在制冷技术广泛应用的今天,制冷剂与载冷剂作为制冷系统的关键组成部分,分别承担着 “产生冷量” 与 “传递冷量” 的重要职能。二者协同工作,共同保障制冷系统稳定运行,满足工业生产、商业冷链、家庭空调等多场景的冷却需求。
一、制冷剂:制冷系统的 “冷量生产者”
制冷剂是制冷系统中实现热量转移的核心物质,通过自身物理状态的循环变化,完成 “吸收热量” 与 “释放热量” 的过程,最终达到制冷或制热目的。其工作流程遵循严格的四阶段循环,具体如下:
- 压缩阶段:制冷剂在压缩机内被压缩,由低温低压的气体转变为高温高压的气体,为后续热交换奠定基础;
- 冷凝阶段:高温高压的气态制冷剂进入冷凝器,通过冷凝器的翅片与外界空气或冷却水进行热交换,释放热量后冷凝为高压液态;
- 节流降压阶段:高压液态制冷剂经过膨胀阀,压力迅速降低,变为低温低压的气液混合物,为下一阶段的蒸发吸热做准备;
- 蒸发阶段:低温低压的气液混合物进入蒸发器,与被冷却对象(如空调室内空气、冷库内部空间)接触,迅速蒸发为气体,同时吸收大量热量,使周围环境温度降低。最终,低温低压的气态制冷剂再次被吸入压缩机,开启新一轮循环。
目前,常用的制冷剂种类丰富,包括氟利昂(如 R32、R410A,需注意环保型替代趋势)、碳氢化合物(如丙烷、异丁烷,多用于环保冰箱)、氨(工业制冷领域常用,制冷效率高)及二氧化碳(超临界制冷技术的核心制冷剂,环保性突出)等。
二、载冷剂:制冷系统的 “冷量传递者”
若说制冷剂是 “冷量生产者”,载冷剂则是 “冷量传递者”,它本身不具备制冷能力,而是作为 “中间载体”,将制冷剂产生的冷量输送到被冷却物质或空间,因此也被称为 “第二制冷剂” 或 “二次制冷剂”。其工作循环主要分为三个步骤:
- 吸热降温阶段:载冷剂首先进入蒸发器,与蒸发器内的制冷剂进行热交换,吸收制冷剂释放的冷量,自身温度降低;
- 输冷放热阶段:降温后的载冷剂通过管道输送到需要冷却的区域(如食品冷库的货架区、工业设备的冷却通道),与被冷却物质直接或间接接触,释放冷量,使被冷却对象温度下降;
- 回流再冷却阶段:释放冷量后,载冷剂温度升高,通过回流管道重新回到蒸发器,再次与制冷剂进行热交换,完成降温后进入下一轮循环。
常见的载冷剂根据应用场景不同有所差异:水是最基础的载冷剂,适用于 0℃以上的冷却场景(如空调系统的冷却水);盐水(如氯化钠、氯化钙溶液)可在 0℃以下保持液态,多用于低温冷库、食品冷冻加工;乙二醇、丙二醇溶液则兼具低温稳定性与防腐蚀性,广泛应用于工业制冷、汽车空调等领域。
三、制冷剂与载冷剂的协同关系
制冷剂与载冷剂虽功能不同,但在制冷系统中紧密配合:制冷剂通过相变产生冷量,载冷剂将冷量高效传递到需求端,二者形成 “生产 – 传递” 的协作链条。例如,在大型冷库中,制冷剂在机房的制冷机组内完成循环产冷,载冷剂(如盐水)则在冷库内部管道中流动,将冷量均匀输送到各个存储区域,避免制冷剂直接进入冷库可能带来的安全风险(如氨泄漏),同时提升冷量分配的灵活性与稳定性。
