Video 8-7* 制冷剂与环保在线视频

最后我想来介绍一下

制冷剂与环保

这个也是一个拓展的内容

也是为了拓宽大家的视野

当然更重要的

还是想增强大家的环保意识

既然是拓展内容

当然就不做这个教学要求

所以我们用*来进行标注

但是如果说你对这块不感兴趣的话

那你也可以忽略这一段

首先我们先来看一下

蒸汽压缩制冷循环

选择工质

循环跟你的工质的性质 关系是很大的

所以我们对工质的热物性

要有一个基本的要求

第一个 希望沸点低

当然要低于零下10度

不然怎么制冷

然后压力要适中

首先蒸发压力要稍稍大于一个大气压

如果小于一个大气压怎么样

如果小于大气压的话

空气就会进去

因为制冷循环

它是一个运动部件

有压缩机它是动的

管子之间是有接口的

在运动过程中

这个接口或者是这个阀

管连接件在长时间运动过程中

它有可能要漏的

如果说环境的空气漏进去的话

就有了不凝气体

不凝气体对于蒸发和冷凝的性能

是有非常大的影响

所以说我们蒸发的温度

一定要稍稍高于一个大气压的

这样的话空气进不去

应该说空气是进不去的

当然除非你一开始充罐的时候

没有处理好里面的不凝气体

那是另外一件事情

再一个

冷凝气中的压力不能太高

因为如果高的话

冷凝气压力如果高的话

管壁就怎么样

厚度就要厚一些

不然强度满足不了要求

这是一个

还有一个汽化潜热要大

这样才能有大的冷冻能力

再一个 我们在T-s图上

饱和液线和饱和气线

希望它尽量陡峭

饱和液线为什么要陡啊

我们前面讲用节流阀

代替膨胀机的时候

我们说过 用节流阀取代膨胀机

制冷量怎么样又缺了一块

缺的那块实际上就是那个小的斜的三角形

如果饱和液线如果陡的话

那小三角形的面积不就小吗

也就是说节流损失要小

那你的饱和气线为什么要陡啊

饱和气线如果陡的话

冷凝 有一段过热蒸汽的冷却

如果陡的话 那一段不就短了吗

那一段短的话

整个在冷凝气里

等温的段不就长了吗

两相流的段不就长了 这是一个

然后其它的凝固点要低

要便宜 要没有毒 要没有腐蚀

不容易爆 炸不可燃

性能稳定啊 这一系列

还有跟材料相容性

环境性能 安全性能

这一系列的要求

然后我们大概来看一下

制冷剂的发展或者说演化

第一代制冷剂

大概是1830年-1930年

大概一百年的时间

在1830年的时候

人类开始用制冷剂

也就是说我人为的来制冷

而不是简单的拿冻的冰

冻冰怎么冻 冰怎么冻

所以他是要希望制冷

那个时候所有一切可以用的

我只要能制冷就可以

所以那个阶段的制冷剂

什么东西能用全都去尝试了

那个时候的制冷剂

它是有毒 大多数是有毒的

而且可燃的 有腐蚀性的

性能不稳定

人类最开始常用的基本上是这样

反正能用我就用

因为有毒 因为可燃 因为有腐蚀

所以到1931年之后

人们开始考虑 它安全

它耐久 它性能稳定

这个时候就有一些

人工制造的一些东西

那就是我们说的氟利昂

比如说CFC它是氯氟烃

还有HCFC是含氢氯氟烃

然后还有HFC是氢氟烃 这一类的

我们常说的氟利昂

大概指的就是这些

但是这些东西有什么问题啊

它破坏臭氧层 我们后面会讲

它破坏臭氧层 所以从第三代制冷剂

也就是1991年-2010年的时候

这时候的制冷剂要考虑

得不破坏臭氧层的

所以前面刚才说的CFC啊

破坏臭氧层的氯氟烃

就被禁用了

第三代就没有它

而这些制冷剂 它又有什么问题

又有温室效应

现在大家听的比较多

整个我们地球的温度在升高

原因是什么

就是温室气体造成的

温室气体主要是二氧化碳

但是这里面的含氢氯氟烃

它也是有温室效应的

所以我们第四代制冷剂

不仅要考虑不破坏臭氧层

同时还要考虑它没有温室效应

所以这是我们第四代的制冷剂

你会发现大多数是自然的工质

所以说 总的来说

我们选择制冷剂 从目前来看

一个基本原则是什么

一个不破坏臭氧层

不破坏臭氧层

它有一个评价的指标

这个指标 感兴趣的同学可以去查

叫ODP

ODP实际上它是臭氧层消耗潜值

是它的英文表述的三个字头 ODP

希望这个ODP是0

然后全球变暖潜值GWP

希望它尽可能的小 它要小于1

这是一个

这都是从环保的角度来说的

你看我们现在把它提高到

很重要的一个位置

首先是这样

然后它的热力性能优良 肯定的

如果热力性能不优良

性价比太差了

第三个 毒性以及可燃性要低

而且安全性要高

第四个 系统的耐久性要好

当然你的成本也得低

这是我们制冷剂的发展及更替

我们刚才说

制冷剂里涉及到什么环境问题

一个是臭氧层的破坏

一个温室效应

那我们简单来看一下

首先我们来看大气的臭氧层

大气臭氧层实际上是存在于

距地球大概15-60公里

这样的一个范围

离地球15-60公里这个范围

臭氧层有什么功效

它可以阻挡太阳发射来的紫外线

也就是说紫外线可以被臭氧层吸收

辐射到地面的紫外线就可以少一些

1985年 科学家在南极考察的时候

发现南极的上空出现了臭氧空洞

也就是我刚才说的

15-60公里的那一段

在南极出了一个空洞 臭氧层没了

那面积多大

近似于美国领土的面积

臭氧层出现了空洞

近几年的观测发现

面积变得更大 甚至3倍多

如果说臭氧层被破坏了

它会产生什么危害

紫外线变得更多了

紫外线增加的话

皮肤癌发病率会提高

白内障的发病率也会提高

人的免疫力下降

还有农作物减产

海洋浮生物 贝类大量死亡

等等一系列的问题都会带来

所以在这也提醒大家一件小事情

我们刚才说了

白内障的发病率要提高 眼睛对吧

紫外线太强

所以夏天阳光比较强的时候

建议你戴上什么东西 墨镜

所以你戴墨镜也不是扮酷

是保护你的眼睛

我们再来看一下

什么东西破坏了臭氧层

这个实际上在1974年

有一个科学家发表了一篇论文

他这论文是在1995年获得了诺贝尔化学奖

他在那个论文里阐述了

臭氧层是被什么破坏的

被什么破坏

是被我们前面讲过的那个

制冷剂氯氟烃CFC里面的氯

它给破坏的

这是一个示意图

氯氟烃里面中的氯离子

在紫外光的照射下

从氯氟烃里面游离出来

然后它跟臭氧三个原子

臭氧 它跟它结合

也就是说从这里剥夺出来一个氧原子

那这时候臭氧就变成氧气了

然后氯离子跟氧原子结合变成了一氧化氯

一氧化氯又可以从那里再分出来

它又跑出来 跑出来又回去

去破坏臭氧分子

也就是说 氯离子

氯氟烃 这个制冷剂

相对于整个大气来说

它的量不是很多

但是这个氯离子可以去破坏

破坏以后它又跑回去

再连续不断的破坏

所以危害是很大的

当然含氢氯氟烃中

也含有这种氯离子

所以它也可以破坏臭氧层

这是破坏臭氧层的元凶

这是有学术论文来论证的

但是在这想提醒大家

也是澄清一个说法

当初有记者在报道这个事情时候

他说破坏臭氧层的元凶

应该是氯

但是他给说成了氟

氟利昂那个氟

所以在一些人的印象中

破坏臭氧层的是氟

所以在这提醒大家是氯

而不是这个氟

但是最近又有科学家说

除了制冷剂中这个氯

它可以破坏臭氧层之外

来自太阳风射出来的粒子流

它也可以破坏臭氧分子

但是这是我看到一篇文章里说的

但是具体的我不是很清楚

我看到文章里这么说

想给大家分享一下

因为这个氯氟烃

还有含氢氯氟烃

它可以破坏臭氧层

所以有了《蒙特利尔议定书》

也就是联合国环境规划署

在它的倡议下在1987年

起草了《蒙特利尔议定书》

也是把这个能够破坏臭氧层的

这些制冷剂进行禁用

分一批两批进行禁用

我们不去展开哪批是哪批 不去展开了

但是让大家知道

对于欧洲你看这些比较发达的

比较注意环境的这些国家

瑞士 意大利 瑞典

对这个是非常积极的

所以在那些国家

禁用的时间要早一些

美国也是发达国家

但它在环境这块不像那些国家积极

所有它的禁用时间相对来说较晚一些

同样的是22

其它前面那几个国家是2000年

他是2010年 这是发达国家

对发展中国家 经济需要发展

所以对于发展中国家

禁用的时间还要滞后一些

这是大概的一个情况

大家应该知道

这是我们讲的

制冷剂与臭氧层的关系

破坏臭氧层

制冷剂还有一个问题

一个问题是什么 温室效应

首先我们来看一下这个温室效应

这是一个示意图

我们知道 太阳辐射

太阳向地球的辐射

一部分被大气

还有一部分被地球表面

反射回太空

另外的大概一半

会到地球表面

到地球表面 地球就要被加热

地球的物质被加热

地球本身被加热

它就要向外辐射 红外辐射

地球的红外辐射

一部分会穿过大气层

但大部分会被大气中的

二氧化碳等温室气体吸收

然后这些气体再发射红外辐射

这个就导致地球整个温度升高了

这就是温室效应

温室效应来源于是什么

机理是这样

但实际跟我们种的大棚菜

或温室是完全一样的

就是选择性的吸收

但是也有说 大气

整个世界大气气候的变化

除了温室气体之外

实际上它严格的来说 因素有两类

一个自然的因素

比如说火山 比如说太阳的运动

这也是对这有影响

人为的因素 一个是温室气体

还有我们的城市化

还有土地的利用

都会导致整个大气气候的变化

不管怎么说

温室效应是实实在在地存在的

地球的温度是比原来要高的

这个温室气体的影响

这是一个照片

这是北极冰覆盖的面积

这个数值显示在这

这是我从网上查的

2005年 北极冰覆盖的面积

比1979年缩小了20%

整个地球表面的温度升高了

所以北极的冰就要融化

温室效应可能引起的影响

一个是海平面上升

一些冰化了 所以水要增加

所以海平面要上升的

具体有数值

融化了多少 我们不去展开了

这是一个

第二个 气候会反常

与原来不一样了

对温度 雨量 阳光等的变化

那就跟原来不一样 就不好去估计了

海洋的风暴 比原来要多了

对人类来说不是好事情

包括人类和所有的生物来说

都不是好事情

第三个 农作物的收成会受到影响

因为你没有办法准确地预测气候的变化

农作物受气候影响的变化也就很难预测

对农作物的收成肯定有影响

第四个很重要 生态系统

我们整个地球的生态系统要受到影响的

局部地区生态系统对温度

和地面湿度变化是非常敏感的

还有我们北极熊的生存空间

那就会受到严重的挤压

它的冰雪融化

从网上可以搜到好多照片

没了家 失去了家园

所以就有了京都协议

京都协议是1997年起草的

是2005年2月16号生效的

京都协议 它应该是人类历史上

首次以法规的形式

限制了温室气体的排放

全球有141个国家和地区

签署了这个议定书

它的主要内容是 规定到2010年

所有发达国家二氧化碳等

六种温室气体的排放量

要比1990年削减5.2%

当然各个发达国家削减的目标是不一样的

我们屏幕上有显示

对于制冷剂来说

它在这个京都协议书里

我们刚才说 二氧化碳等六种气体

其中就有制冷剂

CFC 我们前面说的

氯氟烃 还有HCFC含氢氯氟烃

以及HFC氢氟烃

都被列为温室气体

当然温室气体中 90%是二氧化碳

但是我们刚才说的那几个制冷剂

它也是温室气体

所以说我们看制冷剂的发展

因为它是温室气体

所以我们现在就不用它了

因为到2012年京都协议中的

第一个承诺期就要到期

所以在这以后

这个温室气体的排放怎么来弄

非常重要

所以2009年的哥本哈根

全世界的气候大会就非常非常重要

它就是来协商后面是怎么来用的

所以那个会是非常之重要的

所以人们把那个会又叫做

人类的最后的救赎

但是那个会 因为涉及到减排

各个国家的利益集团的交锋

所以最后没有达成一个

人们期待的一个像样的协议

之后又有2010年 2011年

2012年 2013年 2014年

每年都有这种世界性的气候大会

是坎昆气候大会 还有德班

还有多哈 一系列的气候大会

我们这个屏幕上显示

2009年哥本哈根之后的这几年

2009年 2010年 2011年

2012年 2013年 2014年

这几年的气候大会的主要的议题

我们用一个网上下的图展示在这

感兴趣的同学可以去 去看一看

我想说的是

我们2015年的巴黎气候大会

我想说的是 巴黎气候大会

它是2015年11月30号

到12月的大概是11号 召开的

这个是有史以来规模最大的一次气候大会

记得我当时看报道说

气候变化问题比恐怖主义更危险

为什么这么说

因为它涉及的面太广了

还有一句话 我印象很深

没有任何一个国家

无论大小 无论贫富

能够对气候变化免疫

它是没有办法避免的

不管你是怎样的

所以巴黎气候大会

它是有史以来规模最大的

大概有195个国家和欧盟

参加了这个会议

然后还有三万多的NGO

还有商业人士等等

记者 参加了这个会议

我们国家 第一次国家最高领导人

习近平主席参加了这个会议

而且还发表了一个重要的一个讲话

习主席讲话的这个题目是什么

携手构建 合作共赢

公平合理的气候变化治理机制

他在这会议上 有几点

我觉得想跟大家分享一下

一个是希望巴黎协议

应该有利于实现公约目标 引领绿色发展

还有巴黎协议应该有利于

凝聚全球力量 鼓励广泛参与

第三点 巴黎协议应该有利于加大投入

强化行动保障

第四点 巴黎协议

应该有利于照顾各国国情 讲求务实有效

我们国家 中国在自主贡献文献中

它提出来将2030年左右

使二氧化碳的排放量达到高峰

这个高峰肯定是越早越好了

并且争取尽早实现

2030年 单位国内生产总值

二氧化碳排放比2005年下降60%-65%

这是很大的一个幅度

然后非化石能源

占一次能源消费比重达到20%左右

森林蓄积量

比2005年增加45个亿立方米左右

这是我们自主贡献的指标

这是巴黎气候协议的几个要点

我想跟大家指出的是什么

它的重点是什么

把全球平均气温较工业化前水平

升高控制在两摄氏度之内

并把升温控制在1.5℃之内而努力

而且全球要尽快实现

温室气体排放达到高峰

本世纪的下半叶

实现温室气体的净零排放

这是一个很高的一个目标

全球都在为此努力

我们刚才说了 中国有自主的贡献目标

实际上每个国家都有各自的贡献目标的

希望未来到那个时候

我们整个地球的环境

要比现在好很多

我们非常期待

然后我们再来看看

全球三个比较大的环境问题

实际上前两个我有说过

一个是臭氧层破坏

一个是温室效应

还有一个是酸雨

实际上这三个

都跟我们能源的利用是息息相关的

实际上就是能源的利用

导致了这一系列的环境问题

环境问题现在是愈演愈烈的

我们作为老百姓是深有感触的

空气不好

这一小节的基本内容

我就讲完了

由这个制冷剂引出来环保

实际上我讲这些内容

实际上是希望

更多的人能够成为环保的倡导者和践行者

至少我们可以从低碳绿色生活开始

我想是这样的

这一章所有的内容 我们介绍完了

这一章的内容主要的

实际上是我们的空气压缩制冷循环

还有蒸气压缩制冷循环

还有热泵

在每一个小节里的重点

我在各个小节已经说了

所以在这就不再去赘述了

但是想强调一点

我们这一章实际上最重要的还是热泵

尽管对于热泵的内容

我们几乎没有展开

因为我们讲的热泵

当然是蒸气压缩式热泵了

因为它的基本原理

跟我们蒸气压缩制冷循环

是完全一样的

所以对它的热泵的计算 还有画图

希望大家一定要非常清楚

特别是对于清华实体课的同学

这点很重要

希望大家能够熟练地掌握

包括T-s图 压焓图

包括把过冷度 过热度

还有压气机的效率

如果都揉进去 这种计算的话

我想你也应该会的

因为我们前面都讲过

我们的所有内容都结束了

期待在下一章与大家的再见

好 再见 谢谢