論載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要：概述了載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用，包括其定義、分類以及冷凍領(lǐng)域?qū)d冷劑的需求和特點。詳細闡述了載冷劑的選擇原則與方法及其在冷凍系統(tǒng)中的應(yīng)用方式和流程。此外，還探討了載冷劑性能的優(yōu)化措施和在冷凍領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用，并分析了優(yōu)化和創(chuàng)新對冷凍領(lǐng)域的影響與貢獻。通過案例分析，評估了載冷劑在實際應(yīng)用中的效果及存在的問題。最后，展望了載冷劑的發(fā)展趨勢、面臨的挑戰(zhàn)以及在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用前景，并提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：載冷劑;冷凍領(lǐng)域;應(yīng)用技術(shù);優(yōu)化改進

1載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用概述

1.1載冷劑的定義與分類

載冷劑對于冷凍領(lǐng)域至關(guān)重要，作為間接制冷系統(tǒng)的核心，能有效傳遞熱量實現(xiàn)冷卻。它們作為“第二制冷劑”，廣泛應(yīng)用于空調(diào)工程、工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域。特別在遠距離冷量傳輸中，載冷劑先在蒸發(fā)器冷卻，再冷卻目標(biāo)物，優(yōu)勢顯著。

當(dāng)前常用載冷劑包括冰河冷媒LM系列、中盛SH系列等，分別以其高效環(huán)保、穩(wěn)定安全及天然無毒特性，滿足多樣冷卻需求。

總之，載冷劑極大地提升了冷卻效率，實現(xiàn)了節(jié)能減排，并適應(yīng)各種冷卻場所。技術(shù)進步預(yù)示未來將涌現(xiàn)更多新型高效載冷劑，為冷凍行業(yè)帶來新發(fā)展動力。

1.2冷凍領(lǐng)域的需求與特點

在冷凍領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的推進以及溫區(qū)需求的多樣化，傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)面臨著日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。在這種背景下，載冷系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸顯現(xiàn)出其獨特優(yōu)勢。通過集中控制以實現(xiàn)穩(wěn)定的前提，載冷系統(tǒng)能夠滿足各種溫區(qū)的需求，從而簡化制冷流程并提高效率。特別是在氨改項目中，載冷劑的節(jié)能與方便性得以充分體現(xiàn)。它能夠在不停庫的前提下，以最小成本進行安全改造，這不僅降低了改造風(fēng)險，還大幅縮短了改造周期。因此，載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢，其節(jié)能、高效、安全的特點將為冷凍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力［1］。

2載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)

2.1載冷劑的選擇原則與方法

冷凍領(lǐng)域中，載冷劑技術(shù)極為關(guān)鍵，關(guān)乎系統(tǒng)效率與穩(wěn)定性。載冷劑選型需謹慎，應(yīng)考慮材料兼容性（不腐蝕金屬）、抗氧化性（防酸化）及不可燃性以確保安全。載冷能力方面，包括高比熱、大載冷量、優(yōu)異的導(dǎo)熱與傳熱系數(shù)以及低黏度、良好的低溫流動性均為重要選擇標(biāo)準(zhǔn)，可提升效率、加快熱傳遞、減少能耗。實踐中，應(yīng)依據(jù)具體溫度要求調(diào)整載冷劑濃度，如在低溫環(huán)境采用低冰點、高沸點載冷劑。恰當(dāng)應(yīng)用載冷劑，能保障冷凍系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、安全運行，推動行業(yè)發(fā)展。

2.2載冷劑在冷凍系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

在冷凍領(lǐng)域中，載冷劑的應(yīng)用方式至關(guān)重要，它通常作為冷量或熱量的載體，在冷凍系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。具體來說，載冷劑通過冷凍泵的輸送，被分配到各個溫區(qū)的蒸發(fā)器中。在蒸發(fā)器內(nèi)，載冷劑與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換，吸收環(huán)境中的熱量，從而實現(xiàn)降溫的效果。這一過程是冷凍技術(shù)中的核心環(huán)節(jié)，對于確保冷凍系統(tǒng)的正常運行，提升效率至關(guān)重要。

載冷劑的選擇和使用，需要根據(jù)具體的冷凍系統(tǒng)和應(yīng)用需求進行。不同的載冷劑具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此在熱傳導(dǎo)性能、穩(wěn)定性、環(huán)保性等方面存在差異。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)系統(tǒng)的運行溫度、壓力等條件，以及載冷劑與系統(tǒng)其他組件的相容性等因素進行綜合考慮。

此外，隨著科技的不斷進步和新型材料的出現(xiàn)，載冷劑的研究和應(yīng)用也在不斷深入。未來，我們可以期待更加高效、環(huán)保、安全的載冷劑在冷凍領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為冷凍技術(shù)的發(fā)展注入新的活力［2］。

3載冷劑在冷凍領(lǐng)域的優(yōu)化與改進

3.1載冷劑性能的優(yōu)化措施

在冷凍領(lǐng)域中，載冷劑的優(yōu)化與改進對提高冷凍系統(tǒng)的效率和性能至關(guān)重要。針對載冷劑性能的優(yōu)化措施，首先要注意載冷劑原液在稀釋過程中應(yīng)使用軟化過濾后的純水。這樣做的目的是保持載冷劑原有的化學(xué)成分不變，確保其性能穩(wěn)定。同時，在配比濃度時，應(yīng)盡量接近所需要溫度的冰點。這樣做可以減少不必要的黏度和流阻，從而提高載冷劑的傳熱效率。

在實際應(yīng)用中，這些優(yōu)化措施需要結(jié)合具體的冷凍系統(tǒng)和載冷劑類型進行考慮。例如，在不同的冷凍溫度下，載冷劑的最佳配比濃度可能會有所不同。因此，在實際操作過程中，需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化。通過這些優(yōu)化措施的實施，可以有效提升載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用效果，為冷凍系統(tǒng)的高效運行提供有力保障。

3.2載冷劑在冷凍領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用

載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)展現(xiàn)出顯著的創(chuàng)新性和實用性。這一技術(shù)的引入不僅為冷凍領(lǐng)域的設(shè)計與使用提供了更安全、更方便、更節(jié)能的解決方案，而且使冷凍領(lǐng)域在氨之后迎來了新的發(fā)展機遇。載冷劑的安全性體現(xiàn)在其系統(tǒng)輸送壓力相對較低，一般在0.25～0.50 MPa范圍內(nèi)，且無相態(tài)變化，避免了液氨或氟利昂等壓力管道輸送可能帶來的危險和損失。同時，載冷劑的便捷性還體現(xiàn)在其簡化了冷凍系統(tǒng)的設(shè)計和控制。由于無相態(tài)變化，不需要考慮復(fù)雜的回油問題，使系統(tǒng)更簡單、控制更集中，便于物聯(lián)網(wǎng)集控。此外，載冷劑的節(jié)能性更是其一大亮點。對于低溫冷凍庫和保鮮庫，載冷劑不僅起到降溫功能，還具有蓄冷功能。通過降低冰點，利用夜間低谷點降低庫溫，載冷劑可以儲存大量的冷量。在平谷點或者高峰點，利用管道泵給冷庫補冷，此過程中壓縮機不需要工作，從而大大節(jié)省了電費，降低了開機頻率。這種創(chuàng)新應(yīng)用不僅提高了冷凍領(lǐng)域的能效水平，而且為冷凍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

4載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用案例分析

4.1案例選擇與背景介紹

本昌盛冷庫位于江蘇南通市崇川區(qū)，自2013年起運作，歷經(jīng)由氨到氟的制冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，但氟系統(tǒng)能效低、制冷不佳。2022年，該庫轉(zhuǎn)向載冷劑系統(tǒng)改造，目的是提升效率、降低能耗。改造聚焦于適宜載冷劑選用與系統(tǒng)優(yōu)化，改造成果顯著，新系統(tǒng)展示出高效制冷與節(jié)能特性，對照數(shù)據(jù)顯示能耗降低、制冷性能增強。此案例不僅驗證了載冷劑在冷凍領(lǐng)域的重要應(yīng)用潛力，還為同類改造項目提供了實踐指導(dǎo)，預(yù)示著隨著技術(shù)演進和廣泛應(yīng)用，載冷劑將更深層次地促進冷凍行業(yè)的發(fā)展。

4.2案例分析與討論

在本案例中，我們詳細探討了載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在改造冷庫系統(tǒng)過程中的關(guān)鍵作用。經(jīng)過精確計算，確定了所需壓縮機制冷量，并選擇了合適的制冷機組及蒸發(fā)冷設(shè)備。在此過程中，選擇換熱器尤為重要，因為原系統(tǒng)為氨系統(tǒng)，鐵排管蒸發(fā)器內(nèi)存在大量油和水，對銅具有腐蝕性。因此，選用了316不銹鋼材料的殼管式蒸發(fā)器，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐久性。

通過對載冷劑在冷庫原鐵管蒸發(fā)器的換熱量以及原供液管路的數(shù)量和管徑的精確計算，得出了冷凍循環(huán)泵的揚程、流量和相對應(yīng)的功率。此外，針對原鐵排管單路米數(shù)較多的情況，經(jīng)過計算配置了80 m2的蛇形換熱器和7.5 m3的沖霜水箱，以滿足兩組鐵管蒸發(fā)器的融霜熱量需求。

在改造過程中，鑒于冷庫正在使用且?guī)鞙剌^高，原鐵排管內(nèi)殘留液氨及冷凍油無法清洗的問題，采用了半封閉式膨脹水箱。待新系統(tǒng)安裝完成后，通過載冷劑將原系統(tǒng)內(nèi)的液氨及冷凍油帶出至膨脹水箱，再通過吸油器在膨脹水箱吸出原系統(tǒng)殘留物。部分沉淀物也可通過循環(huán)泵前過濾桶進行清洗。

經(jīng)過約100天的緊張施工，改造系統(tǒng)順利完工。系統(tǒng)運行一周后，清理工作全部完成，庫溫成功降至-22 ℃以下。從近期回訪情況看，系統(tǒng)運行費用已基本恢復(fù)到0.2元/m2的范圍內(nèi)，得到了甲方的高度認可。值得一提的是，此次改造還實現(xiàn)了冷庫的全自動物聯(lián)網(wǎng)控制，為客戶節(jié)省了兩個專業(yè)開機的費用，同時制冷設(shè)備運行一年無售后問題，為客戶大大節(jié)省了運行成本［3］。

5載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用前景展望

5.1載冷劑的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，同時也面臨著一些挑戰(zhàn)。目前，載冷劑已經(jīng)在恒溫凈化車間、保鮮庫、冷凍庫以及氨庫改造等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了令人滿意的效果。特別是在冰蓄冷中央空調(diào)中的應(yīng)用，多次證明了載冷劑的有效性和可靠性。然而，我們也必須正視載冷劑在深低溫領(lǐng)域或速凍間應(yīng)用中所遇到的限制。為了克服這些挑戰(zhàn)，未來的研究應(yīng)更加深入地探索載冷劑的性能優(yōu)化和創(chuàng)新應(yīng)用，例如，可以通過改進載冷劑的配方或研發(fā)新型載冷劑，以提高其在深低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和效率。同時，也需要加強載冷劑與其他冷凍技術(shù)的結(jié)合，以形成更為完善的冷凍系統(tǒng)解決方案。通過這些努力，我們有信心推動載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用，為冷凍行業(yè)的進步作出更大的貢獻。

5.2載冷劑在冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用前景

在當(dāng)前冷凍領(lǐng)域的實踐中，載冷劑的應(yīng)用前景正逐漸顯現(xiàn)。隨著社會對食品安全與藥品質(zhì)量的重視度加深，尤其是在電商、生鮮配送等新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展下，載冷劑的市場需求呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。國家層面也對載冷劑的應(yīng)用給予了關(guān)注與支持，如《國務(wù)院安委會關(guān)于深入開展涉氨制冷企業(yè)液氨使用專項治理的通知》中明確指出，在人員密集的生產(chǎn)場所，應(yīng)避免使用氨直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)，而轉(zhuǎn)向載冷劑間接制冷系統(tǒng)。同時，國家應(yīng)急管理部也在相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)書中強調(diào)，要避免因簡單替換為氟利昂制冷劑所帶來的新環(huán)境問題。因此，載冷劑制冷技術(shù)不僅符合國家政策導(dǎo)向，而且能夠有效解決氨的安全問題，并避免氟利昂可能引發(fā)的新的環(huán)境挑戰(zhàn)。正是基于這些優(yōu)勢，載冷劑制冷技術(shù)正逐漸被冷凍領(lǐng)域的企業(yè)所認可和采用，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

［1］徐霞，徐夢意，虞舟，等.載冷劑的流動特性及在水產(chǎn)品貯運保鮮中的應(yīng)用研究進展［J］.食品與機械，2023，39（9）：201208，233.

［2］焦峰，李曉鳳，馬臻，等.相變蓄冷材料研究進展和應(yīng)用綜述［J］.冷藏技術(shù)，2023，46（2）：7179.

［3］王樹信，王玉國，彭佳杰，等.船舶制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.船舶，2021，32（4）：5562.

作者簡介：程利威，男，江蘇太倉人，本科，研究方向：制冷與低溫工程。