工业制冷中的氨

工业制冷中的氨

先进的氨制冷部件

氨自19世纪以来就被认为是值得信赖的制冷剂。在食品保鲜和工业加工领域，氨因其优秀的热力学特性而成为首选。您可以在下文的“为什么在工业制冷中使用氨”深入了解这一点，以及氨作为制冷剂的众多其他优势。

随着环境问题日益严峻和新的F-gas法规的实施，科学家和制冷技术人员正在积极寻找长期替代方案，其中包括空气、水、氨和二氧化碳等天然制冷剂。在食品保鲜和工业加工领域，氨因其无与伦比的热力学特性而广受青睐。

经过一个多世纪的实践检验，氨作为制冷剂的选择之一，其应用范围已经扩展到了以前难以想象的领域。

为什么工业制冷中使用氨？

介绍

氨作为制冷剂首次应用于1876年，由卡尔·冯·林德（Carl Von Linde）在一台蒸汽压缩机组中实现。直到20世纪20年代，其他制冷剂如二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）也曾被广泛使用。20世纪20年代，美国开发的氯氟烃（CFCs）迅速成为主流制冷剂，与当时其他制冷剂相比，CFCs被认为是对人体无害且极其稳定的化学物质。然而，当时人们无法预见到大量释放制冷剂对外部环境的影响。CFC制冷剂被宣传为安全制冷剂，导致其需求迅速增长并取得了巨大成功。这些制冷剂一度被称为“天赐”的人造化合品。

由于CFCs的成功，氨制冷剂面临巨大压力，但仍保持了其地位，特别是在大型工业装置和食品保鲜领域。

到了20世纪80年代，CFC制冷剂的有害影响逐渐显现，人们普遍认为CFC制冷剂导致了臭氧层损耗和全球变暖。最终，1989年《蒙特利尔议定书》达成，几乎所有国家都同意在规定时间内逐步淘汰CFCs。

鉴于CFC/HCFC排放对大气层的严重破坏及其带来的全球变暖效应，1990年《蒙特利尔议定书》的修订、1992年《哥本哈根修正案》以及1998年日本京都会议都要求加快淘汰进程。甚至HCFCs也被列入淘汰计划，欧洲在这方面走在了前列。

欧洲许多国家已停止使用HCFC制冷剂，而新型制冷剂以及经过长期验证的可靠制冷剂如氨和二氧化碳（CO2）正被考虑用于各种新应用领域。

氨具有诸多优势，这些优势已通过数十年的氨制冷系统应用得到了充分证明。

能效

氨作为一种高效的制冷剂，温度范围应用广泛。随着对能源消耗的日益关注，氨制冷系统必将成为未来安全和可持续的优化解决方案。通常情况下，氨的超倍供液系统能效比DX R404A系统高出15-20%。NH3（氨）和CO2（二氧化碳）复叠系统的技术发展，为提高能效带来了新的可能。特别是在低温和极低温环境（低于-40℃）下，NH3/CO2复叠系统表现出色，而采用NH3/CO2载冷系统，其效率比传统盐水系统提高了大约20%。

环境友好

氨是环保的制冷剂，属于 “天然”制冷剂，其GWP（全球变暖潜势）和ODP（臭氧消耗潜势）均为零。

安全

氨是一种具有毒性的制冷剂，在一定浓度下还会表现出易燃性。因此，在使用过程中必须谨慎对待，确保所有涉及氨的系统设计都充分考虑到了安全性。与其他大多数制冷剂不同的是，氨具有一种独特的气味，即使在极低的浓度下也能被人类感知。这意味着，即使是轻微的氨泄漏，也能被人迅速察觉，从而发出警示。如果要减少氨的系统充注量，采用氨和二氧化碳的组合（如复叠系统或载冷系统）可以是一个既符合预期效果又能解决实际问题的解决方案。

较小的管道尺寸

在气相和液相中，氨需要比大多数化学制冷剂更小的管径。

更好的传热

氨具有比大多数化学制冷剂更好的传热性能，因此允许使用传热面积较小的设备。

这样的设计不仅有助于降低工厂的建设成本，并由于这些特性也有利于系统的热力学效率，还能进一步减少系统的运行成本。

制冷剂价格

在许多国家，氨的单位成本远低于氢氟碳化合物，这一经济优势因为氨在液态时密度较低而更加明显。此外，氨的气味特性使得任何泄漏都能迅速被察觉，从而减少了制冷剂潜在泄漏风险。

氨不是通用的制冷剂，主要适用于工业和大型商业应用。在这些应用中，必须考虑到氨的毒性、易燃性以及与材料的兼容性问题。鉴于全球范围内有大量的氨制冷系统在成功运行，这些挑战都是可以被有效应对和管理的。