《汽车空调维修制冷剂减排》.docx
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《汽车空调维修制冷剂减排》
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培训教材
名目
第1章前言
1.1氯氟烃与臭氧层
1.1.1臭氧层
我们赖于生存的地球别处覆盖着厚厚的大气层，大气层依照离地面高度可划分为对流层〔0～15km〕、平流层〔15～50km〕、散逸层〔50～85km〕和热电离层〔>85km〕。
其中在平流层中，集中了大气中90％的臭氧，那个区域称为臭氧层。
臭氧是大气中的一种气体，分子式为O3。
一般氧分子在强烈的紫外线照耀下发生均裂，生成两个氧原子〔自由基〕，氧原子再与氧分子结合生成臭氧分子；生成的臭氧会在紫外线的照耀下被分解，重新生成氧分子，从而形成了大气臭氧层中的臭氧生成和分解的动态平稳。
大气中臭氧层的厚度尽管专门大，但其质量在整个大气中所占的比例专门小，假如将地球上的所有臭氧压缩到1个大气压〔101.325kPa〕,其厚度仅有3mm左右。
臭氧层如同地球的爱护伞，因为它具有强烈吸取〔99％〕紫外线的作用，因此能够有效地过滤阳光中对人体和生物有害的那部分紫外线；此外，臭氧层还起到地球保温层作用，使得白天不至于过热，夜晚不至于过冷。
由于臭氧层的存在，使得地球表面具备了得以繁育生物和直至显现人类的条件。
1.1.2臭氧层的破坏及其危害
自20世纪70年代未到80年代，分布在地球各地对大气臭氧含量监测发觉，全球臭氧总量在逐步减少。
1977年，发觉南极上空的臭氧含量在每年9月下旬迅速减少，并形成了〝臭氧空泛〞。
1987年10月，南极上空的臭氧浓度下降到1957～1978年间的一半，臭氧空泛面积那么扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。
1994年10月观测到臭氧空泛曾一度蔓延到南美洲最南端的上空。
据对北极上空的观测，2000年1～3月间，臭氧含量累计减少了60％以上，也形成了臭氧空泛。
近年臭氧空泛的深度和面积仍在连续扩展。
因为地球上的生物是在臭氧层形成后才开始进化的，因此一旦臭氧层被破坏，过量紫外线通过大气层照耀到地球表面，将会造成以下庞大危害：
〔1〕对人体健康的危害。
适量紫外线对人体健康是有益的，然而长期过量紫外线照耀可能引起人体免疫能力减退、白内障等眼科疾病、甚至皮肤癌等严峻疾患。
〔2〕对植物的阻碍。
紫外线照耀增强将会阻碍某些植物光合作用，使植物营养成分减少，生长速度减慢。
〔3〕对海洋生物的阻碍。
紫外线照耀增强将阻碍海洋生物的繁育能力，使浮游生物数量和品种减少，阻碍鱼类和贝类的生长。
1.1.3氯氟烃对臭氧层的耗损
为了查找安全高效的制冷剂，1928年首次合成了氯氟烃并于1930年投入生成，商品名字为〝氟利昂〞，并在以后生产出包括CFC-11、CFC-12、CFC-113等多种品种。
由于〝氟利昂〞具有优异的热力性质和较高的制冷效率，且无毒无味、不燃烧、不爆炸、化学稳固性和热稳固性好，曾在全球范畴内广泛应用于工商制冷、汽车空调、家用冰箱和家用空调器等蒸气压缩式制冷系统中，其中汽车空调采纳CFC-12作为制冷剂。
大气中臭氧含量急剧减少促使人们对这一现象进行深入研究。
研究说明，全氯氟烃如被排放到大气中，由于其化学性质十分稳固，不易分解，扩散在臭氧层后，在紫外线的照耀下分解形成氯原子；氯自由基与臭氧反应生成氧气分子和一氧化氯，而一氧化氯又和氧原子反应，重新生成氯原子，再去消耗臭氧；如此氯原子一旦开释出来，即发生一系列连锁反应，据估算，每一个氯原子可消耗10万个臭氧分子。
这就使得臭氧含量不断下降，从而减薄臭氧层并形成臭氧空泛。
汽车空调中使用的CFC-12属于全氯氟烃，是破坏臭氧层的元凶，为了爱护臭氧层那个地球的爱护伞，必须对CFC-12进行剔除和替代。
1.2爱护臭氧层进展
1.2.1国际社会的努力
为了爱护臭氧层，联合国环境规划署召开了多次国际会议，商量爱护臭氧层的计策，签署了包括«爱护臭氧层维也纳公约»、«关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书»〔及其修正案〕等一系列国际公约，并建立了多边基金。
1.2.1.1«爱护臭氧层维也纳公约»
1985年3月制订了«爱护臭氧层维也纳公约»，该公约是一项框架性协议，不包含法律约束的操纵和目标，鼓舞政府间在研究、有打算观测臭氧层、监督CFCs的生产和信息交流方面的合作。
该公约缔约国承诺针对人类改变臭氧层的活动采取普遍措施，以爱护人类健康和环境。
该公约的通过和签署为国际社会在处理大的全球环境问题合作迈出了重要一步。
1.2.1.2«关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书»及其有关修正案
1987年制订了«关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书»〔以下简称«议定书»〕，并在1990年伦敦、1992年哥本哈根、1995年维也纳、1997年蒙特利尔和1999年北京的会议上对«议定书»进行了调整，加快了CFCs等消耗臭氧层物质剔除时刻表。
依照修订后的«议定书»的规定，人均年消费CFCs大于0.3kg的发达国家，要求于1996年1月1日前停止CFCs使用。
关于人均年消费CFCs小于0.3kg的进展中国家，必须逐年削减CFCs的生产和消费；从1997年7月1日起，CFCs的生产和消费分别冻结在1995～1997年3年的平均水平上；从2005年1月1日起削减冻结水平的50％，从2007年1月1日起削减冻结水平的85％；从2010年1月1日起完全停止CFCs使用。
1.2.2中国的工作
中国政府1989年正式加入«爱护臭氧层维也纳公约»，1991年加入«议定书»，并积极参与«议定书»修正工作。
1992年编制了«中国消耗臭氧层物质逐步剔除国家方案»〔以下简称«国家方案»〕，1993年得到中国国务院与联合国爱护臭氧层多边基金执行委员会的批准，1999年完成对«国家方案»的修订。
国家方案»及其修订是我国政府贯彻执行环境爱护差不多国策、切实履行«议定书»规定的各项义务的决心和信心的表达。
成立了由15个部、委、局、总公司和总会参加的中国爱护臭氧层领导小组和办公室，负责整个国家CFCs剔除工作。
向多边基金执委会申请并得到批准的项目一百多项，专门好地促进了我国CFCs剔除工作的开展。
在中国政府的努力和«国家方案»的指导下，中国差不多成功地将CFCs的生产和消费水平操纵在1995～1997年的平均水平之下。
中国还将于2005年实现剔除50％生产量和消费量的目标。
2004年12月，我国加速剔除打算被蒙特利尔多边基金执委会批准，我国承诺2007年7月1月全部停止CFCs生产和消费。
2000年中国开始汽车空调、家用制冷、工商制冷和中央空调四个制冷修理子行业的全面调查，2003年做出了中国制冷修理行业CFCs剔除战略，2004年在行业战略的基础上制定了制冷修理行业打算并被多边基金执委会批准，该项目以汽车空调子行业为要紧内容。
1.3爱护臭氧层中国汽车空调行动
1.3.1汽车空调CFC-12剔除政策文件
1994年我国汽车行业制订了«中国汽车空调行业CFC-12剔除战略»，并逐步实施。
为了推进全行业量大面广的CFC-12剔除工作，国家环保总局和原国家机械工业局组织制订了«中国汽车空调行业CFC-12整体剔除打算»。
1.3.2汽车空调CFC-12剔除技术路线
我国原汽车空调中使用的制冷剂是CFC-12，中国汽车空调行业剔除臭氧层消耗物质的技术路线是：
新生产汽车采纳HFC-134a制冷剂替代CFC-12制冷剂，在用汽车能够采纳原有制冷剂，在修理和报废拆解过程中应该对制冷剂进行回收。
1.3.3汽车空调CFC-12剔除行动
1995年在多边基金执委会的资助下，开始了汽车空调重点企业的CFC-12剔除项目；1998年中国制定了汽车空调行业整体剔除打算并得到多边基金执委会的批准，1999年开始实施该打算。
通过汽车空调行业整体剔除打算中投资项目，引进了大量国外先进技术和设备，使汽车空调系统及零部件企业提高了技术水平和生产能力，生产了大量以HFC-134a为制冷剂的汽车空调系统零部件产品，为我国汽车空调行业CFC-12整体剔除奠定了坚实的物质基础。
2001年中国汽车空调行业全部完成了替代CFC-12的改造工作，2002年1月1日新生产汽车全部停止装配CFC-12的空调器。
1.3.4汽车空调CFC-12剔除技术援助项目
开展了以下一系列技术援助项目：
（1）制订和修订了12项HFC-134a汽车空调器及其零部件标准。
（2）制订了7项汽车空调系统及其零部件产品认证实施规那么，已先后认证HFC-134a汽车空调产品生产企业81家。
（3）建立了汽车和汽车空调生产企业数据统计和监控系统。
（4）广泛利用各种媒体进行爱护臭氧层的宣传活动。
（5）编制出版了«中国汽车空调行业CFCs替代行动»。
1.3.5汽车空调修理拆解过程CFC-12回收
2004年中国制定了制冷修理行业打算并被多边基金执委会批准，该项目以汽车空调行业为要紧内容。
2005年开始了打算实施，在汽车空调修理和车辆报废时，禁止将系统中CFC-12制冷剂直截了当向大气中排放，应该对制冷剂进行回收，以便循环利用，如此即能够防止破坏臭氧层，危害大气环境，又能有效地利用资源，实现可连续进展。
2005-2007年是打算的要紧执行期，通过项目实施，在汽车修理和报废拆解过程中回收CFC-12，实现我国对CFC-12消费的操纵目标。
1.4本教材编写目的和要紧内容
1.4.1编写目的
为了能够顺利实施中国制冷修理行业CFCs整体剔除打算，保证汽车修理和报废汽车拆解过程中专门好地进行CFC-12回收工作，需要对汽车修理人员和报废汽车拆解人员进行汽车空调良好修理操作程序培训，该培训教材确实是为此而编写。
1.4.2要紧内容
该培训教材要紧包括汽车空调用制冷剂、汽车空调制冷系统、汽车空调制冷系统修理、CFC-12制冷剂回收、CFC-12制冷剂处理、制冷剂储存与运输和常见故障及其检修。
第2章汽车空调用制冷剂
2.1制冷剂概述
制冷剂，又称制冷工质，它是制冷系统中完成制冷循环的工作介质。
制冷剂在蒸发器内吸取被冷却对象的热量蒸发成低压蒸气后，被压缩机压缩为高压蒸气，在冷凝器内将热量传递给冷却介质〔如空气或水〕而被冷凝成液体，然后被节流降压后重新回到蒸发器，进行连续制冷。
因此制冷剂是制冷装置完成能量交换的重要载体，制冷剂的特性对汽车空调系统的性能起着专门重要的作用。
2.1.1常用制冷工质的分类
2.1.1.1按制冷剂化学结构分类
（1）无机化合物，如水、氨、二氧化碳等。
（2）氯氟烃，即饱和碳氢化合物的氟、氯衍生物，如R11、R12、R22等。
（3）碳氢化合物，如丙烷、异丁烷等。
2.1.1.2按制冷剂组成分类
（1）单一制冷工质。
（2）混合制冷工质，是由两种或多种化合物组成的，按其特性分为共沸混合制冷工质和非共沸混合制冷工质。
2.1.1.3CFC、HCFC、HFC、HC及FC制冷剂
近年来，人们发觉大气臭氧层破坏作用的要紧由卤代烃分子中的氯和溴原子引起，其中的氢原子和氟原子对臭氧层没有破坏作用。
为了能从代号上直截了当反映出制冷剂对臭氧层的破坏，将氯氟烃分成CFC、HCFC、HFC及PFC等五类。
CFC是不含氢的氯氟烃，称作全氯氟烃〔Chlorofluorocarbon〕，在大气中存在时刻长，对臭氧层的破坏和引起的地球温室效应最大，属于最先被限制和禁止使用的物质；
HCFC是含氢的氯氟烃，称作氢氯氟烃（Hydrochlorofluorocarbon），对大气臭氧仍有一定破坏作用，温室效应也专门强，属于稍后要剔除的物质；
HFC是不含氯的氯氟烃，称作氢氟烃（Hydrofluorocarbon），对大气臭氧层无破坏，但部分HFC制冷剂如〔HFC-134a〕仍有一定的温室效应。
PFC表示全氟烃（Purefluorocarbon），不含氯和氢原子。
按上述表示方法，汽车空调中常用的制冷剂R12（CCl2F2）可写成CFC-12，R134a（CF3CH2F）可写成HFC-134a。
2.1.2对制冷剂的要求
2.1.2.1对制冷剂热力性质的要求
（1）制冷效率高。
用制冷效率较高的制冷剂可提高制冷系统的经济性。
（2）压力适中。
制冷剂蒸发压力不应低于大气压力，防止空气渗入系统，从而保证制冷系统的正常运行；同时，期望常温下制冷剂的冷凝压力也不应过高，如此能够减少制冷装置承担的压力，降低制造成本，也能够减少制冷剂向外泄漏的可能性。
（3）单位容积制冷能力要大，能够减小制冷剂循环量和压缩机尺寸。
（4）绝热指数要小，以减小压缩机功耗，且使得压缩终了制冷剂气体温度不至过高。
2.1.2.2对制冷剂物理性质的要求
（1）制冷剂凝固点低，能在较低蒸发温度下工作。
（2）制冷剂临界温度高，有利于采纳一样环境温度的空气和冷却水进行冷凝。
（3）制冷剂的密度和粘度要小，有利于减小制冷剂在制冷系统中的流淌阻力。
（4）制冷剂的导热系数和对流换热系数大，可减小换热器的尺寸。
2.1.2.3对制冷剂化学性质的要求
（1）制冷剂应无毒、无刺激性，应对人体健康无损害。
（2）制冷剂应不易燃烧、不易爆炸。
（3）制冷剂对金属和其他材料的腐蚀作用要小。
（4）制冷剂在高温下应不易分解，化学性质稳固。
（5）制冷剂与润滑油应互溶，同时不起化学反应。
2.1.2.4对制冷剂的环保要求：
制冷剂应对臭氧层无破坏作用，不产生温室效应。
2.1.2.5对制冷剂经济性的要求：
制冷剂应价格廉价，容易得到。
2.2CFC-12和HFC-134a性质的对比
在臭氧层破坏问题发觉之前，CFC-12由于具有专门好的热力学、物理化学和安全性质，被广泛应用于汽车空调中，目前在中国一些在用车辆和修理中仍有使用。
HFC-134a是作为CFC-12的替代工质而提出的，它的许多特性与CFC-12专门接近。
本节将CFC-12和HFC-134a的要紧特性作一比较。
表2-1CFC-12和HFC-134a的热物理性质对比
项目
CFC-12
HFC-134a
分子式
CCl2F2
CF3CH2F
分子量
120.93
102.03
沸点（℃）
-29.8
-26.16
凝固点（℃）
-155
-96.6
临界温度（℃）
112
101.1
临界压力（MPa）
4.12
4.067
密
度
30℃饱和液体（kg/m3）
1187.2
1294
0℃饱和蒸气（kg/m3）
14.4196
18.054
比
热
30℃液体
[kJ/（kg·℃）]
1.447
1.017
0℃饱和蒸气
[kJ/（kg·℃）]
0.883
0.65
饱和气绝热指数（大气压、30℃）
1.136
1.178
大气压下比潜热（kJ/kg）
167.3
198.68
导热
系数
0℃饱和蒸气
[W/（m·℃）]
0.01179
0.0145
0℃饱和液体
[W/（m·℃）]
0.0783
0.08
粘度
×103
30℃液体（Pa·s）
0.2874
0.251
大气压下30℃气体（Pa·s）
0.01094
0.0127
0℃时的容积制冷量（kJ/m3）
2740
2860
理论循环COP〔0，40℃〕
5.62
5.49
与CFC-12相比，HFC-134a具有优良的迁移性质，其液体及气体的导热系数显著高于CFC-12。
2.2.1饱和压力表压力对比
CFC-12和HFC-134a的饱和蒸气压相近，在低温时HFC-134a略低，大约在17℃时相等，高于17℃时HFC-134a略高〔图2-1〕，CFC-12和HFC-134a不同温度下对应的饱和压力分别见表2-2和表2-3。
图2-1CFC-12和HFC-134a的饱和压力-温度曲线
表2-2CFC-12的饱和压力表
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
-70
12.268
-34
84.382
2
329.40
38
914.23
75
2087.5
-69
13.084
-33
88.187
3
340.19
39
937.23
76
2129.6
-68
13.943
-32
92.125
4
351.24
40
960.66
77
2172.4
-67
14.848
-31
96.199
5
362.55
41
984.51
78
2215.8
-66
15.801
-30
100.41
6
374.14
42
1008.8
79
2259.9
-65
16.803
-29
104.77
7
386.01
43
1033.5
80
2304.6
-64
17.857
-28
109.27
8
398.15
44
1058.7
81
2350.0
-63
18.963
-27
113.92
9
410.58
45
1084.3
82
2396.0
-62
20.125
-26
118.72
10
423.30
46
1110.4
83
2442.7
-61
21.344
-25
123.68
11
436.31
47
1136.9
84
2490.0
-60
22.622
-24
128.80
12
449.62
48
1163.9
85
2538.0
-59
23.962
-23
134.08
13
463.23
49
1191.4
86
2586.7
-58
25.365
-22
139.53
14
477.14
50
1219.3
87
2636.1
-57
26.834
-21
145.15
15
491.37
51
1247.7
88
2686.2
-56
28.371
-20
150.93
16
505.91
52
1276.6
89
2737.0
-55
29.978
-19
156.90
17
520.76
54
1335.9
90
2788.5
-54
31.657
-18
163.05
18
535.94
55
1366.3
91
2840.7
-53
33.412
-17
169.37
19
551.45
56
1397.2
92
2893.7
-52
35.244
-16
175.89
20
567.29
57
1428.6
93
2947.3
-51
37.155
-15
182.60
21
583.47
58
1460.5
94
3001.7
-50
39.148
-14
189.50
22
599.98
59
1493.0
95
3056.9
-49
41.227
-13
196.60
23
616.84
60
1525.9
96
3112.8
-48
43.392
-12
203.90
24
634.05
61
1559.4
97
3169.5
-47
45.647
-11
211.40
25
671.62
62
1593.5
98
3226.9
-46
47.995
-10
219.12
26
669.54
63
1628.0
99
3285.1
-45
50.438
-9
227.05
27
687.82
64
1663.2
100
3344.1
-44
52.978
-8
235.19
28
706.48
65
1698.8
101
3403.8
-43
55.978
-7
243.55
29
725.50
66
1735.1
102
3464.4
-42
58.363
-6
252.14
30
744.90
67
1771.9
103
3525.8
-41
61.214
-5
260.96
31
764.68
68
1809.3
104
3587.9
-40
64.173
-4
270.01
32
784.85
69
1847.2
105
3650.9
-39
67.245
-3
279.30
33
805.41
70
1885.8
106
3714.8
-38
70.431
-2
288.82
34
826.36
71
1924.9
107
3779.4
-37
73.735
-1
298.59
35
847.72
72
1964.6
108
3844.9
-36
77.159
0
308.61
36
869.48
73
2005.0
109
3911.3
-35
80.707
1
318.88
37
891.64
74
2045.9
110
3978.5
表2-3HFC-134a饱和压力表
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
温度
t/℃
绝对压力
p/kPa
-60
16.317
-30
84.739
0
292.82
30
770.06
60
1681.3
-59
17.386
-29
88.815
1
303.57
31
792.43
61
1721.5
-58
18.513
-28
93.045
2
314.62
32
815.28
62
1762.3
-57
19.700
-27
97.435
3
325.98
33
838.63
63
1803.9
-56
20.949
-26
101.99
4
337.65
34
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64
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-55
22.263
-25
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5
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35
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65
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-54
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-24
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6
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36
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66
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-53
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-23
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7
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37
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8
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68
2023.1
-51
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-21
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69
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72
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