载冷剂（制冷技术中所用的低温中间介质）

简介

以间接冷却方式工作的制冷装置中，将被冷却物体的热量传给正在蒸发的制冷剂的物质称为载冷剂。载冷剂通常为液体，在传送热量过程中一般不发生相变。但也有些载冷剂为气体，或者液固混合物，如二元冰等。常用的载冷剂有：水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液、二氯甲烷和三氯乙烯，一般不包括一氟二氯甲烷，这个通常作为制冷剂，只有在直接制冷时，才使用制冷剂作为载冷剂。直接制冷用大量的致冷剂，致冷剂一般对环境的友好程度低，如氟利昂，氨气等，因此间接制冷是节能环保的一种方式。^[1]

种类

载冷剂

2.盐水：即氯化钙或氯化钠的水溶液，可用于盐水制冰机和间接冷却的冷藏装置，或冷却袋装食品。盐水的凝固温度随浓度而变，当溶液浓度为29.9%时，氯化钙盐水的最低凝固温度为-55℃；当溶液浓度为22.4%时，氯化钠盐水的最低凝固温度为-21.2℃。使用时按溶液的凝固温度比制冷机的蒸发温度低5℃左右为准来选定盐水的浓度。氯化钙和氯化钠价格较低，对设备腐蚀性很大。

3.丙二醇和乙二醇：性质稳定，与水混溶，其溶液的凝固温度随浓度而变，通常用它们的水溶液作为载冷剂，适用的温度范围为0-20。虽然乙二醇或丙二醇溶液的凝固点低，可达-50℃，但是低温下溶液的粘度上升非常迅速，因此，一般具有工业应用价值的温度为-20℃以上。其水溶液也有腐蚀性。

4.二氯甲烷和三氯乙烯：通常用它们的液体作为载冷剂。二氯甲烷的凝固温度为-97℃,适用温度范围为-50～-90℃。但是无论是二氯甲烷，还是三氯乙烯都具有以下明显的缺点：液体挥发性高，沸点低，因此损失很重，需要补充的量非常多；含氯元素，而氯元素非常活泼，容易脱落形成盐酸及盐酸盐，造成设备腐蚀；溶水性低，因此低温下容易造成管道及设备的冰堵、爆管等损害；传热系数低，有机物的传热系数均较低。目前针对此类有机物载冷剂，市场上通常选择替代品。

要求

选择载冷剂需考虑以下各点：

①冻结温度低，必须低于制冷的操作温度；

②传热分系数大，即热导率和热容要大，而粘度要小；

③性质稳定，腐蚀性小；

④安全无毒、价格低廉；

⑤价格便宜，便于获得。

优势

综合来看，使用载冷剂的优势在于：

1、可以使制冷机系统聚集在较小的范围里，便于整个装置的制造、安装、运行管理，提高制冷效率。同时将冷量传送到远处。另外还将减少制冷剂系统制冷剂的充灌量和减少制冷剂泄漏的可能性。

2、便于对冷量的分配和控制。特别是对集中供冷的大容量空冷装置而言。

3、所用的载冷剂热容量较大，因此被冷却对象的温度易于稳定。

常用

常用的载冷剂是水，但只能用于高于0℃的条件。当要求低于0℃时，一般采用盐水，如氯化钠或氯化钙盐水溶液，或采用乙二醇或丙三醇等有机化合物的水溶液。

盐水溶液

盐水溶液是盐和水的溶液，它的性质取决于溶液中盐的浓度，如图1和图2所示。图中曲线为不同浓度盐水的凝固温度曲线，溶液中盐的浓度低时，凝固温度随浓度增加而降低，当浓度高于一定值以后，凝固温度随浓度增加反而升高，此转折点为冰盐合晶点。曲线将相图分为四区，各区盐水的状态不同。曲线上部为溶液区；曲线左部（虚线以上）为冰—盐溶液区，就是说当盐水浓度低于合晶点浓度、温度低于该浓度的析盐温度而高于合晶点温度时，有冰析出，溶液浓度增加，故左侧曲线也称为析冰线；曲线右部（虚线以上）为盐—盐水溶液区，就是说盐水浓度高于合晶点浓度、温度低于该浓度的析盐温度而高于合晶点温度时，有盐析出，溶液浓度降低，故右侧曲线也称为析盐线。低于合晶点温度（虚线以下）部分为固态区。

选择盐水浓度时应注意，盐水溶液浓度越大，其密度越大，流动阻力也越大，而比热减小，输送相同冷量时，需增加盐水溶液的流量。因此，只要保证蒸发器中盐水溶液不冻结，凝固温度不要选择过低，一般比蒸发温度低4~5℃（敞开式蒸发器）或8~10℃（封闭式蒸发器），而且浓度不应大于合晶点浓度。

盐水溶液在制冷系统中运转时，有可能不断吸收空气中的水分，使其浓度降低，凝固温度升高，所欲应定期向盐水溶液中增补盐量，以维持要求的浓度。

乙二醇

由于盐水溶液对金属有强烈的腐蚀作用，所以，一些场合常采用腐蚀性小的有机化合物，如甲醇、乙二醇等。乙二醇有乙烯乙二醇和丙烯乙二醇之分。由于乙烯乙二醇的黏度大大低于丙烯乙二醇，故载冷剂多采用乙烯乙二醇。

乙烯乙二醇浓度的选择取决于应用的需要。一般而言，以凝固温度比蒸发温度低5~6℃确定溶液浓度为宜，浓度过高，不但投资大，而且对其物性也有不利影响。为了防止空调设备在冬季冻结损毁时，采用30%的乙烯乙二醇水溶液足已。

基本介绍

载冷剂的循环是先在蒸发器中被制冷剂冷却并送至冷却设备中吸收被冷却系统的热量，然后返回蒸发器将吸收的热量传递给制冷剂，同时载冷剂重新被制冷剂冷却。使用载冷剂能使制冷剂集中在较小的循环系统中，并将冷量输送给较远的冷却设备。使用载冷剂有时还可以解决某些直接冷却制冷装置难以解决的问题。使用载冷剂能使某些毒性较大或刺激性气味较强的制冷剂远离使用环境，增强制冷系统的安全性。载冷剂是依靠显热来运载冷量的，这是与制冷剂依靠汽化潜热来制冷的最大区别。