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相变载冷剂主要是液固，和液气两相之间的变化。载冷剂是传递能量的流体，需要有一定的流动性。因此必须要有液相存在。而固态和气态就是相变过程所包含的潜热变化。在现有的液气相变应用中主要有氟利昂，二氧化碳等物质。而固液相变则有水，熔岩，冰河冷媒系列相变载冷剂等。

冰河冷媒固液相变的温度目前有-10/-20℃那款产品，在实验平台做了相关测试。其应用方式主要有固态内外融化循环，还有过冷太冰浆循环，适合不同的应用场景。

结合测试内容查找相关资料发现载冷剂凝固结冰现象是一个基于热力学、动力学、材料学及统计热力学的复杂物理过程。经典成核理论认为：结冰过程通常需要经历过冷、成核、再辉和冻结生长四个阶段，而成核过程是影响结冰的关键过程。 成核过程受到“形成热力学稳定核所需的成核功”（热力学因素）以及“跨越液 —晶界面所需的活化能”（动力学因素）两方面控制。表面接触角（材料学因素） 通过推迟冰冻并减少冰的粘附性而对冰成核有影响。统计热力学的相关理论表明： 一个数量庞大的微观体系，仅讨论单一或部分微观组成单元的状态是没有意义的。微观体系内微粒所处状态的概率（统计热力学因素）决定了物质的宏观表现，如结冰与否等。

过冷法动态制冰系统应用的瓶颈目前主要表现在冰堵问题和过冷度利用程度上，因此需要对结冰过程加以控制。水的过冷态是一个极不稳定的亚稳态，因此在制备过程中极易受到扰动，造成过冷水提前解除过冷状态，成核结冰，从而导致过冷却器发生冰堵。另外过冷却器制备过冷水的过冷度较小（一般在 2℃-3℃左右），因此在过冷解除过程需要促进成核结冰，以提高过冷度的利用效率。此过冷度的利用适合冰浆系统循环，其热流输送量是显热输送量的4-6倍。固态内外融化循环则类似于冰蓄冷的内/外融冰，蓄冷量集中在冰池。因冰蓄冷技术交多这里就不在赘述。

冰河冷媒专注于相变载冷剂应用和开发。

常用载冷剂的缺陷，例如：水的冰点较高，作为载冷剂只适用于0 °C以上的温度范围，存在使用弊端。而盐水溶液，氯化钙水溶液等，又具有较大腐蚀性。有机物水溶液，乙二醇水溶液，虽然性质稳定、热力性能较好，但其对设备也有严重腐蚀性，且研究发现其制冷量受温度、流量和湿度等影响较大，乙二醇水溶液粘度受温度影响较大，温度降低时粘度急剧增大，泵耗功增加，系统性能恶化。

冰河冷媒应用于制冷行业，解决了传统载冷剂腐蚀设备、效能低下、污染环境的三大难题。

板式换热器是一种高效紧凑的换热设备，被广泛应用于供热、制冷、化工和热回收等领域，有广阔的市场和应用前景。现有的板式换热器的试验和研究主要是以下内容：水-水换热；水-导热油；相变（氟利昂、氨、二氧化碳）-无相变（水）；相变（氟利昂、氨、二氧化碳）-相变（氟利昂、氨、二氧化碳）。但是随着应用场景的多元化，一些载冷剂在板换的特性并不清楚，更多的是参考现有的计算关联式加一定的放大余量。但是载冷剂由于物性偏差较大，实际对换热的影响有多大还缺少相应的研究。

冰河冷媒作为一家专业做载冷剂的公司，基于客户的应用模式，建立了载冷剂应用测试平台。首先通过不同的冷媒测试了换热的参数，通过文献已有的相态关联式，计算出适用载冷剂对应的关联式。在已有的关联式基础上建立三维仿真模型，进行数据的修正。再在模型的基础上调整板换的内部结构，间接的研究了板换对载冷剂换热的影响。另外还可以优化载冷剂的参数，定量的研究某一物性参数对换热性能的整体影响程度。

通过以上换热器的研究，可以指导客户对载冷剂的选型。载冷剂价格，运行能耗、输送能耗、维护成本等因素，比选出综合经济价值最高的产品。在现有的应用客户中，存在盐水直接跟换LM-4的产品的，发现换热能力低冷却时间长的情况，其中影响对打因素就在换热器，解决的方案应从换热器来入手。载冷剂换热的研究方法还是基于实际的测试数据对关联式不断的优化修正。

1、载冷剂通常为液体，在传递热量过程中一般不发生相变。

2、良好的载冷剂要具有高沸点、高热容、高导热系数、低冰点、低粘度、低毒性、不易燃易爆、不锈蚀金属、不污染环境的特征。

3、常见载冷剂代用品盐水、乙二醇、二氯甲烷等缺点是载冷能力小、消耗大，温域窄、腐蚀金属、存在安全隐患。

4、冷库和食品行业的载冷剂必须采用安全无毒的载冷剂。衡量载冷剂的指标有毒性、粘度、比热、挥发性、腐蚀、安全等……

5、新型载冷剂冰河冷媒几大特点：用量省、载冷能力强、温域宽、防锈性能无与伦比、安全、无毒、环保。

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。载冷剂为液体，所以也被称之为载冷液，在传送热量过程中一般不发生相变。

常用的载冷剂有：水、氯化钙水溶液（俗名盐水）、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液、二氯甲烷和三氯乙烯。

下面分项给大家说一下冷水机组离不开的载冷剂。

1水：它性质稳定、安全可靠，无毒害和腐蚀作用，流动传热性较好，还是廉价易得物质。不足之处在于凝固点为0°C，相对而言比较高。由于较高凝固点的限制使之只适用于工作温度在0℃以上的高温载冷场合。即在0°C以上的人工冷却过程和空调装置中，水是最适宜的载冷剂。工业用的循环冷却水，温度一般在7-20℃。

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，对冷水机组的铜管有腐蚀性，所以冷水机组的蒸发器的造价会偏高。

3丙二醇水溶液和乙二醇水溶液：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。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：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。

说到常用载冷剂的特点，那么我们首先需要知道载冷剂到底是什么？制冷剂，又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种，是一种在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。 制冷机中完成热力循环的工质。它在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气。在蒸气压缩式制冷机中，使用在常温或较低温度下能液化的工质为制冷剂，如氟利昂（饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工质（由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氢化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在气体压缩式制冷机中，使用气体制冷剂，如空气、氢气、氦气等，这些气体在制冷循环中始终为气态；在吸收式制冷机中，使用由吸收剂和制冷剂组成的二元溶液作为工质，如氨和水、溴化锂 （分子式：LiBr。白色立方晶系结晶或粒状粉末，极易溶于水）和水等；蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂。制冷剂的主要技术指标有饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数、表面张力等。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。

在工业中对于常用载冷剂的特点有这么几方面，首先就是载冷或传热性能优越，这样会提高整个机组的工作效率以及设备的寿命，如果载冷（传热）效能差，不仅影响工作效率，还会提高机会工作复核，降低机组实用寿命，浪费能源，使费用增加。其次就是是否环保，对机组管路等地方有没有腐蚀性和毒性，一旦腐蚀性大会快速让管路锈蚀，严重的话会导致停产停工，损失重大。如果有毒性一旦泄露，更会危机人的生命安全，不可忽视。最后就是价格是否公道，有些人往往在乎价格而忽视了产品的好坏，结果因小失大，那么有没有传导效率高、对机组无腐蚀、无毒害，而价格又美丽的产品呢？

冰河冷媒应用于制冷行业，解决了传统载冷剂腐蚀设备、效能低下、污染环境的三大难题。

国内能源在LNG的使用占比越来越高，随之而来的就是LNG冷能如何高效的利用，现有技术主要有空分系统、二氧化碳液化和制造干冰、冷冻冷藏、海水淡化、冷能发电等应用。目前落地的冷能利用项目均比较单一，回收利用率不高，很多项目冷能直接排放了。其主要原因就是冷能的不稳定性，项目的过高投入回报周期较长。如何高效利用且经济价值高的方式还需要探讨和试验。载冷剂的应用将是一个方向。

根据热力学第一定律，首先冷能的利用要符合冷量守恒定律，在LNG气化的过程释放的冷能可以完全被吸收和利用，其最直接的就是制冰蓄冷，冰蓄的冷供大楼空调或部分生产工艺使用。但是根据热力学第二定律，冷量是由品质的，跟环境温度的差值越大，品质越高，热力学上使用“㶲”来衡量能源的品质。因此冷能的利用就需要考虑㶲效率。

t1和t2是换热的两个温差，温差越大㶲损就越大，因此在LNG利用的时候就需要考虑梯级利用，减小各个换热阶段的温差。LNG在气化的过程中压力稳定的情况下会维持在一个温度，和载冷剂换热的过程中，载冷剂会持续降温，这会加大换热的温差，㶲利用效率必然会降低。因此载冷剂的这部分利用尽量在气化后的显热部分，NG跟载冷剂在逆流换热，换热温差可控制到5℃内，此时的载冷剂供回温差会比较大，大温差的供回液可以减小泵的输送能耗，另外大温差的载冷剂在使用的时候也需要梯级利用，这样系统的㶲效率才能更高。

以上公式为计算LNG理想化的物理㶲，Ts为入口温度，To为出口温度，除了温度还跟压力有关。通过一些文献查询和分析，在低温升压，高温降压可以有效的提高㶲效率。理论的分析基础已经给LNG的利用提供了方向，具体的项目实施还需要实践的检验，载冷剂在LNG的冷凝利用上提高㶲效率。冰河冷媒专注于载冷剂的应用及开发。

在生物制品和血液制品生产的技术领域中，为确保制品中的主要成分如蛋白质、微生物不发生变性或失去生物活力，保持原来的性状，通常对大部分制品进行冷冻干燥处理。每次冻干前，冻干机的冻干箱、冷凝箱及相关搁板和管道均需要用80℃的高温注射用水冲洗，来确保反应罐和管道的清洁效果。在线清洗完成后，还需进行纯蒸汽对冻干机的冻干箱、冷凝箱及相关搁板和管道进行灭菌，以确保设备、管道的洁净、无热原状态。

现今在生物制药领域，如连续发酵制品、具有效价且易失活制品的制备，均需在半成品制备完毕后在尽短的时间内完成分装，进行冻干。而传统冻干机在线清洗及在线灭菌后，采用自然降温的方式至少需要24小时，不能实现设备的快速应用，影响连续批次的生产工艺生产安排。冻干机在线清洗和在线灭菌后，一般为自然冷却方式降温；也有提出水冷却夹套壳设计，专门针对大型设备冻干箱与冷凝器的在线灭菌后快速冷却。

上述方法存在以下问题：1）在线灭菌后如果进行自然冷却，由于冻干机箱体及管道均有保温层，导致降温时间过长，影响生产工艺的安排；2）现大多数冻干机采用在线灭菌后，经自然冷却至一定温度，开启压缩机和循环泵，使用降温的硅油对搁板进行降温。该方法虽可在一定程度上实现了冻干机用前的快速降温，但能耗较大；3）水冷却夹套壳设计不仅浪费水资源，还不能实现冻干箱各部件的均匀降温，且夹套如果出现漏液，则存在制品污染的风险。

冰河冷媒科技（北京）有限公司是专业的载冷剂生产厂家，主要从事冰河冷媒防腐防锈载冷剂、缓蚀增效剂、汽车防冻液、融雪剂的生产及批发，载冷剂质量高，稳定性好，合作多家企业销往全国，载冷能力强可以替代盐水、乙二醇等传统载冷剂。

冷库间接制冷系统（水系统）的特点：

1.采用载冷剂常压、无毒、不燃、不爆，解决了氨系统的安全隐患。

2.管道不产生油膜，传热效率较高。

3.系统采用冷水机组，采用环保制冷剂R404A，系统存氨量为0。

4.系统简单，跟空调水系统类似，系统常压，对管道，阀门等强度要求低。

5.系统管路简单，施工方便，操作简单，可大量减少机房人力、物力。

冷库通常分为高温库0~4℃，冷藏库-18~-20℃，速冻库-30~-35℃。由于某些特殊产品或条件的限制，使用载冷系统具有更高便利性或安全经济性。但是如何选择合适的载冷剂目前还没有形成系统性的文件，常规都采用盐水或乙二醇，更有采用危险性高的酒精。实际使用效果可控性差。基于以上情况，冰河冷媒建立了一套载冷剂冷库测试系统，通过理论试验结合的方式提供冷库载冷剂选型的科学方案。

目前冷库对载冷剂的可燃性没有硬性规定，但大部分客户都要求不然，减少危险的来源。冰河冷媒目前高温库主推LM-4,冷藏库主推LM-8,次推LM-4,速冻主推LM-8,次推LM-11D。在0-4℃的库，载冷剂供液温度在-10℃，LM-4可稀释浓度交底，系统充注成本低，而且在对应温度的导热系数高，比热大，粘度也小，综合性能都比较好，因此这个温度区间就推荐LM-4,虽然8型的物性也较好，但经济性还是稍微差些。冷藏库载冷系统的供液温度约-30℃，在安全性都满足的前提下，LM-4和LM-8都可以使用，但整体换热效果，系统能耗LM-8更具有优势，在冷库长期使用的特性下，综合成本会低。因此主要推荐LM-8。LM-4前期的初投资会低些，因此市场也有一定的选择。具体的参数分析数据参见制冷学报2022年第六期关于LM-4和LM-8的测试数据。关于速冻系统一般均采用直冷系统，效率高，能耗低，采用载冷系统大概率是改造系统或一些特殊工艺要求，这个温度的供液温度可低到-45℃,根据安全性和经济性主要推荐LM-8和LM-11D。根据冷媒的物性参数，同样的负荷LM-11D的比热小，需要的循环量大，在主管的输送能耗大；不过流速高有利于换热器的换热，在换热侧建议采用阻力小的管壳式换热器。而LM-8的流量小，流动属于层流，要提高换热效率，选用板式换热器效果更优。综合测试LM-8在-45℃效果比LM-11D效果更优。但是随着温度的降低例如-55℃，LM-8的流动性开始恶化，LM-11D具有更好的适配性。

因此在冷库的载冷剂选择上目前现有技术的前提下，可以参考冰河冷媒的选择方法。冷库是一套系统性的工程，除了载冷剂，其它设备的选择也比较重要，冰河冷媒可提供系统的解决方案。