氯氟烴HCFCs制冷劑。
        1930年梅杰雷和他的助手在亞特蘭大美國化學會年會上終于選出氯氟烴12(CFC12,R12,CF2CI2),并于1931年商業化,1932年氯氟烴11(CFC11,R11,CFCI3)也被商業化,隨后一系列CFCs和HCFCs陸續得到了開發,最終在美國杜邦公司得到了大量生產成為20世紀主要的雪種。
        20世紀30年代,一系列鹵代烴制冷劑相繼出現,杜邦公司將其命名為氟利昂(Freon)。這些物質性能優良、無毒、不燃,能適應不同的溫度區域,顯著地改善了制冷機的性能。幾種制冷劑在空調中變得很普遍,包括CFC-11.CFC-12. CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世紀50年代,開始使用共沸制冷劑。
        下表列出第二階段制冷劑開發時間:
        年份
        制冷劑
        1931
        R12
        1932
        R11
        1933
        R114
        1934
        R113
        1936
        R22
        1945
        R13
        1955
        R14
        1961
        R502
        60年代開始使用非共沸制冷劑。
        空調工業從幼小成長為幾十億美元的產業,使用的都是以上幾種制冷劑。到1963年,這些制冷劑占到整個有機氟工業產量的98%。
        到1970年代中期, 對臭氧層變薄的關注浮出水面,CFC族物質可能要承擔部分責任。這導致了1987年蒙特利爾議定書的通過,議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發HFC族,來擔當制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續使用并將逐漸淘汰。 [4] 
        在1990年代,全球變暖對地球生命構成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多,但因為空調和制冷耗能巨大(美國建筑物耗能約占總能耗的1/3),且許多制冷劑本身就是溫室氣體,制冷劑又被列入了討論范圍。雖然ASHRAE標準34把許多物質分類為制冷劑,但只有少部分用于商業空調。
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