汽车空调制冷剂R134a代换R12的研究

汽车空调制冷剂R134a代换R12的研究 2010年第5期商丘职业技术学院学报Vo1.9,No.5 第9卷(总第50期)JOURNALOFSHANGQIUVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGEOtc.,2010 文章编号:1671—8127(2010)05—0073—03 汽车空调制冷剂R134a代换R12的研究 刘晓光,罗龙飞 (商丘科技职业学院机电工程系,河南商丘476000;河南机电学校汽车工程系,河南郑州451191) 摘要:R12对大气臭氧层有强烈的腐蚀作用.而R134a是一种新型的环保制冷剂,为减少环境污染,可用 R134a代换R12.根据对R134a和R12特性的对比分析,改进了空调压缩机,冷凝器,蒸发器,膨胀阀和其他附属部 件的具体结构及参数设置,汽车空调制冷系统可得到优化. 关键词:制冷剂;制冷系统;改装 中图分类号:TB64文献标识码:A 0引言 目前,我国汽车空调中的制冷剂主要有R12和R134a两种.RI2属于CFCs中的一种,该物质对大气臭 氧层有较强破坏力,是一种对心脏毒害作用强烈而又迅速的物质.R134a和R12虽有不同的物理特性,但都 具有较强的制冷能力,而R134a对臭氧层没有破坏作用,是一种环保型制冷剂.为实现环境保护和人类健 康,对采用R12汽车空调制冷系统的车辆改装成R134a系统就成了亟待解决的问题. 1常用制冷剂的特性和性能对比 1.1R12制冷剂的特性 R12的学名为二氟二氯甲烷(CCL2F2),也可记为CFC一12.具有以下特性: (1)R12常温下为无色无味的气体,在一个大气压下,沸点为一29.79?,凝固温度为一158?.冷凝压力 一 般低于1.5—2.0Mpa,热稳定性好,不易燃易爆,一般情况下不具有毒性,对人体没有直接危害,但与明火 接触时可产生有毒气体_2. (2)R12渗透能力强,一般与水不相溶,在气态时的溶解度高于液态时的溶解度;对润滑油无亲合作用, 可与冷冻机油以任意比例互溶,R12制冷剂对密封件有特殊要求,不能使用天然橡胶,在制冷系统中采用耐 腐蚀的丁晴橡胶和氯醇橡胶制作密封件. (3)R12对一般金属无腐蚀作用,但对镁及含镁量超过2%的铝合金有腐蚀作用,在60—7O? 时若遇氧 化铁,氧化铜,易分解,R12有良好的电绝缘作用.对大气臭氧层有破坏作用. 1.2R134a制冷剂的特性 R134a的学名为四氟乙烷(CF2FCF3),又称为HFC一134a.它不破坏大气臭氧层,在大气中寿命较短,温 室效应小,属于环保型制冷剂_l.其主要特性是: (1)R134a无色,无毒,无味,不燃烧,不爆炸且化学性质稳定,R134a制冷剂的传热性优于R12,与矿物 油不相溶,冷冻机油必须使用合成润滑油. (2)R134a的分子直径比R12的分子直径小,穿透能力强,容易泄露,且粘度低,流动阻力较小,对除苯 乙烯以外的塑料基本没有影响,但对现在常用的一些橡胶材料不相容,需采用与R134a相容性较好的氢化 丁腈橡胶(HNBR). (3)汽化潜热高,比热大,有较强的制冷能力,质量流量较小. 1.3R134a和R12制冷剂的性能对比分析 R134a和R12制冷剂的部分性能对比,见表1. 收稿13期:2010—03—18 作者简介:刘晓光(1982一),男,河南襄城人,商丘科技职业学院机电工程系助教,主要从事汽车电控及液压控制研究. ? 73? 2010笠商丘职业技术学院学报 表1R134a和R12制冷剂的部分性能对比 由表1可知,R134a和R12在制冷性能方面有很多相似之处,将制冷剂R12换成R134a后制冷能力有 所提高,R134a制冷剂在大气中存在的寿命比R12短得多,是R12理想的替代制冷剂. 2汽车空调R12制冷系统改装成R134a系统的注意事项 2.1汽车空调制冷系统主要组成部件改装注意事项 2.1.1提高空调压缩机的转矩 由于R134a汽车空调制冷系统的工作压力高于R12系统,因此,需要通过增大压缩比和提高发动机的 转速来增大压缩机的功率和转矩,从而使压缩机有足够大的驱动力保证制冷系统正常工作.同时,还要提高 压缩机运动部件工作强度,改善润滑性能,增加进排气阀片的抗压能力. 2.1.2提高冷凝器的散热性能 R134a制冷系统的工作压力高于R12,要保证R134a制冷系统的效率不降低,只有提高冷凝器散热性能 才能获得相同的制冷效果,提高R134a系统冷凝器散热性能的途径有增大散热面积,增大冷却风扇的速度 或采用平行流式冷凝器I24. 2.1.3改善蒸发器的换热效率 目前R134a制冷系统多采用层叠式结构的散热器,能显着提高散热量,散热效率高且结构紧凑合理,将 其进出口形状由英制改为米制,改变外部凝露形状并作亲水处理或者调整感温包的位置也有利于提高制冷 能力. 3.1.4改进膨胀阀的结构 由于制冷能力不同,膨胀阀的开启压力值需重设,即改变流量特性.改变感温包内封入的气体,膨胀阀 内部的压力弹簧直接采用不锈钢,将膨胀阀的接口由英制改为米制,0形密封圈材质使用HNBR. 2.1.5储液干燥器的改动 R12系统广泛采用的干燥剂是硅胶,由于R134a的极性和水的极性非常接近,因此硅胶能使R134a制冷 剂和水一起被硅胶吸收,从而造成干燥剂的失效,使制冷系统中容易混入水分,如果存在水分易造成冰堵现 象,从而损坏制冷系统.现代汽车R134a制冷系统中使用沸石较多,它几乎不吸收R134a制冷剂,且干燥性 能良好,或者直接更换储液干燥器l4.. 2.2其他附属部件改装的注意事项 2.2.1将易熔塞改为安全阀 对于R12系统,当压力足够高时其易熔塞熔化,制冷剂 释放到大气中,使系统压力降低,以保护系统,但造成环境 污染.为此R134a系统采用了新型安全阀,其工作特性如图 1所示.当高压压力达3.43MPa一4.14MPa时,安全阀打开, 释放制冷剂;当泄压后压力降至2.76MPa以下时,安全阀 关闭. 2.2.2调整压力开关控制值和改变材质 由于R134a与R12系统工作压力不同,故系统中压力 控制开关的设定值也不相同.接口形状由英制改为米制,本 ? 74? 图1安全阀工作特性 刘晓光,罗龙飞:汽车空调制冷剂R134a代换R12的研究第5期 体直接采用铝质材料,O形密封圈广泛采用HNBR,其控制值如表2所示. 表2R134a与R12压力开关控制值(MPa) 2.2.3管路及垫圈的改进 由于R134a的分子直径比R12小,容易渗透泄露,并且R134a制冷剂对橡胶的具有很强的腐蚀性,容易 使R12系统的管路膨胀,发泡,严重影响密封性能,所以必须采用HNBR材料并且带有尼龙内层,如表3. 表3R134a与R12制冷系统管路材料比较 此外,R134a系统采用两端带槽的管道接头,并对接头的形状及尺寸做了改动,R134a空调系统采用的 时聚丁睛橡胶(H—NBR)材料的O型垫圈,管道O形密封圈须由端面密封改为径向密封,管接头也全部由 英制改为米制_65-69. 2.2.4加液阀的改进 R134a系统增大了加液阀的阀芯尺寸及外部形状尺寸,所以应调整相应结构.如加液阀接头 则改用快速 接头,便于维修和补充制冷剂,有利于提高加注速度和减少制冷剂的泄漏. 2.2.5换用新型冷冻机油 通常汽车空调冷冻机油和制冷剂能够以任意比互溶,参与汽车空调制冷剂循环,特别是对压 缩机有润 滑,降温和密封的作用.R12系统的冷冻机油是矿物性,与R134a不能互溶,因此,必须采用与 R134a相溶的 PAG和ESTER两类冷冻机油. 参考文献: [1]范爱民.汽车空调结构原理与维修[M].北京:机械工业出版社,2009. [2]潘伟荣.汽车空调[M].北京:机械工业出版社,2005. [3]张智.汽车空调使用与维修[M].延吉:延边人民出版社,2003. [4]冀旺年.汽车空调构造与维修[M].北京:电子工业出版社,2007. [5]夏云铧.新型汽车空调应用与维修[M].北京:机械工业出版社,2005. [6]汤姆?伯奇.刘振楼等译.汽车供暖与空调系统[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007 [责任编辑冯喜忠] ResearchontheReplacementofR12ByR134aonAutomobileAirConditioningSystem LIUXiao—guang.LUOLong—fei (1.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,ShangqiuInstituteofScience&Technol ogy,Shangqiu476000,China; 2.DepartmentofAutomobileEngineering,ttenanMechanicalandElectricalSecondarySchool,Zheng zhou451191,China) Abstract:R134aisalong—termgreenalternativerefrigerantwithzeroODP(ozone—depleting—pote ntia1)toreplaceR12.Bycomparingthena— tareoftheR134awithR12,thepapermainlyintroduceshowtochangethecorrespondingstructureofthes ystem,involvingcompressor,condenser,evap— oratorandexpansionvalve,SOastooptimizetheairconditioningsystem. Keywords:refrigerants;refrigerationsystem;modification