BR112013018849B1

BR112013018849B1 - método para produção de calor, método para aumentar a temperatura de operação e dispositivo de bomba de calor

Info

Publication number: BR112013018849B1
Application number: BR112013018849-9A
Authority: BR
Inventors: Konstantinos Kontomaris
Original assignee: E.I. Du Pont De Nemours And Company
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2021-01-12
Also published as: WO2012106305A1; CN103502380A; US9745496B2; EP2670813A1; DK3533853T3; MY168776A; AU2012212450A1; EP3533853A1; AU2012212450B2; JP6001561B2; MX2013008695A; KR101914317B1; AR085045A1; CA2824423A1; KR20140015352A; CA2824423C; TWI573971B; EP2670813B1; EP3533853B1; ES2734475T3

Abstract

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE CALOR, MÉTODO PARA AUMENTAR A TEMPERATURA DE OPERAÇÃO, COMPOSIÇÃO E DISPOSITIVO DE BOMBA DE CALOR. A presente invenção se refere a um método para a produção de calor em uma bomba de calor de temperatura elevada que compreende a condensação de um fluido de trabalho gasoso que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, em um condensador, produzindo, por meio deste, um fluido de trabalho líquido. Também está descrito no presente, um método para aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador em um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada, que compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada com um fluido de trabalho que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno. Também está descrito no presente, uma composição que compreende (a) Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, (b) 2-cloropropano, e (c) pelo menos um lubrificante adequado para a utilização a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 150 °C, em que o 2-cloro-propano está presente em uma quantidade eficaz para formar uma combinação azeotrópica ou do tipo azeotrópica com o Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno. Também está descrito, um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada que contém um fluido de trabalho que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

Description

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE CALOR, MÉTODO PARA AUMENTAR A TEMPERATURA DE OPERAÇÃO E DISPOSITIVO DE BOMBA DE CALOR

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere às composições, bem como aos métodos e dispositivos de temperatura elevada para a produção do aquecimento, utilizando os fluidos de trabalho que compreendem Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os métodos convencionais para a produção do aquecimento, incluindo a queima dos combustíveis fósseis e a geração de calor da resistência elétrica, possuem as desvantagens de custos operacionais maiores e de baixa eficiência energética. As bombas de calor fornecem um aprimoramento em relação a estes métodos.

[003] As bombas de calor retiram o calor da baixa temperatura a partir de alguma fonte disponível através da evaporação de um fluido de trabalho em um evaporador, comprime o fluido de trabalho gasoso em pressões e temperaturas superiores e fornecem o calor da temperatura elevada através da condensação do fluido de trabalho gasoso em um condensador. As bombas residenciais de calor utilizam os fluidos de trabalho, tais como o R410A para fornecer o condicionamento de ar e o aquecimento para as residências. As bombas de calor de temperatura elevada que utilizam os compressores de deslocamento positivo ou os compressores centrífugos utilizam diversos fluidos de trabalho, tal como o HFC-134a, HFC-245fa e CFC-114, entre outros.

[004] A seleção do fluido de trabalho para uma bomba de calor de temperatura elevada é limitada através da temperatura superior de operação do condensador necessária para a aplicação pretendida e a pressão resultante do condensador. O fluido de trabalho precisa ser quimicamente estável à temperatura superior do sistema. A pressão do fluido de trabalho gasoso à temperatura máxima do condensador não deve exceder a pressão de operação viável dos compressores e trocadores de calor disponíveis. Para a operação subcrítica, a temperatura crítica do fluido de trabalho deve exceder a temperatura máxima de operação do condensador.

[005] O aumento dos custos de energia, o aquecimento global e outros impactos ambientais, em combinação com a eficiência energética relativamente baixa dos sistemas de aquecimento que operam através da combustão dos combustíveis fósseis e o aquecimento de resistência elétrica tornam as bombas de calor uma tecnologia alternativa atrativa. O HFC-134a, HFC-245fa e CFC-114 possuem um elevado potencial de aquecimento global e o CFC-114 também possui um impacto em relação à depleção do ozônio. Existe a necessidade de um potencial baixo de aquecimento global, fluidos de trabalho de potencial baixo de depleção do ozônio para a utilização nas bombas de calor de temperatura elevada. Os fluidos que permitem a operação do equipamento de bombas de calor existente projetado para o CFC-114 ou HFC-245fa a temperaturas superiores do condensador enquanto ainda mantem uma capacidade de aquecimento adequada seriam particularmente vantajosos.

DESCRICÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] A utilização do Z-HFO-1336mzz nas bombas de calor de temperatura elevada aumenta a capacidade destas bombas de calor, uma vez que permite a operação a temperaturas superiores do condensador obtidas com o fluido de trabalho utilizado nos sistemas similares atuais. As temperaturas do condensador obtidas com o HFC-245fa e CFC-114 são as maiores possíveis obtidas com os sistemas atuais.

[007] Está descrito no presente um método para a produção de calor em uma bomba de calor de temperatura elevada que compreende a condensação de um fluido de trabalho gasoso que compreende o 1,1,1,4,4,4- hexafluoro-2-buteno, em um condensador, produzindo, por meio deste, um fluido de trabalho líquido.

[008] Também está descrito no presente, um método para aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador em um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada adequado para a utilização com um primeiro fluido de trabalho selecionado a partir do grupo que consiste em CFC-114, HFC-134a, HFC-236fa, HFC-245fa, CFC-11 e HCFC-123 em relação com a temperatura de operação máxima viável do condensador quando o primeiro fluido de trabalho é utilizado como o fluido de trabalho da bomba de calor, que compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada com um segundo fluido de trabalho que compreende Z- 1,1,1,4,4,4- hexafluoro-2-buteno.

[009] Também está descrito no presente, um método para a substituição de um fluido de trabalho selecionado a partir do grupo que consiste em CFC-114, HFC-134a, HFC-236fa, HFC-245fa, CFC-11 e HCFC-123 em uma bomba de calor de temperatura elevada projetada para dito fluido de trabalho que compreende o fornecimento de um fluido de trabalho de substituição que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

[010] Também estão descritas no presente, as composições que compreendem (a) Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, (b) 2-cloropropano, e (c) pelo menos um lubrificante adequado para a utilização a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 150 °C, em que o 2-cloro-propano está presente em uma quantidade eficaz para formar uma combinação azeotrópica ou do tipo azeotrópica com Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

[011] Também está descrito, um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada que contém um fluido de trabalho que compreende Z- 1,1,1,4,4,4- hexafluoro-2-buteno.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[012] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma realização de um dispositivo de bomba de calor de evaporador inundado que utiliza Z- 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno como o fluido de trabalho.

[013] A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma realização de um dispositivo de bomba de calor de expansão direta que utiliza Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno como o fluido de trabalho.

[014] A Figura 3 é um diagrama esquemático de um sistema de bomba de calor em cascata que utiliza Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno como o fluido de trabalho.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[015] Alguns termos são definidos ou esclarecidos antes de abordar os detalhes das realizações descritas a seguir.

[016] O termo "potencial de aquecimento global” (GWP) é um índice para estimar a contribuição de aquecimento global relativa devido às emissões atmosféricas de um quilograma de um determinado gás de efeito estufa (tal como um refrigerante ou fluido de trabalho) em comparação com a emissão de um quilograma de dióxido de carbono. O GWP pode ser calculado para horizontes de tempos diferentes, mostrando o efeito do tempo útil atmosférico para um determinado gás. O GWP em 100 anos do horizonte de tempo normalmente é o valor referenciado. Quaisquer valores de GWP relatados no presente são baseados em 100 anos do horizonte de tempo.

[017] O termo "potencial de depleção do ozônio” (ODP) é definido no "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project’, seção 1.4.4, páginas 1.28 a 1.31 (vide primeiro parágrafo desta seção). O ODP representa a extensão da depleção do ozônio na estratosfera esperado a partir de um composto (tal como um refrigerante ou um fluido de trabalho), em uma base de massa-para-massa em relação ao fluorotriclorometano (CFC-11).

[018] A capacidade de resfriamento (algumas vezes referida como a capacidade de refrigeração) é a variação na entalpia de um fluido de trabalho em um evaporador por unidade de massa do fluido de trabalho circulado através do evaporador. A capacidade volumétrica do resfriamento é um termo para definir o calor removido através do fluido de trabalho no evaporador por unidade de volume do fluido de trabalho gasoso que sai do evaporador e entra no compressor. A capacidade de resfriamento é uma medida da capacidade do fluido de trabalho para a produção do resfriamento. Por conseguinte, quanto maior for a capacidade volumétrica do resfriamento do fluido de trabalho maior será a taxa de resfriamento que pode ser produzida no evaporador com a taxa de fluxo volumétrico máximo atingível com um determinado compressor.

[019] Da mesma maneira, a capacidade volumétrica do aquecimento é um termo para definir a quantidade de calor fornecida através do fluido de trabalho no condensador por unidade de volume do fluido de trabalho gasoso no compressor. Quanto maior for a capacidade volumétrica do aquecimento do fluido de trabalho, maior será a taxa de aquecimento que é produzido no condensador, com a taxa de fluxo volumétrico máximo atingível com um determinado compressor.

[020] O termo "coeficiente de desempenho” (COP) para o resfriamento é a quantidade de calor removida no evaporador de um ciclo dividido pela entrada de energia necessária para operar o ciclo (por exemplo, para operar o compressor), quanto maior for o COP, maior será a eficiência energética do ciclo. O COP está diretamente relacionado à taxa de eficiência energética (EER), isto é, o índice de eficiência para a refrigeração, condicionamento de ar ou equipamento de bombas de calor em um conjunto específico de temperaturas internas e externas. Da mesma maneira, o coeficiente de desempenho para o aquecimento é a quantidade de calor fornecido no condensador de um ciclo dividido pela entrada de energia necessária para operar o ciclo (por exemplo, para operar o compressor).

[021] O termo "temperatura de transição” (às vezes simplesmente denominado de "transição”) é o valor absoluto da diferença entre as temperaturas iniciais e finais de um processo de alteração de fase de um fluido de trabalho dentro de um componente de um equipamento de um sistema de ciclo de refrigeração ou de aquecimento, exclusivo de qualquer subrresfriamento ou superaquecimento. Este termo pode ser utilizado para descrever a condensação ou a evaporação de uma composição quase azeotrópica ou não azeotrópica. Ao se referir à temperatura de transição de um sistema de refrigeração, condicionamento de ar ou bomba de calor, é comum fornecer a temperatura média de transição sendo a média da temperatura de transição no evaporador e a temperatura de transição no condensador.

[022] O termo "subrresfriamento” é a redução da temperatura de um líquido abaixo da temperatura de saturação do líquido para uma determinada pressão. Ao resfriar o fluido de trabalho líquido que sai do condensador abaixo do seu ponto de saturação, a capacidade do fluido de trabalho para absorver o calor, durante a etapa de evaporação pode ser aumentada. O subrresfriamento, por conseguinte, aprimora a capacidade de aquecimento e de resfriamento e a eficiência energética de um sistema de aquecimento ou resfriamento com base no ciclo de compressão de vapor convencional.

[023] O termo "superaquecimento” é o aumento da temperatura do vapor que sai do evaporador acima da temperatura de saturação do vapor, à pressão do evaporador. Ao aquecer o vapor acima do ponto de saturação, a probabilidade de condensação em compressão é minimizada. O sobreaquecimento também pode contribuir para o resfriamento do ciclo e a capacidade do aquecimento.

[024] Conforme utilizado no presente, o termo "um fluido de trabalho” é uma composição que compreende um composto ou mistura de compostos que funcionam principalmente para a transferência de calor a partir de uma localização a uma temperatura inferior (por exemplo, um evaporador), para uma outra localização, a uma temperatura superior (por exemplo, um condensador) em um ciclo em que o fluido de trabalho é submetido a uma alteração de fase de um líquido para um vapor, é comprimido e volta a ser líquido através do resfriamento do vapor comprimido em um ciclo de repetição. O resfriamento de um vapor comprimido acima do seu ponto crítico pode devolver o fluido de trabalho para um estado líquido, sem a condensação. O ciclo repetitivo pode ocorrer nos sistemas tais como as bombas de calor, sistemas de refrigeração, refrigeradores, congeladores, sistemas de condicionamento de ar, aparelhos de condicionamento de ar, resfriadores e similares. Os fluidos de trabalho podem ser uma porção de formulações utilizadas nos sistemas. As formulações também podem conter outros compostos químicos (por exemplo, os aditivos), tais como aqueles descritos abaixo.

[025] Conforme reconhecido no estado da técnica, uma composição azeotrópica é uma mistura de dois ou mais componentes diferentes, que, quando na forma líquida, em uma determinada pressão irá entrar em ebulição a uma temperatura substancialmente constante, cuja temperatura pode ser superior ou inferior às temperaturas de ebulição dos componentes individuais, e que irá fornecer uma composição gasosa essencialmente idêntica à composição líquida global submetida à fervura, (vide, por exemplo, M. F. Doherty e M. F. Malone, Conceptual Design of Destination Systems, McGraw-Hill (Nova Iorque), 2001, 185-186, 351-359).

[026] Consequentemente, as características essenciais de uma composição azeotrópica são aquelas em que, em uma determinada pressão, o ponto de ebulição da composição do líquido é fixado, e aquelas em que a composição gasosa acima da composição de ebulição é essencialmente aquela da composição líquida de ebulição global (isto é, não ocorre o fracionamento dos componentes da composição líquida). Também é reconhecido no estado da técnica que tanto o ponto de ebulição quanto as porcentagens em peso de cada componente da composição azeotrópica podem alterar quando a composição azeotrópica é submetida à ebulição em diferentes pressões. Por conseguinte, uma composição azeotrópica pode ser definida em termos da relação única que existe entre os componentes ou em termos dos intervalos de composição dos componentes ou em termos de porcentagens em peso exato de cada componente da composição caracterizada por um ponto de ebulição fixo a uma pressão especificada.

[027] Para os fins na presente invenção, uma composição do tipo azeotrópica significa uma composição que, essencialmente, se comporta como uma composição azeotrópica (isto é, possui as características de ebulição constante ou uma tendência a não fracionar em ebulição ou evaporação). Por conseguinte, durante a ebulição ou a evaporação, as composições gasosas e líquidas, se houver alguma alteração, alteram apenas de forma mínima ou insignificante. Isto deve ser contrastado com as composições do tipo não azeotrópicas, em que durante a ebulição ou evaporação, as composições gasosas e líquidas alteram em um grau substancial.

[028] Além disso, as composições do tipo azeotrópicas exibem uma pressão do ponto de orvalho e uma pressão do ponto de bolha com praticamente nenhuma pressão diferencial. Isso quer dizer que a diferença na pressão do ponto de orvalho e na pressão ponto de bolha a uma determinada temperatura será um valor pequeno. Na presente invenção, as composições com uma diferença na pressão do ponto de orvalho e na pressão do ponto de bolha inferior ou igual a 5% (com base na pressão de ponto de bolha) são consideradas como sendo do tipo azeotrópicas.

[029] Reconhece-se neste campo que, quando a volatilidade relativa de um sistema se aproxima de 1,0, o sistema é definido como formador de uma composição azeotrópica ou do tipo azeotrópica. A Volatilidade Relativa é a relação entre a volatilidade do componente 1 e a volatilidade do componente 2. A relação entre a fração molar de um componente no vapor para aquele no líquido é a volatilidade do componente.

[030] Para determinar a volatilidade relativa de quaisquer dois compostos, um método conhecido como o método PTx pode ser utilizado. O equilíbrio do vapor-líquido (VLE) e, por conseguinte, a volatilidade relativa, pode ser determinada de maneira isotérmica ou isobárica. O método isotérmico necessita de uma medição da pressão total das misturas da composição conhecida à temperatura constante. Neste procedimento, a pressão absoluta total em uma célula de volume conhecido é medida a uma temperatura constante para diversas composições dos dois compostos. O método isobárico necessita de uma medição da temperatura das misturas da composição conhecida à pressão constante. Neste procedimento, a temperatura de uma célula de volume conhecido é medida a uma pressão constante para diversas composições dos dois compostos. A utilização do método PTx é descrita em detalhes em “Phase Equilibrium in Process Design”, editora Wiley-lnterscience, 1970, escrito por Harold R. Null, nas páginas de 124 a 126, incorporada no presente como referência.

[031] Estas medidas podem ser convertidas nas composições em equilíbrio de vapor e líquido na célula PTx através da utilização de um modelo de equações do coeficiente de atividade, tal como a equação de Dois Líquidos Não Aleatória (NRTL), para representar as não idealidades da fase líquida. A utilização de uma equação de coeficiente de atividade, tal como a equação NRTL, está descrita em detalhes em “The Properties of Gases and Liquids”, 4a edição, publicado pela McGraw Hill, escrita por Reid, Prausnitz e Poling, nas páginas de 241 a 387, e em “Phase Equilibria in Chemical Engineering’, publicado pela Butterworth Publishers, 1985, escrito por Stanley M. Walas, páginas de 165 a 244. Ambas as referências mencionadas estão incorporadas como referência. Sem desejar estar restrito a qualquer teoria ou explicação, acredita-se que a equação NRTL, juntamente com os dados da célula PTx, podem, de maneira suficiente, prever as volatilidades relativas do Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno que contem as composições da presente invenção e podem, por conseguinte, prever o comportamento dessas misturas no equipamento de separação de múltiplos estágios, tais como as colunas de destilação.

[032] O termo "inflamabilidade” é utilizado para designar a capacidade de uma composição de ignição e/ou de propagação de uma chama. Para os fluidos de trabalho, o menor limite de inflamabilidade ("LFL”) é a concentração mínima do fluido de trabalho no ar que é capaz de propagar uma chama através de uma mistura homogênea do fluido de trabalho e o ar nas condições de teste especificadas na norma ASTM (American Society of Testing and Materials) E681-2001. O limite de inflamabilidade superior ("UFL”) é a concentração máxima do fluido de trabalho no ar que é capaz de propagar uma chama através de uma mistura homogênea da composição e do ar, conforme determinado pela norma ASTM E-681. Para muitas aplicações de refrigeração, condicionamento de ar, ou de bombas de calor, o refrigerante ou fluido de trabalho é desejado (se não for necessário) por ser não inflamável.

[033] Conforme utilizado no presente, os termos "compreende”, "que compreendem”, "inclui”, "incluindo”, "possui”, "possuindo” ou qualquer outra variação do mesmo, pretendem abrangem uma inclusão não exclusiva. Por exemplo, um processo, método, artigo ou equipamento que compreende uma lista de elementos não está necessariamente limitado a apenas esses elementos, mas pode incluir outros elementos que não estejam expressamente listados ou sejam inerentes a tal processo, método, artigo ou equipamento. Além disso, a menos que expressamente indicado em contrário, "ou” se refere a uma inclusão e não a uma exclusão. Por exemplo, uma condição A ou B é satisfeita por qualquer uma das seguintes opções: A é verdadeiro (ou presente) e B é falso (ou não presente), A é falso (ou não presente) e B é verdadeiro (ou presente), e ambos A e B são verdadeiros (ou presentes).

[034] A frase de transição "que consiste em” exclui qualquer elemento, etapa ou ingrediente não especificado. Se estiver na reivindicação tal irá restringir a reivindicação para a inclusão de materiais além dos citados, exceto pelas impurezas normalmente associadas. Quando a frase "consiste em” aparecer em uma cláusula do corpo de uma reivindicação, ao invés de imediatamente após o preâmbulo, ela limita apenas o elemento apresentado na referida cláusula; os outros elementos não são excluídos da reivindicação como um todo.

[035] A frase de transição "que consiste essencialmente em” é utilizada para definir a composição, método ou dispositivo que inclui os materiais, etapas, características, componentes ou elementos, além dos descritos literalmente, desde que estes materiais, etapas, recursos, componentes ou elementos adicionais incluídos afetem materialmente a(s) característica(s) básica(s) e inovadora(s) da presente invenção reivindicada. O termo "que consiste essencialmente em” ocupa um meio termo entre "compreende” e "consiste”.

[036] Caso os Depositantes tenham definido uma presente invenção ou uma parte dela com um termo aberto, tal como "compreende”, deve ser facilmente entendido que (salvo indicação em contrário) a descrição deve ser interpretada como também descrevendo tal invenção utilizando os termos "que consiste essencialmente em” ou "que consiste em”.

[037] Além disso, a utilização de "um” ou "uma” é empregada para descrever os elementos e componentes descritos no presente. Isso é feito apenas por conveniência e para fornecer um sentido geral ao escopo da presente invenção. O presente relatório descritivo deve ser lido incluindo um ou pelo menos um e o singular também inclui o plural, a menos que seja óbvio que se entende de outra forma.

[038] Salvo indicação em contrário, todos os termos técnicos e científicos utilizados no presente possuem o mesmo significado que os geralmente compreendidos por um técnico no assunto ao qual pertence a presente invenção. Embora os métodos e materiais similares ou equivalentes aos descritos neste relatório descritivo possam ser utilizados na prática ou teste das realizações da presente invenção, os métodos e materiais adequados estão descritos abaixo. Todas as publicações, pedidos de patentes, patentes e outras referências mencionadas no presente são incorporadas como referência em sua totalidade, a menos que uma passagem específica seja citada. Em caso de conflito, o presente relatório descritivo, incluindo as definições, o controlará. Além disso, os materiais, métodos e exemplos são meramente ilustrativos e não pretendem ser uma limitação.

COMPOSIÇÕES

[039] As composições conforme descritas para a utilização nos presentes métodos e dispositivos incluem o fluido de trabalho que compreende Z-1,1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno (Z-HFO-1336mzz).

[040] O Z-HFO-1336mzz é um composto conhecido, e seu método de preparação foi descrito, por exemplo, na publicação do pedido de patente US 2.008-0.269.532, incorporada no presente como referência na sua totalidade.

[041] As composições que também podem ser úteis em determinadas realizações dos métodos e dos dispositivos atuais podem incluir os compostos selecionados a partir do grupo que consiste em difluorometano (HFC-32), 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), 1,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze, isômero E e/ou Z), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,2- tetrafluoroetano (HFC-134), e 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea).

[042] O HFO-1234ze está comercialmente disponível a partir de determinados fabricantes de fluorocarbonetos (por exemplo, a Honeywell International Inc., Morristown, NJ), ou podem ser preparados através dos métodos conhecidos no estado da técnica. Em particular, o E-HFO-1234ze, pode ser preparado através da desidrofluoração de um 1,1,1,2,3-pentafluoropropano (HFC-245eb, CF3CHFCH2F) ou 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa, CF3CH2CHF2). A reação da desidrofluoração pode ocorrer na fase de vapor na presença ou ausência de um catalisador, e também na fase líquida, através da reação com soda cáustica, tal como o NaOH ou KOH. Estas reações são descritas em maiores detalhes na publicação da patente US 2006/0.106.263, incorporada no presente como referência.

[043] O HFO-1234yf pode ser preparado através dos métodos conhecidos no estado da técnica. Em particular, o HFO-1234yf pode ser preparado através da desidrofluoração de um 1,1,1,2,3-pentafluoropropano (HFC-245eb, CF3CHFCH2F) ou 1,1,1,2,2-pentafluoropropano (HFC-245cb, CF3CF2CH3). A reação da desidrofluoração pode ocorrer na fase de vapor na presença ou ausência de um catalisador, e também na fase líquida, através da reação com soda cáustica, tal como o NaOH ou KOH. Estas reações estão descritas em maiores detalhes na publicação da patente US 2006/0.106.263, incorporada no presente como referência.

[044] O HFC-32 está comercialmente disponível ou pode ser preparado através da fluorodeclorinação do cloreto de metileno, através da reação com o fluoreto de hidrogênio na presença de um catalisador adequado, tal como descrito na patente US 6.274.781.

[045] Os HFC-134a e HFC-134 podem estar disponíveis comercialmente ou podem ser preparados através dos métodos conhecidos no estado da técnica, por exemplo, através do método descrito na patente do Reino Unido 1.578.933 (incorporada no presente como referência) através da hidrogenação do tetrafluoroetileno. A última reação pode ser, de maneira conveniente, efetuada a temperaturas normais ou elevadas, por exemplo, até 250 °C, na presença de um catalisador de hidrogenação, por exemplo, o paládio sobre alumina. Além disso, o HFC-134 pode ser preparado através da hidrogenação do 1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoroetano (isto é, CCIF2CCIF2 ou CFC-114) para o 1,1,2,2-tetrafluoroetano conforme relatado por J. L. Bitner et al., no U.S. Dep. Comm. Off. Tech. Serv/Rep. 136.732, (1958), páginas. 25-27, incorporada no presente como referência. O HFC-134a pode ser preparado através da hidrogenação do 1,1-dicloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano (isto é, CCI2FCF3 ou CFC-114a) para o 1,1,1,2-tetrafluoroetano.

[046] Em uma realização, as composições descritas no presente podem ser utilizadas em combinação com um dessecante em um equipamento de refrigeração ou de condicionamento de ar (incluindo os resfriadores), para auxiliar na remoção da umidade. Os dessecantes podem ser compostos de alumina ativada, gel de sílica, peneiras moleculares ou à base de zeólito. As peneiras moleculares representativas incluem o MOLSIV XH-7, XH-6, XH-9 e XH-11 (UOP LLC, Des Plaines, IL).

[047] Em uma realização, as composições descritas no presente podem ser utilizadas em combinação com pelo menos um lubrificante selecionado a partir do grupo que consiste em polialquilenoglicóis, ésteres de poliol, ésteres de polivinil, óleos minerais, alquilbenzenos, parafinas sintéticas, naftenos sintéticos, e poli(alfa)olefinas.

[048] Em algumas realizações, os lubrificantes úteis em combinação com as composições conforme descritas no presente podem compreender as que são adequadas para a utilização com os dispositivos de refrigeração ou condicionamento de ar. Entre estes lubrificantes são os convencionalmente utilizados nos dispositivos de refrigeração de compressão de vapor que utilizam os refrigerantes clorofluorocarbonados. Em uma realização, os lubrificantes compreendem aqueles normalmente conhecidos como "óleos minerais” no campo da lubrificação de compressão de refrigeração. Os óleos minerais compreendem as parafinas (por exemplo, os hidrocarbonetos saturados de cadeia linear e de cadeia ramificada de carbono), naftenos (isto é, as parafinas cíclicas) e aromáticos (por exemplo, os hidrocarbonetos cíclicos saturados, que contém um ou mais anéis caracterizados pela alternância de ligações duplas). Em uma realização, os lubrificantes compreendem aqueles normalmente conhecidos como "óleos sintéticos” no campo da lubrificação de compressão de refrigeração. Os óleos sintéticos compreendem as alquitarilas (isto é, os alquilbenzenos de alquila lineares e ramificados) parafinas e naftenos, e poli(alfaolefinas sintéticos). Os lubrificantes representativos convencionais são comercialmente disponíveis pela BVM 100 N (óleo mineral parafínico comercializado pela BVA Óleos), óleo mineral naftênico comercialmente disponível pela Crompton Co. com as marcas registadas de Suniso® 3GS e Suniso® 5GS, óleo mineral naftênico comercialmente disponível pela Pennzoil sob a marca registada de Sontex® 372LT, óleo mineral naftênico comercialmente disponível pela Calumet Lubricants sob a marca registada de Calumet® RO-30, alquilbenzenos lineares comercialmente disponíveis pela Shrieve Chemicals sob as marcas registadas de Zerol® 75, Zerol® 150 e Zerol® 500 e HAB 22 (alquilbenzeno ramificado comercializado pela Nippon Oil).

[049] Em outras realizações, os lubrificantes também podem compreender aqueles que foram projetados para a utilização com os refrigerantes de hidrofluorocarbonetos e são miscíveis com os refrigerantes da presente invenção, em condições de operação dos dispositivos de refrigeração de compressão e de condicionamento de ar. Tais lubrificantes incluem, mas não estão limitados aos ésteres de poliol (POEs), tais como o Castrol® 100 (Castrol, Reino Unido), polialquilenoglicóis (PAGs), tal como o RL-488A da Dow (Dow Chemical, Midland, Michigan), éteres polivinílicos (PVEs) e policarbonatos (PCs).

[050] Os lubrificantes são selecionados, considerando os requisitos de um determinado compressor e do ambiente em que o lubrificante será exposto.

[051] De interesse são os lubrificantes de temperatura elevada com a estabilidade a temperaturas elevadas. A temperatura máxima que a bomba de calor irá alcançar irá determinar quais lubrificantes são necessários. Em uma realização, o lubrificante deve ser estável a temperaturas de, pelo menos, 150 °C. Em uma realização adicional, o lubrificante deve ser estável a temperaturas de, pelo menos, 155 °C. Em uma realização adicional, o lubrificante deve ser estável a temperaturas de, pelo menos, 165 °C. De particular interesse são os lubrificantes de poliolefinas (POA) com estabilidade superior a cerca de 200 °C e os lubrificantes de poliol éster (POE) com estabilidade a temperaturas até cerca de 200 a 220 °C. Também de particular interesse são os lubrificantes de perfluoropoliéter que apresentam a estabilidade a temperaturas de cerca de 220 a cerca de 350 °C. Os lubrificantes de PFPE incluem os disponíveis pela DuPont (Wilmington, DE) sob a marca registada Krytox®, tais como as séries XHT com estabilidade térmica até cerca de 300 a 350 °C. Outros lubrificantes de PFPE incluem aqueles comercializados sob a marca registada Demnum™ da Daikin Industries (Japão), com estabilidade térmica até cerca de 280 a 330 °C, e está disponível pela Ausimont (Milão, Itália), sob as marcas registadas de Fomblin® e Galden® tais como o disponível com a marca registada Fomblin®-Y Fomblin®-Z com a estabilidade térmica até cerca de 220 a 260 °C.

[052] Para a operação do condensador de temperatura elevada (associada com os elevadores de temperatura elevada e temperaturas elevadas de descarga do compressor), as formulações do fluido de trabalho (por exemplo, o Z-HFO-1336mzz ou as misturas que contêm o Z-HFO-1336mzz) e os lubrificantes com uma elevada estabilidade térmica (possivelmente em combinação com o resfriamento do óleo ou outras abordagens de redução) serão vantajosos.

[053] Em uma realização, a presente invenção inclui uma composição que compreende: (a) Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, (b) 2-cloropropano, e (c) pelo menos um lubrificante adequado para a utilização a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 150 °C, em que o 2-cloro-propano está presente em uma quantidade eficaz para formar uma combinação azeotrópica ou do tipo azeotrópica com Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno. De interesse são as realizações em que o lubrificante é adequado para a utilização a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 155 °C. Também de interesse são as realizações em que o lubrificante é adequado para a utilização a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 165 °C.

[054] Foi descrito anteriormente na publicação de pedido de patente PCT WO2009/155490 (incorporada no presente como referência na sua totalidade), que o Z-HFO-1336mzz e 2-cloropropano formam as composições azeotrópicas que variam a partir de cerca de 51,05% em peso (33,3% em mol) a cerca de 99,37% em peso (98,7% em mol) de Z-HFO-1336mzz e a partir de cerca de 0,63% em peso (1,3% em mol) a cerca de 48,95% em peso (66,7% em mol) de 2-cloropropano (que forma as composições azeotrópicas em ebulição a uma temperatura a partir de cerca de -50 °C a cerca de 160 °C e a uma pressão a partir de cerca de 0,2 psia (1,4 kPa) a cerca de 342 psi (2.358 kPa)). Por exemplo, a 29,8 °C e à pressão atmosférica (14,7 psi, 101 kPa), a composição azeotrópica é 69,1% em peso (51,7% em mol) de Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno e 30,9% em peso (48,3% em mol) de 2-cloro-propano. Além disso, foram descritas as composições do tipo azeotrópicas formadas entre o Z-HFO-1336mzz e o 2-cloro-propano. No caso de temperaturas de 20 °C e superiores, as composições do tipo azeotrópica contém a partir de cerca de 1% em peso a cerca de 99% em peso de Z-HFO-1336mzz e a partir de cerca de 99% em peso a cerca de 1 % em peso de 2-cloropropano.

[055] De particular utilidade serão as composições não inflamáveis que compreendem o Z-HFO-1336mzz e o 2-cloropropano. Espera-se que as composições que compreendem o Z-HFO-1336mzz e o 2-cloropropano com uma quantidade inferior a 5% em peso de 2-cloropropano sejam não inflamáveis, enquanto que descobriu-se que as composições que contém uma quantidade 4% em peso ou inferior de 2-cloropropano são não inflamáveis.

[056] Em uma realização, as composições podem ser utilizadas com cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso de um estabilizador, sequestrante de radical livre ou antioxidante. Esses outros aditivos incluem mas não estão limitados ao nitrometano, fenóis impedidos, hidroxilaminas, tióis, fosfitos ou lactonas. Os aditivos simples ou suas combinações podem ser utilizados.

[057] Opcionalmente, em uma realização adicional, determinados aditivos do sistema de refrigeração ou condicionamento de ar ou de bomba de calor podem ser adicionados, caso desejado, para os fluidos de trabalho, conforme descrito no presente, a fim de aprimorar o desempenho e a estabilidade do sistema. Estes aditivos são conhecidos no campo de refrigeração e de condicionamento de ar, e incluem, mas não estão limitados aos agentes antidesgaste, lubrificantes de extrema pressão, inibidores de oxidação e corrosão, desativadores de superfície do metal, sequestrantes de radical livre e agentes de controle de espuma. Em geral, estes aditivos podem estar presentes nos fluidos de trabalho da presente invenção em pequenas quantidades em relação à composição total. Normalmente as concentrações a partir de inferior a cerca de 0,1% em peso a até cerca de 3% em peso de cada um dos aditivos são utilizadas. Estes aditivos são selecionados com base nos requisitos do sistema individual. Esses aditivos incluem os membros da família triaril fosfato dos aditivos de lubricidade de EP (extrema pressão), tais como os fosfatos de trifenila butilados (BTPP), ou outros ésteres fosfato triarila alquilados, por exemplo, os compostos relacionados e fosfatos tricresilos Syn-0-Ad 8478 da Akzo Chemicals. Além disso, os ditiofosfatos de dialquila de metal (por exemplo, ditiofosfato de dialquila de zinco (ou ZDDP), Lubrizol 1375 e outros membros desta família de produtos químicos podem ser utilizados nas composições da presente invenção. Outros aditivos antidesgaste incluem os óleos de produtos naturais e aditivos de lubrificação de poliidroxila assimétricos, tal como o Synergol TMS (International Lubricants). Da mesma maneira, os estabilizadores, tais como os antioxidantes, sequestrantes de radicais livres, e sequestrantes de água podem ser empregados. Os compostos nesta categoria podem compreender, mas não estão limitados a, hidroxi tolueno butilado (BHT), epóxidos e suas misturas. Os inibidores de corrosão incluem o ácido dodecil succínico (DDSA), fosfato de amina (AP), oleoil sarcosina, derivados de imidazona e sulfonatos substituídos. Os desativadores de superfície de metal incluem o areoxalil bis(benzilideno)hidrazida (CAS reg no. 6629-10-3), N,N'-bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinamoil hidrazina (CAS reg. no. 32687-78-8), 2,2’-oxamidobis-etil-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxiidrocinamato (CAS reg no. 70331-94-1), N,N’- (disaliciclideno)-1,2-diaminopropano (CAS reg no. 94-91-7) e ácido etilenodiaminotetra acético (CAS reg no. 60-00-4) e seus sais e misturas.

[058] Em outras realizações, os aditivos adicionais incluem os estabilizadores, que compreendem pelo menos um composto selecionado a partir do grupo que consiste em fenóis impedidos, tiofosfatos, trifenilfosforotionatos butilados, organo fosfatos, ou fosfitos, aril alquil éteres, terpenos, terpenóides, epóxidos, epóxidos fluorados, oxetanos, ácido ascórbico, tióis, lactonas, tioéteres, aminas, nitrometano, alquilsilanos, derivados de benzofenona, sulfetos de arila, ácido tereftálico divinila, ácido tereftálico difenila, líquidos iônicos e suas misturas. Os compostos de estabilizador representativo incluem, mas não estão limitados ao tocoferol; hidroquinona; t-butil-hidroquinona; monotiofosfatos; e ditiofosfatos, comercialmente disponíveis pela Ciba Specialty Chemicals, Basel, Suíça, a seguir "Ciba”, sob a marca Irgalube® 63, dialquiltiofosfato ésteres, comercialmente disponíveis pela Ciba sob as marcas Irgalube® 353 e Irgalube® 350, respectivamente; trifenilfosforotionatos butilados, comercialmente disponíveis pela Ciba sob a marca Irgalube® 232; fosfatos de amina, comercialmente disponíveis pela Ciba sob a marca Irgalube® 349 (Ciba); fosfitos impedido, comercialmente disponíveis pela Ciba como Irgafos® 168 e Tris-(di-terc-butilfenil)fosfito, disponível comercialmente pela Ciba sob a marca registrada de Irgafos® OPH; (fosfito de di-n-octil), e fosfito de difenil iso-decila, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca registrada de Irgafos® DDPP; anisol; 1,4-dimetoxibenzeno; 1,4-dietoxibenzeno; 1,3,5-trimetoxibenzeno; d-limoneno; retinal; pineno; mentol, vitamina A; terpineno; dipenteno; licopeno, beta caroteno, bornano; óxido de 1,2-propileno; óxido de 1,2-butileno, n-butil glicidil éter; trifluorometiloxirano; 1,1-bis(trifluorometil)oxirano; 3-etil-3-hidroximetil-oxetano, tal como o OXT-101 (Toagosei Co., Ltd), 3-etil-3-((fenóxi)metil)-oxetano, tal como o OXT-211 (Toagosei Co., Ltd), 3-etil-3-((2-etil-hexilóxi)metil)-oxetano, tal como o OXT-212 (Toagosei Co., Ltd); ácido ascórbico; metanotiol (metilmercaptano); etanotiol (etil mercaptano); Coenzima A, ácido dimercaptosuccínico (DMSA); mercaptana de toronja ((R)-2-(4-metil-ciclo-hex-3-enil)propano-2-tiol)); cisteína (ácido (R)-2-amino-3-sulfanil-propanóico); lipoamida (1,2-ditiolano-3-pentanamida); 5,7-bis(1,1 -dimetiletil)-3-[2,3 (ou 3,4)-dimetilfenil]-2(3H)-benzofuranona, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca Irganox® HP-136; sulfeto de benzil fenila; sulfeto de difenila; diisopropilamina; dioctadecil de 3,3’-tiodipropionato, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca Irganox® PS 802 (Ciba); didodecil 3,3’-tiopropionato, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca Irganox® PS 800; di-(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)sebacato, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca Tinuvin® 770; poli-(N-hidroxietil-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxi-piperidil succinato, comercialmente disponível pela Ciba sob a marca Tinuvin® 622LD (Ciba); metil bis-sebacato de amina; bis-sebacato de amina; fenol-alfa-naftilamina, bis(dimetilamino)metilsilano (DMAMS); tris(trimetilsilil)silano (TTMSS); viniltrietoxisilano; viniltrimetoxisilano; 2,5-difluorobenzofenona; 2’,5’-diidroxiacetofenona; 2-aminobenzofenona; 2-clorobenzofenona; sulfeto de benzil fenila; sulfeto de difenila; sulfeto de dibenzila; líquidos iônicos e outros.

[059] Em uma realização, os estabilizadores de líquidos iônicos compreendem pelo menos um líquido iônico. Os líquidos iônicos são os sais orgânicos que possuem pontos de fusão inferiores a 100 °C.

[060] Em uma realização adicional, os estabilizadores de líquidos iônicos compreendem os sais que contem os cátions selecionados a partir do grupo que consiste em piridínio, piridazínio, pirimidínios, pirazínio, imidazólio, pirazólio, tiazólio, oxazólio e triazólio e suas misturas; e ânions selecionados a partir do grupo que consiste em [BF4]-, [PF6]-, [SbF6]-, [CF3SO3]-, [HCF2CF2SO3]-, [CF3HFCCF2SO3]-, [HCCIFCF2SO3]-, [(CF3SO2)2N]-, [(CF3CF2SO2)2N]-, [(CF3SO2)3C]-, [CF3CO2]- e F-. Os estabilizadores de líquidos iônicos representativos incluem o emim BF4 (1 -etil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato); bmim BF4 (1 -butil-3-metilimidazólio tetraborato); emim PF6 (1 -etil-3-metilimidazólio hexafluorofosfato) e bmim PF6 (1 -butil-3-metilimidazólio hexafluorofosfato), que estão disponíveis pela Fluka (Sigma-Aldrich).

BOMBAS DE CALOR

[061] Em uma realização da presente invenção é fornecido um dispositivo de bomba de calor que contém um fluido de trabalho que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

[062] Uma bomba de calor é um tipo de dispositivo para a produção de aquecimento e/ou resfriamento. Uma bomba de calor inclui um evaporador, um compressor, um condensador, e um dispositivo de expansão. Um fluido de trabalho circula através desses componentes em um ciclo repetitivo. O aquecimento é produzido no condensador, em que a energia (sob a forma de calor) é extraída do fluido de trabalho, uma vez que o vapor é condensado para formar o fluido de trabalho líquido. O resfriamento é produzido no evaporador, em que a energia é absorvida para evaporar o fluido de trabalho para formar o fluido de trabalho gasoso.

[063] As bombas de calor podem incluir os evaporadores inundados de uma realização que são mostrados na Figura 1, ou os evaporadores de expansão direta de uma realização que são mostrados na Figura 2.

[064] As bombas de calor utilizam os compressores de deslocamento positivo ou os compressores dinâmicos. Os compressores de deslocamento positivo incluem os compressores de parafuso, alternativo, ou espiral (scroll). De interesse, são as bombas de calor que utilizam os compressores de parafuso. Os compressores dinâmicos incluem os compressores centrífugos e axiais. Também de interesse, são as bombas de calor que utilizam os compressores centrífugos.

[065] As bombas de calor residenciais são utilizadas para a produção do ar quente para aquecer uma residência ou em casa (incluindo uma única família ou casas anexadas de diversas unidades) e produzir as temperaturas de operação máximas do condensador de cerca de 30 °C e 50 °C.

[066] De interesse, são as bombas de calor de temperatura elevada que podem ser utilizadas para o ar aquecido, a água, um outro meio de transferência de calor ou uma parte de um processo industrial, tal como uma peça de equipamento, área de armazenamento ou fluxo do processo. Estas bombas de calor podem produzir as temperaturas de operação máximas do condensador superiores a cerca de 55 °C. A temperatura de operação máxima do condensador que pode ser alcançada em uma bomba de calor de temperatura elevada irá depender do fluido de trabalho utilizado. Esta temperatura de operação máxima do condensador é limitada pelas características normais de ebulição do fluido de trabalho (por exemplo, a pressão de saturação e temperatura crítica) e também pela pressão à qual o compressor da bomba de calor pode elevar a pressão do fluido de trabalho gasoso. Esta pressão máxima em que o fluido de trabalho pode ser exposto está limitada pela estabilidade térmica do fluido de trabalho.

[067] De particular valor são as bombas de calor de temperatura elevada, que operam a temperaturas do condensador de, pelo menos, cerca de 100 °C. O Z-HFO-1336mzz permite a criação e operação das bombas de calor centrífugas, operadas a temperaturas do condensador superiores àquelas acessíveis com muitos fluidos de trabalho disponíveis atualmente. De interesse são as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operadas em temperaturas do condensador a cerca de 150 °C. Também de interesse são as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operadas em temperaturas do condensador a cerca de 155 °C. Também de interesse são as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operadas em temperaturas do condensador a cerca de 165 °C. De particular interesse são as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operado em temperaturas do condensador a pelo menos, cerca de 150 °C. Os exemplos incluem as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operadas em temperaturas do condensador a pelo menos, cerca de 155 °C, e as realizações que utilizam os fluidos de trabalho que compreendem o Z-HFO-1336mzz operado em temperaturas do condensador a, pelo menos, cerca de 165 °C.

[068] Também de interesse, são as bombas de calor que são utilizadas para a produção do aquecimento e do resfriamento simultâneo. Por exemplo, uma única unidade bomba de calor pode produzir a água quente para a utilização doméstica e também pode produzir a refrigeração para o conforto do condicionamento de ar no verão.

[069] As bombas de calor, incluindo o evaporador inundado e a expansão direta, podem ser acopladas com um sistema de tratamento e distribuição de ar para fornecer o conforto do condicionamento de ar (resfriamento e desumidificação do ar) e/ou aquecimento para a residência (única família ou casas anexados) e grandes edifícios comerciais, incluindo os hotéis, edifícios de escritórios, hospitais, universidades e outros. Em outra realização, as bombas de calor podem ser utilizadas para aquecer a água.

[070] Para ilustrar a maneira como as bombas de calor operam, é feita referência às Figuras. Uma bomba de calor do evaporador inundado é mostrada na Figura 1. Nesta bomba de calor um primeiro meio de transferência de calor, que é um líquido quente, que compreende a água, e, em algumas realizações, os aditivos, ou outro meio de transferência de calor tal como, por exemplo, um glicol (por exemplo, etilenoglicol ou propilenoglicol), entra na bomba de transporte de calor a partir de uma fonte de calor a baixa temperatura, tal como um sistema de tratamento de ar do edifício ou água aquecida a partir dos condensadores de um local resfriador que flui para a torre de resfriamento, conforme mostrado entrando na seta (3), através de um feixe de tubos ou de bobina (9), em um evaporador (6), que possui uma entrada e uma saída. O primeiro meio de transferência de calor quente é fornecido ao evaporador, em que é resfriado através do fluido de trabalho líquido, que é mostrado na parte inferior do evaporador. Observe que na FIGURA 1, o feixe de tubos ou de bobina (9) é mostrado no evaporador (6) para ser parcialmente localizado no fluido de trabalho gasoso e, parcialmente, no fluido de trabalho líquido. Na maioria dos casos, o feixe de tubos ou de bobina (9) irá ser totalmente imerso no fluido de trabalho líquido contido no evaporador (6). O fluido de trabalho líquido evapora uma vez que possui uma temperatura de evaporação (na pressão de operação do evaporador) inferior a temperatura do primeiro meio de transferência de calor quente que flui através do feixe de tubos ou de bobina (9). O primeiro meio de transferência de calor resfriado recircula de volta para a fonte de calor de baixa temperatura, conforme mostrado pela seta (4), por meio de uma porção do retorno do feixe de tubos ou de bobina (9). O fluido de trabalho líquido, mostrado na parte inferior do evaporador (6) na Figura 1, vaporiza e é aspirado para dentro de um compressor (7), que aumenta a pressão e a temperatura do fluido de trabalho gasoso. O compressor comprime este vapor de maneira que ele pode ser condensado em um condensador (5) a uma pressão e temperatura superior que a pressão e temperatura do fluido de trabalho gasoso quando ele sai do evaporador. Um segundo meio de transferência de calor entra no condensador na seta (1) na Figura por meio de um feixe de tubos ou bobinas (10) no condensador (5) a partir de uma localização em que o calor de temperatura elevada é fornecido ("dissipador de calor”), tal como um aquecedor de água para a utilização doméstica ou de serviço, ou um sistema de aquecimento hidrônico. O segundo meio de transferência de calor é aquecido no processo e retorna por meio de um circuito de retorno do feixe de tubos ou de bobina (10) e a seta (2) para o dissipador de calor. Este segundo meio de transferência de calor resfria o fluido de trabalho gasoso no condensador e ocasiona que o vapor se condense para o fluido de trabalho líquido, de maneira que haja o fluido de trabalho líquido na porção inferior do condensador, conforme mostrado na Figura 1. O fluido de trabalho líquido condensado no condensador flui de volta para o evaporador através de um dispositivo de expansão (8), que pode ser um orifício, tubo capilar ou válvula de expansão. O dispositivo de expansão (8) reduz a pressão do fluido de trabalho líquido, e parcialmente converte o fluido de trabalho líquido ao vapor, que significa que o fluido de trabalho líquido se expande quando a pressão cai entre o condensador e o evaporador. A expansão resfria o fluido de trabalho, isto é, o fluido de trabalho líquido e o fluido de trabalho gasoso para a temperatura saturada a pressão do evaporador, de maneira que o fluido de trabalho líquido e o fluido de trabalho gasoso estejam presentes no evaporador.

[071] Em algumas realizações, o fluido de trabalho gasoso é comprimido para um estado supercrítico e o recipiente (5) na Figura 1 representa um resfriador de líquidos supercrítico em que o fluido de trabalho gasoso é resfriado para um estado líquido, sem a condensação.

[072] Em algumas realizações, o primeiro meio de transferência de calor utilizado no dispositivo representado na Figura 1 é a água resfriada de retorno a partir de um edifício em que o condicionamento de ar é fornecido ou de algum outro corpo a ser resfriado. O calor é extraído a partir da água gelada retornando no evaporador (6) e a água resfriada refrigerada é fornecida de volta para o edifício ou outro corpo a ser resfriado. Nesta realização, o dispositivo representado na Figura 1 funciona para resfriar simultaneamente o primeiro meio de transferência de calor que fornece resfriamento ao corpo a ser resfriado (por exemplo, ar do edifício) e aquecer o segundo meio de transferência de calor que fornece o aquecimento para um corpo a ser aquecido (por exemplo, água para a utilização doméstica ou de serviço, ou fluxo de processo).

[073] Entende-se que o dispositivo representado na Figura 1 pode retirar o calor no evaporador (6) a partir de uma ampla variedade de fontes de calor, incluindo a energia solar, geotérmica e os resíduos de calor e de fornecimento de calor a partir do condensador (5) para uma ampla variedade de dissipadores de calor.

[074] Deve-se observar que para uma composição do fluido de trabalho de componente único, a composição do fluido de trabalho gasoso no evaporador e no condensador é a mesma que a composição do fluido de trabalho líquido no evaporador e no condensador. Neste caso, a evaporação e a condensação ocorrem a uma temperatura constante. No entanto, se uma mistura de fluido de trabalho (ou mistura) é utilizada, como na presente invenção, o fluido de trabalho líquido e o fluido de trabalho gasoso no evaporador ou no condensador podem possuir diferentes composições. Isto pode levar a sistemas ineficientes e dificuldades na manutenção do equipamento, por conseguinte, um fluido de trabalho de componente único é mais desejável. Uma composição azeotrópica ou do tipo azeotrópica essencialmente irá funcionar como um fluido de trabalho de componente único em uma bomba de calor, de tal maneira que a composição líquida e a composição gasosa são essencialmente a mesma redução de quaisquer deficiências que possam surgir a partir da utilização de uma composição não azeotrópica ou do tipo não azeotrópica.

[075] Uma realização de uma bomba de calor de expansão direta é ilustrada na Figura 2. Na bomba de calor, conforme ilustrado na Figura 2, o primeiro meio líquido de transferência de calor, que é um líquido quente, tal como a água quente, entra em um evaporador (6’) na entrada (14). A maior parte do fluido de trabalho líquido (com uma pequena quantidade do fluido de trabalho gasoso) entra em uma bobina (9') no evaporador na seta (3) e evapora. Como resultado, o primeiro meio de transferência de calor líquido é resfriado no evaporador, e um primeiro meio de transferência de calor líquido resfriado sai do evaporador na saída (16), e é enviado para uma fonte de calor de baixa temperatura (por exemplo, a água quente flui para uma torre de resfriamento). O fluido de trabalho gasoso sai do evaporador na seta (4') e é enviado para um compressor (7'), em que é comprimido e sai como um fluido de trabalho gasoso de temperatura elevada e de pressão elevada. Este fluido de trabalho gasoso entra em um condensador (5') através de uma bobina do condensador (10') na seta (1'). O fluido de trabalho gasoso é refrigerado por um segundo meio líquido de transferência de calor, tal como a água, no condensador e se torna um líquido. O segundo meio de transferência de calor líquido entra no condensador por meio da entrada de um meio de transferência de calor do condensador (20). O segundo meio de transferência de calor líquido retira o calor do fluido de trabalho gasoso condensado, que se torna o fluido de trabalho líquido, e isso aquece o segundo meio líquido de transferência de calor no condensador. O segundo meio de transferência de calor líquido sai do condensador através da saída do meio de transferência de calor do condensador (18). O fluido de trabalho condensado sai do condensador por meio de uma bobina inferior (10') na seta (2'), conforme mostrado na Figura 2 e flui através de um dispositivo de expansão (12), que pode ser, por exemplo, um orifício ou válvula de expansão. O dispositivo de expansão (12) reduz a pressão do fluido de trabalho líquido. Uma pequena quantidade de vapor, produzida como resultado da expansão, entra no evaporador com o fluido de trabalho líquido, através da bobina (9') e o ciclo se repete.

[076] Em algumas realizações, o fluido de trabalho gasoso é comprimido para um estado supercrítico e o recipiente (5’) na Figura 1 representa um resfriador de líquidos supercrítico, muitas vezes referido como um resfriador de gás, em que o fluido de trabalho gasoso é resfriado para um estado líquido, sem a condensação.

[077] Em algumas realizações, o primeiro meio de transferência de calor utilizado no dispositivo ilustrado na Figura 2 é resfriado a partir da água de retorno de um edifício em que o condicionamento de ar é fornecido ou de algum outro corpo a ser resfriado. O calor é extraído a partir da água resfriada retornando no evaporador (6') e a água refrigerada resfriada é fornecida de volta para o edifício ou outro corpo a ser resfriado. Nesta realização, o dispositivo ilustrado na Figura 2 funciona para simultaneamente resfriar o primeiro meio de transferência de calor que fornece o resfriamento para um corpo a ser resfriado (por exemplo, ar do edifício) e aquecer o segundo meio de transferência de calor que fornece o aquecimento para um corpo a ser aquecido (por exemplo, a água para a utilização doméstica ou de serviço, ou fluxo do processo).

[078] Entende-se que o dispositivo representado na Figura 2 pode retirar o calor no evaporador (6') a partir de uma ampla variedade de fontes de calor, incluindo a energia solar, geotérmica e resíduos de calor e de fornecimento de calor do condensador (5') para uma ampla variedade de dissipadores de calor.

[079] Os compressores úteis na presente invenção incluem os compressores dinâmicos. De interesse, como exemplos de compressores dinâmicos são os compressores centrífugos. Um compressor centrífugo utiliza os elementos rotativos para acelerar o fluido de trabalho radialmente, e em geral, compreende um rotor e difusor alojado em um invólucro. Os compressores centrífugos, em geral, levam o fluido de trabalho para a entrada do rotor, ou entrada central de um rotor rotativo, e radialmente acelera-o para fora. Alguns aumentos de pressão ocorrem no rotor, mas a maior parte do aumento de pressão ocorre no difusor em que a energia cinética é convertida em energia potencial (ou fracamente, o momento é convertido em pressão). Cada conjunto do rotor-difusor é um estágio do compressor. Os compressores centrífugos são construídos com a partir de 1 a 12 ou mais etapas, dependendo da pressão final desejada e do volume de refrigerante a ser tratado.

[080] A relação de pressão, ou relação de compressão, de um compressor é a relação da pressão de descarga absoluta para a pressão de entrada absoluta. A pressão entregue por um compressor centrífugo é praticamente constante em uma faixa relativamente ampla de capacidades. A pressão que um compressor centrífugo pode desenvolver depende da velocidade periférica do rotor. A velocidade periférica é a velocidade do rotor medida nas periféricas das suas lâminas e está relacionada com o diâmetro do rotor e a sua velocidade de rotação, muitas vezes expressa em rotações por minuto. A velocidade periférica necessária em uma aplicação específica depende do trabalho do compressor que é necessário para elevar o estado termodinâmico do fluido de trabalho a partir das condições do evaporador para as do condensador. A capacidade volumétrica do fluxo do compressor centrífugo é determinada pelo tamanho das passagens através do rotor. Isso torna o tamanho do compressor mais dependente da pressão necessária que a capacidade volumétrica de fluxo necessário.

[081] Também de interesse, como exemplos de compressores dinâmicos são os compressores axiais. Um compressor em que o líquido entra e sai na direção axial, é denominado um compressor de fluxo axial. Os compressores axiais são compressores à base de lâmina, rotativos, aerofólios, ou em que o fluido de trabalho essencialmente flui paralelo ao eixo de rotação. Isto está em contraste com os outros compressores rotativos, tais como os compressores centrífugos ou de fluxo misto em que o fluido de trabalho pode entrar axialmente, mas irá possuir uma componente radial significativo na saída. Os compressores axiais produzem um fluxo contínuo de gás comprimido, e apresentam os benefícios de alta eficiência e grande capacidade de fluxo de massa, particularmente em relação à sua seção transversal. Eles, no entanto, necessitam diversas fileiras de aerofólios para alcançar o aumento de grande pressão tornando-os complexos e dispendiosos em relação a outros projetos.

[082] Os compressores de deslocamento positivo retiram o vapor de uma câmara e o volume da câmara é reduzido para comprimir o vapor. Após ter sido comprimido, o vapor é forçado a partir da câmara, diminuindo ainda mais o volume da câmara para zero ou próximo de zero.

[083] De interesse, como exemplos dos compressores de deslocamento positivo são os compressores alternativos. Os compressores alternativos utilizam os pistões impulsionados por uma cambota. Eles podem ser fixos ou portáteis, podem ser únicos ou de múltiplos estágios, e podem ser impulsionados por motores elétricos ou motores de combustão interna. Os compressores alternativos pequenos a partir de 5 a 30 hp são vistos em aplicações automotivas e normalmente são para o serviço intermitente. Os compressores alternativos maiores até 100 hp são encontrados em grandes aplicações industriais. As pressões de descarga podem variar a partir de baixa pressão para uma pressão muito alta (acima de 5.000 psi ou 35 MPa).

[084] Também de interesse, como exemplos dos compressores de deslocamento positivo são os compressores de parafuso. Os compressores de parafuso utilizam dois parafusos helicoidais de malha rotativos de deslocamento positivo para forçar o gás para um espaço menor.

[085] Os compressores de parafuso, em geral, são para um funcionamento contínuo na aplicação comercial e industrial e podem ser fixos ou portáteis. Sua aplicação pode ser a partir de 5 hp (3,7 kW) a mais de 500 hp (375 kW) e a partir de baixa pressão para uma pressão muito alta (acima de1200 psi ou 8,3 MPa).

[086] Também digno de interesse, como exemplos de compressores de deslocamento positivo são os compressores espirais (scroll). Os compressores espirais (scroll) são similares aos compressores de parafuso e incluem duas espirais intercaladas em forma de espiral para comprimir o gás. A saída é mais pulsante do que a de um compressor de parafuso rotativo.

[087] Em uma realização, o dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada pode compreender mais de um circuito de aquecimento (ou ciclo). O desempenho (coeficiente do desempenho para o aquecimento e a capacidade volumétrica de aquecimento) das bombas de calor de temperatura elevada, operadas com o Z-HFO-1336mzz como o fluido de trabalho é significamente aprimorado quando o evaporador é operado a temperaturas próximas da temperatura do condensador necessário para a aplicação, isto é, quanto o elevador da temperatura necessária é reduzido. Quando o fornecimento de calor para o evaporador está disponível apenas em baixas temperaturas, necessitando, por conseguinte, dos elevadores de temperatura elevada conduzindo a um mau desempenho, uma configuração do ciclo em cascata do duplo fluido / duplo circuito pode ser vantajosa. O circuito de baixo estágio ou baixa temperatura do ciclo em cascata seria operado com um líquido de ponto de ebulição inferior ao do Z-HFO-1336mzz e, de preferência, com, relativamente, um baixo GWP, tais como o HFC-32, HFO-1234yf, E-HFO-1234ze, HFC-134a, HFC-134, HFC-227ea e suas misturas, como HFO-1234yf / HFC-32, HFO-1234yf / HFC-134a, HFO-1234yf / HFC-134, HFO-1234yf / HFC-134a / HFC-134, E-HFO-1234ze / HFC-134a, E-HFO-1234ze / HFC-134, E-HFO-1234ze / HFC-134a / HFC-134, E-HFO-1234ze / HFC-227ea, HFO-1234ze-E / HFC-134 / HFC-227ea, E-HFO-1234ze / HFC-134 / HFC-134a / HFC-227ea, HFO-1234yf / E-HFO-1234ze / HFC-134 / HFC-134a / HFC 227ea, etc. O evaporador do circuito de baixa temperatura (ou ciclo de baixa temperatura) do ciclo em cascata recebe o calor de baixa temperatura disponível, aumenta o calor a uma temperatura intermédia entre a temperatura do aquecimento de baixa temperatura disponível e a temperatura de trabalho do aquecimento necessária e transfere o calor para o estágio elevado ou circuito de temperatura elevada (ou ciclo de temperatura elevada) do sistema em cascata a um trocador de calor em cascata. Em seguida, o circuito de temperatura elevada, operado com um fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz (por exemplo, uma mistura de Z-HFO-1336mzz e 2-cloropropano), eleva ainda mais o calor recebido no trocador de calor em cascata para a temperatura do condensador necessária para satisfazer o trabalho de aquecimento pretendido. O conceito de cascata pode ser estendido para as configurações com três ou mais circuitos de elevação do aquecimento em intervalos mais amplos de temperatura e utilizando diferentes fluidos em subintervalos de temperatura diferentes para otimizar o desempenho.

[088] De acordo com a presente invenção, é fornecido um sistema de bomba de calor em cascata que contém, pelo menos, dois ciclos de aquecimento para circular um fluido de trabalho através de cada ciclo. Uma realização de tal sistema em cascata é, de maneira geral, mostrado (110) na Figura 3. O sistema de bomba de calor em cascata da presente invenção, possui, pelo menos, dois ciclos de aquecimento, incluindo um primeiro ciclo, ou ciclo inferior (112), conforme mostrado na Figura 3, que é um ciclo de baixa temperatura, e um segundo ciclo, ou superior (114), conforme mostrado na Figura 3, que é um ciclo médio de temperatura (114). Cada um circula através do mesmo fluido de trabalho.

[089] Conforme mostrado na Figura 3, o sistema de bomba de calor em cascata da presente invenção inclui um primeiro dispositivo de expansão (116). O primeiro dispositivo de expansão possui uma entrada (116a) e uma saída (116b). O primeiro dispositivo de expansão reduz a pressão e a temperatura de um primeiro fluido de trabalho líquido que circula através do primeiro ciclo de temperatura baixo.

[090] O sistema de bomba de calor em cascata da presente invenção também inclui um evaporador (118), conforme mostrado na Figura 3. O evaporador possui uma entrada (118a) e uma saída (18b). O primeiro fluido de trabalho líquido a partir do primeiro dispositivo de expansão entra no evaporador através da entrada do evaporador e é evaporado no evaporador para formar um primeiro fluido de trabalho gasoso. O primeiro fluido de trabalho gasoso, em seguida, circula para a saída do evaporador.

[091] O sistema de bomba de calor em cascata da presente invenção também inclui um primeiro compressor (120). O primeiro compressor possui uma entrada (120a) e uma saída (120b). O primeiro fluido de trabalho gasoso do evaporador circula para a entrada do primeiro compressor e é comprimido, aumentando, por meio deste, a pressão e a temperatura do primeiro fluido de trabalho gasoso. O primeiro fluido de trabalho gasoso comprimido, em seguida, circula para a saída do primeiro compressor.

[092] O sistema de bomba de calor em cascata mostrado na Figura 3 também inclui um sistema trocador de calor em cascata (122). O trocador de calor em cascata possui uma primeira entrada (122a) e uma primeira saída (122b). O primeiro fluido de trabalho gasoso do primeiro compressor entra na primeira entrada do trocador de calor e é condensado no trocador de calor para formar um primeiro fluido de trabalho líquido, rejeitando, por meio deste, o calor. O primeiro fluido de trabalho líquido, em seguida, circula na primeira saída do trocador de calor. O trocador de calor também inclui uma segunda entrada (122c) e uma segunda saída (122d). Um segundo fluido de trabalho líquido circula a partir da segunda entrada para a segunda saída do trocador de calor e é evaporado para formar um segundo fluido de trabalho gasoso, por meio deste, absorvendo o calor rejeitado pelo primeiro fluido de trabalho (a medida que é condensado). Este calor é rejeitado para o ambiente. O segundo fluido de trabalho gasoso, em seguida, circula para a segunda saída do trocador de calor. Assim, na realização da Figura 3, o calor rejeitado pelo primeiro fluido de trabalho é diretamente absorvido pelo segundo fluido de trabalho.

[093] O sistema de bomba de calor em cascata mostrado na Figura 3, também inclui um segundo compressor (124). O segundo compressor possui uma entrada (124a) e uma saída (124b). O segundo fluido de trabalho gasoso a partir do trocador de calor em cascata é arrastado para o compressor através da entrada e é comprimido, aumentando, por meio deste, a pressão e a temperatura do segundo fluido de trabalho gasoso. O segundo fluido de trabalho gasoso então circula para a saída do segundo compressor.

[094] O sistema de bomba de calor em cascata mostrado na Figura 3 também inclui um condensador (126) contendo uma entrada (126a) e uma saída (126b). O segundo fluido de trabalho do segundo compressor circula a partir da entrada e é condensado no condensador para formar um segundo fluido de trabalho líquido, produzindo o calor. O segundo fluido de trabalho líquido sai do condensador através da saída.

[095] O sistema de bomba de calor em cascata mostrado na Figura 3 também inclui um segundo dispositivo de expansão (128) contendo uma entrada (128a) e uma saída (128b). O segundo fluido de trabalho líquido passa através do segundo dispositivo de expansão, o que reduz a pressão e a temperatura do segundo fluido de trabalho líquido que sai do condensador. Este líquido pode ser parcialmente vaporizado durante esta expansão. A pressão e a temperatura reduzida do segundo fluido de trabalho líquido circulam para a segunda entrada do sistema trocador de calor em cascata a partir do dispositivo de expansão.

[096] Além disso, a estabilidade do Z-HFO-1336mzz a temperaturas superiores que a sua temperatura crítica permite a criação de bombas de calor operadas de acordo com um ciclo transcrítico ou supercrítico em que o calor é rejeitado pelo fluido de trabalho no estado supercrítico e disponibilizado para a utilização em um intervalo de temperaturas (incluindo temperaturas superiores que a temperatura crítica de Z-HFO-1336mzz) (vide a tese por Angelino e Invernizzi, Int. J. Refrig., 1994, vol. 17, n ° 8, páginas 543554, incorporada no presente como referência). O fluido supercrítico é resfriado para um estado líquido, sem passar por uma transição de condensação isotérmica. Diversas configurações de ciclo são descritas por Angelino e Invernizzi.

[097] Para a operação do condensador de temperatura elevada (associada com os elevadores de temperatura elevada e de temperatura elevada de descarga do compressor), as formulações do fluido de trabalho (por exemplo, o Z-HFO-1336mzz ou misturas que contêm o Z-HFO-1336mzz) e os lubrificantes com uma elevada estabilidade térmica (possivelmente em combinação com o resfriamento do óleo ou outras abordagens de redução) podem ser vantajosos.

[098] Para a operação do condensador de temperatura elevada (associada com os elevadores de temperatura elevada e de temperatura elevada de descarga do compressor), a utilização dos compressores centrífugos magnéticos (por exemplo, tipo Danfoss-Turbocor) que não necessitam a utilização de lubrificantes, será vantajosa.

[099] Para a operação do condensador de temperatura elevada (associada com os elevadores de temperatura elevada e de temperatura elevada de descarga do compressor), a utilização dos materiais do compressor (por exemplo, selantes do eixo e outros), com uma elevada estabilidade térmica também pode ser necessária.

MÉTODOS

[0100] Em uma realização, é fornecido um método para a produção da bomba de calor de temperatura elevada que compreende a condensação de um fluido de trabalho gasoso que compreende o 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, em um condensador, produzindo, por meio deste, um fluido de trabalho líquido.

[0101] Em uma realização, o aquecimento é produzido em uma bomba de calor que compreende dito condensador, que ainda compreende passar um meio de transferência de calor através do condensador, em que dita condensação do fluido de trabalho aquece o meio de transferência de calor; e passar o meio de transferência de calor aquecido do condensador para um corpo a ser aquecido.

[0102] Um corpo a ser aquecido pode ser qualquer espaço, objeto ou um líquido que pode ser aquecido. Em uma realização, um corpo a ser aquecido pode ser um quarto, edifício, ou compartimento dos passageiros de um automóvel. De maneira alternativa, em outra realização, um corpo a ser aquecido pode ser um segundo ou o meio ou o fluido de transferência de calor.

[0103] Em uma realização, o meio de transferência de calor é a água e o corpo a ser aquecido é a água. Em uma realização adicional, o meio de transferência de calor é a água e o corpo a ser aquecido é o ar para o aquecimento do espaço. Em uma realização adicional, o meio de transferência de calor é um líquido de transferência de calor industrial e o corpo a ser aquecido é um fluxo do processo químico.

[0104] Em uma realização adicional, o método de produção de aquecimento ainda compreende comprimir o fluido de trabalho gasoso em um compressor centrífugo.

[0105] Em uma realização, o aquecimento é produzido em uma bomba de calor que compreende dito condensador, que ainda compreende passar um fluido a ser aquecido através do dito condensador, aquecendo, por conseguinte, o fluido. Em uma realização, o líquido é o ar, e o ar aquecido a partir do condensador passa para um espaço a ser aquecido. Em uma realização adicional, o líquido é uma porção de um fluxo do processo, e a porção aquecida é retornada ao processo.

[0106] Em algumas realizações, o meio de transferência de calor pode ser selecionado a partir da água, glicol (tal como o etilenoglicol ou propilenoglicol). De particular interesse, é uma realização em que o primeiro meio de transferência de calor é a água e o corpo a ser resfriado é o ar para o resfriamento do espaço.

[0107] Em uma realização adicional, o meio de transferência de calor pode ser um líquido de transferência de calor industrial, em que o corpo a ser aquecido é um fluxo do processo químico, que inclui as linhas do processo e equipamentos do processo, tais como as colunas de destilação. De interesse, são os líquidos de transferência de calor industriais, incluindo os líquidos iônicos, diversas salmouras, tais como o cálcio aquoso ou cloreto de sódio, glicóis, tais como o propilenoglicol ou etilenoglicol, metanol e outros meios de transferência de calor, tais como os listados na seção 4 do Manual ASHRAE de 2006, sobre refrigeração.

[0108] Em uma realização, o método para a produção de calor compreende a extração de calor em uma bomba de calor de temperatura elevada do evaporador inundado conforme descrito acima em relação à Figura 1. Neste método, o fluido de trabalho líquido é evaporado para formar um fluido de trabalho gasoso na proximidade de um primeiro meio de transferência de calor. O primeiro meio de transferência de calor é um líquido quente, tal como a água, que é transportada para o evaporador por meio de uma tubulação a partir de uma fonte de calor a baixa temperatura. O líquido quente é resfriado e é retornado para a fonte de calor de baixa temperatura ou é passado para um corpo a ser resfriado, como um edifício. O fluido de trabalho gasoso é, em seguida, condensado na proximidade de um segundo meio de transferência de calor, que é um líquido refrigerado, que é trazido a partir da proximidade de um corpo a ser aquecido (dissipador de calor). O segundo meio de transferência de calor resfria o fluido de trabalho de tal maneira que é condensado para formar um fluido de trabalho líquido. Neste método, uma bomba de calor de um evaporador inundado também pode ser utilizada para aquecer a água para a utilização doméstica ou de serviço, ou um fluxo do processo.

[0109] Em uma realização adicional, o método para a produção de calor compreende a produção de calor em uma bomba de calor de temperatura elevada de expansão direta, conforme descrito acima em relação à Figura 2. Neste método, o fluido de trabalho líquido é passado através de um evaporador e evapora para a produção de um fluido de trabalho gasoso. Um primeiro meio de transferência de calor líquido é resfriado através do fluido de trabalho de evaporação. O primeiro meio de transferência de calor líquido é passado para fora do evaporador para uma fonte de calor de baixa temperatura ou um corpo a ser resfriado. O fluido de trabalho gasoso é, em seguida, condensado na proximidade de um segundo meio de transferência de calor, que é um líquido refrigerado, que é trazido a partir da proximidade de um corpo a ser aquecido (dissipador de calor). O segundo meio de transferência de calor resfria o fluido de trabalho de tal maneira que é condensado para formar um fluido de trabalho líquido. Neste método, uma bomba de calor de expansão direta, também pode ser utilizada para aquecer a água para a utilização doméstica ou de serviço, ou um fluxo do processo.

[0110] Em algumas realizações do método para a produção de calor em uma bomba de calor de temperatura elevada, o calor é trocado entre, pelo menos, dois estágios de aquecimento, que é referido anteriormente no presente como uma bomba de calor em cascata. Nestas realizações, o método compreende a absorção de calor em um fluido de trabalho em um estágio de aquecimento operado a uma temperatura de condensação selecionada; e a transferência desse calor para o fluido de trabalho de outro estágio de aquecimento operado a uma temperatura superior de condensação, em que o fluido de trabalho do estágio de aquecimento operado à temperatura superior de condensação compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno. O fluido de trabalho do estágio de aquecimento operado a uma temperatura superior de condensação ainda pode compreender o 2-cloropropano. O método para a produção de calor pode ser realizado em um sistema de bomba de calor em cascata com dois estágios de aquecimento ou com um sistema de bomba de calor em cascata com mais de dois estágios de aquecimento.

[0111] Em uma realização do método para a produção de aquecimento, a bomba de calor de temperatura elevada inclui um compressor que é um compressor centrífugo.

[0112] Em uma realização adicional da presente invenção está descrito um método de aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador em um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada que compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada, com um fluido de trabalho que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

[0113] A utilização do Z-HFO-1336mzz nas bombas de calor de temperatura elevada aumenta a capacidade destas bombas de calor, uma vez que permite a operação a temperaturas superiores do condensador que as obtidas com o fluido de trabalho utilizado nos sistemas similares atuais. As temperaturas do condensador obtidas com o HFC-245fa e CFC-114 são as maiores possíveis com os sistemas atuais.

[0114] Quando o CFC-114 é utilizado como o fluido de trabalho em uma bomba de calor de temperatura elevada, a temperatura de operação máxima viável do condensador com as bombas centrífugas de calor normalmente disponíveis é de cerca de 122 °C. Em uma realização do método para aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando uma composição que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, é utilizada como o fluido de trabalho da bomba de calor, a temperatura de operação máxima viável do condensador é aumentada para uma temperatura superior a cerca de 122 °C.

[0115] Em uma realização adicional do método para aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando uma composição que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, é utilizada como o fluido de trabalho da bomba de calor, a temperatura de operação máxima viável do condensador é aumentada para uma temperatura superior a cerca de 125 °C.

[0116] Em uma realização adicional do método para aumentar a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando uma composição que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, é utilizada como o fluido de trabalho da bomba de calor, a temperatura de operação máxima viável do condensador é aumentada para uma temperatura superior a cerca de 130 °C.

[0117] Em uma realização, a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando o fluido de trabalho compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, é aumentada para, pelo menos cerca de 150 °C.

[0118] Em uma realização adicional, a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando o fluido de trabalho compreende Z- 1,1,1,4,4,4- hexafluoro-2-buteno, é aumentada para, pelo menos, cerca de 155 °C.

[0119] Em uma realização adicional, a temperatura de operação máxima viável do condensador, quando o fluido de trabalho compreende Z- 1,11,4,4,4- hexafluoro-2-buteno, é aumentada para, pelo menos, cerca de 165 °C.

[0120] É viável que as temperaturas tão elevadas como 170 °C (ou superiores quando a operação transcrítica é permitida) sejam obtidas com uma bomba de calor de temperatura elevada utilizando Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno. No entanto, em temperaturas superiores a 155 °C, podem ser necessárias algumas alterações do compressor, ou dos materiais do compressor.

[0121] Em uma realização adicional da presente invenção é fornecido um método para a substituição de um fluido de trabalho selecionado a partir do grupo que consiste em CFC-114, HFC-134a, HFC-236fa, HFC-245fa, CFC-11 e HCFC-123 em uma bomba de calor de temperatura elevada criada para dito fluido de trabalho que compreende o fornecimento de um fluido de trabalho de substituição que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.

[0122] Em uma realização adicional da presente invenção, é fornecido um método para a utilização de uma composição do fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz em uma bomba de calor de temperatura elevada adequada para a utilização de um fluido de trabalho selecionado a partir do grupo que consiste em CFC-114, HFC-134a, HFC-236fa, HFC-245fa, CFC-11 e HCFC-123. O método compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada com o fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz. Em uma realização adicional, o método compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada, com o fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz e o 2-cloropropano. Em uma realização adicional, o método compreende o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada, com um fluido de trabalho que essencialmente consiste em Z-HFO-1336mzz e 2-cloropropano. Em uma realização adicional, o fluido de trabalho ainda compreende um lubrificante.

[0123] De acordo com a presente invenção, é possível substituir um fluido da bomba de calor de temperatura elevada (por exemplo, o CFC-114 ou HFC-245fa), em um sistema originalmente criado para dito fluido da bomba de calor de temperatura elevada com um fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz, a fim de aumentar a temperatura de operação do condensador.

[0124] De acordo com a presente invenção, também é possível a utilização de um fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz em um sistema originalmente criado como um resfriador utilizando um fluido de trabalho de resfriamento convencional (por exemplo, um resfriador utilizando o HFC-134a ou HCFC-123 ou CFC-11 ou CFC-12, ou o HFC-245fa) para a finalidade de converter o sistema para um sistema de bomba de calor de temperatura elevada. Por exemplo, um fluido de trabalho resfriador convencional pode ser substituído em um sistema de resfriamento existente com o fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz para alcançar este objetivo. De acordo com a presente invenção, também é possível a utilização de um fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz em um sistema originalmente criado como um sistema de bomba de calor de conforto (isto é, baixa temperatura) utilizando um fluido de trabalho da bomba de calor convencional de conforto (por exemplo, uma bomba de calor utilizando o HFC-134a ou HCFC-123 ou CFC-11 ou CFC-12, ou o HFC-245fa) para a finalidade de converter o sistema para um sistema de bomba de calor de temperatura elevada. Por exemplo, um fluido de trabalho da bomba de calor convencional de conforto pode ser substituído em um sistema de bomba de calor existente de conforto, com um fluido de trabalho que compreende o Z-HFO-1336mzz para alcançar este objetivo.

EXEMPLOS

[0125] Os conceitos descritos no presente serão descritos nos seguintes exemplos, que não limitam o âmbito de aplicação da presente invenção descrita nas reivindicações.
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO COMUNS PARA TODOS OS EXEMPLOS

- SUBRRESFRIAMENTO = 10,00 °C
- SUPERAQUECIMENTO ADICIONADO NO EVAPORADOR = 15,00 °C
- EFICIÊNCIA DO COMPRESSOR = 0,80 (80%)

EXEMPLO 1 DESEMPENHO DO AQUECIMENTO COM FONTE DE CALOR DISPONÍVEL, A 25 °C PARA O Z-HFO-1336MZZ VERSUS O HFC-245FA E O CPC-114

[0126] O desempenho do Z-HFO-1336mzz em uma bomba de calor de aquecimento de água é determinado e comparado com o desempenho para o HFC-245fa e CFC-114. Os dados são mostrados nas Tabelas 1(a) e 1 (b). Os dados se baseiam nas seguintes condições:
Temperatura do evaporador 25 °C
Temperatura do condensador 85 °C

[0127] Observe que o valor GWP para o HFC-245fa é tomado a partir de: - "Climate Change 2007 - IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) Fourth Assessment Report on Climate Change”, na seção intitulada "Working Group 1 Report: "The Physical Science Basis”, Capítulo 2, páginas. 212-213, Tabela 2.14. Especificamente, são utilizados os valores GWP em 100 anos do horizonte de tempo.

[0128] Observe o valor de GWP para o CFC-114 de Calm, J.M. e G.C. Hourahan de 2007, “Refrigerant data update”, Heating/Piping/Air Conditioning Engineering, vol. 79 (1), páginas 50-64.

[0129] A utilização do Z-HFO-1336mzz permite esta aplicação com um COP para o aquecimento de 0,62% superior ao HFC-245fa e 2,64% superior ao CFC-114. Além disso, o Z-HFO-1336mzz oferece uma toxicidade inferior ao HFC-245fa e propriedades ambientais substancialmente melhores (isto é, de zero ODP e GWP muito baixo) que o CFC-14 e o HFC-245fa. O Z-HFO-1336mzz não seria um substituto para o HFC-245fa ou CFC-114 na maioria dos casos, devido à sua capacidade de aquecimento inferior. No entanto, o Z-HFO-1336mzz serviria como um excelente fluido de trabalho de baixo GWP nos novos sistemas que oferecem uma eficiência energética aprimorada em comparação aos fluidos / sistemas de trabalho existentes.

EXEMPLO 2 DESEMPENHO DO AQUECIMENTO COM A FONTE DE CALOR DISPONÍVEL, A 50 °C PARA O Z-HFO-1336MZZ VERSUS O HFC-245FA E CFC-114

[0130] O desempenho do Z-HFO-1336mzz em uma bomba de calor de aquecimento de água, é determinado e comparado com o desempenho para o HFC-245fa e CFC-114. Os dados estão apresentados nas Tabelas 2(a) e 2(b). Os dados se baseiam nas seguintes condições:
Temperatura do evaporador 50 °C
Temperatura do condensador 85 °C

[0131] Quando a temperatura da fonte de calor disponível (Tevap = 50 °C) é superior em relação ao Exemplo 1 (Tevap = 25 °C) para a mesma temperatura necessária do condensador (Tcond = 85 °C), o coeficiente de performance (COP ou a eficiência energética) para o aquecimento e a capacidade de aquecimento volumétrico são significativamente aprimorados para todos os fluidos de trabalho, especialmente para o Z-HFO-1336mzz. O COP para o aquecimento com o Z-HFO-1336mzz é um 1,4% superior ao HFC-245fa e 2,66% superior ao CFC-114. Além disso, o Z-HFO-1336mzz oferece uma toxicidade inferior ao HFC-245fa e propriedades ambientais substancialmente melhores (isto é, de zero ODP e GWP muito baixo) que o CFC-114 e HFC-245fa.

EXEMPLO 3 DESEMPENHO DO RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO SIMULTÂNEO PARA O Z-HFO-1336MZZ VERSUS O HFC-245FA E CFC-114

[0132] Uma bomba de calor pode ser utilizada para, simultaneamente, fornecer a água quente para a utilização doméstica e água resfriada para o ar condicionado. O desempenho do Z-HFO-1336mzz em uma máquina que fornece o aquecimento e resfriamento, simultaneamente, é determinado e comparado com o desempenho de HFC-245fa e CFC-114. Os dados estão apresentados nas Tabelas 3(a) e 3(b).

[0133] Os dados se baseiam nas seguintes condições:
Temperatura do evaporador 5 °C
Temperatura do condensador 85 °C

[0134] O Z-HFO-1336mzz permite esta aplicação, com um total atrativo de CPO para o aquecimento e o resfriamento simultâneo que é comparável ao HFC-245fa e 3,47% superior ao CFC-114. Além disso, o Z-HFO-1336mzz oferece uma toxicidade inferior HFC-245fa e propriedades ambientais substancialmente melhores (isto é, de zero ODP e GWP muito baixo) que o CFC-14 e HFC-245fa.

EXEMPLO 4 DESEMPENHO DO AQUECIMENTO COM A FONTE DE CALOR DISPONÍVEL A 75 °C PARA O Z-HFO-1336MZZ VERSUS O HFC-245FA E CFC-114

[0135] O desempenho de Z-HFO-1336mzz em uma bomba de calor de temperatura elevada é determinado e comparado com o desempenho para o HFC-245fa e CFC-114. Os dados são apresentados nas Tabelas 4(a) e 4(b). Os dados se baseiam nas seguintes condições:
Temperatura do evaporador 75 °C
Temperatura do condensador 120 °C

[0136] O desempenho do Z-HFO-1336mzz em relação ao HFC- 245fa e CFC-114 significativamente aprimorado em temperaturas elevadas de operação. O Z-HFO-1336mzz permite uma aplicação que necessita de uma temperatura do condensador de 120 °C, utilizando o calor disponível que permite uma temperatura de evaporador de 75 °C, com um COP (eficiência energética) para o aquecimento de 3,78% superior ao HFC-245fa e 6,82% superior ao CFC-114. Além disso, o Z-HFO-1336mzz oferece uma toxicidade inferior ao HFC-245fa e propriedades ambientais substancialmente melhores (isto é, de zero ODP e GWP muito baixo) que o CFC-114 e HFC-245fa.

EXEMPLO 5 DESEMPENHO DO AQUECIMENTO COM A FONTE DE CALOR DISPONÍVEL, A 100 °C E 120 °C PARA O Z-HFO-1 336MZZ

[0137] O desempenho de Z-HFO-1336mzz em uma bomba de calor de temperatura elevada é determinado e comparado com o desempenho para o HFC-245fa e CFC-114. Os dados são mostrados na Tabela 5. Os dados se baseiam nas seguintes condições:
Temperatura do condensador 155 °C

[0138] A temperatura do condensador de 155 °C excede a temperatura crítica do HFC-245fa e do CFC-114, por conseguinte, uma bomba de calor rejeita o calor através de uma etapa de condensação convencional não pode operar com qualquer um desses fluidos de trabalho a esta temperatura do condensador. O Z-HFO-1336mzz gera uma pressão de vapor de cerca de 2,18 MPa a uma temperatura de 155 °C.

[0139] Os componentes do resfriador centrífugo de grande tonelagem normalmente disponíveis podem acomodar pressões máximas de operação de até cerca de 2,18 MPa sem grandes alterações. Por conseguinte, o Z-HFO-1336mzz pode permitir que as aplicações satisfizessem os trabalhos de aquecimento que necessitam de temperaturas do condensador até cerca de 155 °C com os sistemas que amplamente consistem nos componentes normalmente disponíveis do resfriador centrífugo de grande tonelagem. Além disso, o Z-HFO-1336mzz é não inflamável, possui um perfil de toxicidade atrativa e propriedades ambientais atrativas, incluindo uma excelente eficiência energética (COP) para essas condições de operação.

EXEMPLO 6 ESTABILIDADE QUIMICA E TÉRMICA DE Z-HFO-1336MZZ

[0140] A estabilidade química de Z-HFO-1336mzz na presença de metais foi analisada de acordo com a metodologia de teste de tubo selado da norma ANSl / ASHRAE Padrão 97-2007. O estoque de Z-HFO-1336mzz utilizado nos testes de tubo selado foi de 99,9864+% em peso puro (136 ppmw de impurezas) e praticamente não continha nenhuma água ou ar.

[0141] Os tubos de vidro selados, cada um contendo três cupões de metal produzidos de aço, cobre e alumínio imerso em Z-HFO-1336mzz, foram envelhecidos em uma estufa aquecida a diversas temperaturas de até 250 °C durante 14 dias. A inspeção visual dos tubos após o envelhecimento térmico indicou líquidos claros sem a descoloração ou outro tipo de deterioração visível do fluido. Além disso, não houve alteração no aspecto dos cupões de metal, indicando a degradação por corrosão ou outras.

[0142] A Tabela 6 mostra as concentrações medidas do íon de flúor nas amostras envelhecidas de líquidos. A concentração do íon de flúor pode ser interpretada como um indicador do grau de degradação do Z-HFO-1336mzz. A Tabela 3 mostra que a degradação do Z-HFO-1336mzz foi surpreendentemente mínima mesmo com a temperatura superior testada (250 °C).

( * ) nenhum flúor detectável(no limite de detecção do método de 0,15 ppm)

[0143] A Tabela 7 mostra as alterações da composição, quantificadas por GCMS, as amostras de Z-HFO-1336mzz após o envelhecimento na presença do aço, cobre e alumínio, a diversas temperaturas durante duas semanas. Somente proporções insignificantes dos novos compostos desconhecidos apareceram como um resultado do envelhecimento até à temperatura superior testada (250 °C).

[0144] Espera-se que o transisômero de HFO-1336mzz, E-E-HFO-1336mzz, deva ser termodinamicamente mais estável que o c/s-isômero, o Z-HFO-1336mzz, por cerca de 5 kcal/mol. Surpreendentemente, apesar da força motriz termodinâmica substancial para a isomerização de Z-HFO-1336mzz para o transisômero mais estável, os resultados das medições na Tabela 7 indicam que Z-HFO-1336mzz permaneceu em grande parte na forma isomérica Z (ou cis) mesmo na temperatura superior testada (250 °C). O efeito da pequena proporção (3.022,7 ppm ou 0,30227% em peso) de E-HFO-1336mzz que se formaram após duas semanas de envelhecimento a 250 °C nas propriedades termodinâmicas do fluido de trabalho (Z-HFO-1336mzz) e, por conseguinte, no desempenho do ciclo, seria insignificante.

EXEMPLO 7 INFLAMABILIDADE DAS MISTURAS DE Z-HFO-1336MZZ / 2-CHLOROPROPANE

[0145] O intervalo não inflamável para as composições que compreendem o Z-HFO-1336mzz e o 2-chloropropane foi determinado de acordo com a norma ASTM E681 - procedimento de teste 2001, como exigido na norma ASHRAE 34-2007 e descrito em “Addendum p” com a norma ASHRAE Padrão 34-2007. As condições do teste foram de 60 °C, com 50% de umidade relativa.

[0146] Uma composição que contém 95% em peso de Z-HFO-1336mzz e 5%em peso de 2-cloropropano foi testada conforme descrita acima e descobriu-se ser inflamável, com um limite inferior de inflamabilidade (LFL) de 7,75% em volume de ar e um limite superior de inflamabilidade (UFL) de 8,0% em volume de ar. Em seguida, uma composição que contém 96% em peso de HFO-Z-1336mzz e 4% em peso de 2-cloropropano foi testada conforme descrita acima e descobriu-se ser não inflamável. Por conseguinte, espera-se que as composições com uma quantidade inferior a 5% em peso de 2-cloropropano sejam não inflamáveis, enquanto que as composições que contêm 4% em peso ou uma quantidade inferior são não inflamáveis.

EXEMPLO 8 DESEMPENHO DE UMA BOMBA DE CALOR DE TEMPERATURA ELEVADA COM UMA MISTURA DE Z-HFO-1336MZZ / 2-CHLOROPROPANE DE 80/20% EM PESO COMO O FLUIDO DE TRABALHO

[0147] A Tabela 8 resume o desempenho de uma bomba de calor com um fluido de trabalho que consiste em 80% em peso de Z-HFO-1336mzz e 20% em peso de 2-cloropropano, referida como "Mistura A”.

[0148] A mistura A substancialmente apresenta maior eficiência de energia para o aquecimento e capacidade de aquecimento volumétrico que o Z-HFO-1336mzz líquido. Espera-se que também apresente uma compatibilidade maior com os lubrificantes de óleos minerais que o Z-HFO-1336mzz líquido. Também se espera que a mistura A, apresente a estabilidade térmica substancialmente superior e a inflamabilidade substancialmente inferior ao 2-cloropropano líquido.

Claims

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE CALOR em uma bomba de calor de temperatura elevada, caracterizado por compreender a condensação de um fluido de trabalho gasoso que compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, em um condensador (5,5’, 126), produzindo, por meio deste, um fluido de trabalho líquido, em que a temperatura do condensador (5,5’,126) de dita bomba de calor de temperatura elevada é, pelo menos, 100 °C, e em que dita bomba de calor de temperatura elevada compreende um compressor (7,7’, 120,124), que é um compressor centrífugo ou um compressor de deslocamento positivo.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender a passagem de um meio de transferência de calor através do condensador (5), pelo qual dita condensação do fluido de trabalho aquece o meio de transferência de calor; e a passagem do meio de transferência de calor aquecido a partir do condensador (5) para um corpo a ser aquecido.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo calor ser trocado entre, pelo menos, dois estágios de aquecimento que compreendem:
- - a absorção de calor em um primeiro fluido de trabalho em um estágio de aquecimento que é um primeiro ciclo (112) operado a uma temperatura do condensador selecionada (122a, 122b, 122c); e a transferência desse calor em um trocador de calor em cascata (122) para um segundo fluido de trabalho de outro estágio de aquecimento que é um segundo ciclo (114) operado a uma temperatura superior do condensador (126); em que o segundo fluido de trabalho do estágio de aquecimento que é o segundo ciclo (114) operado à temperatura superior do condensador (126) compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.
MÉTODO PARA AUMENTAR A TEMPERATURA DE OPERAÇÃO máxima viável do condensador (5,5’, 126), em um dispositivo de bomba de calor de temperatura elevada, caracterizado por compreender o carregamento da bomba de calor de temperatura elevada com um fluido de trabalho conforme definido na reivindicação 1, e em que dita bomba de calor de temperatura elevada compreende um compressor (7,7’,120,124), que é um compressor centrífugo ou um compressor de deslocamento positivo.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela temperatura de operação máxima viável do condensador (5,5’, 126) ser aumentada para uma temperatura superior a 122 °C.
DISPOSITIVO DE BOMBA DE CALOR de temperatura elevada, caracterizado por conter um fluido de trabalho conforme definido na reivindicação 1, em que dita bomba de calor de temperatura elevada inclui um evaporador (6,6’, 118), um compressor (7,7’,120,124), um condensador (5,5’,126), e um dispositivo de expansão (8,12,116,128); e em que a temperatura do condensador (5,5’,126) de dita bomba de calor de temperatura elevada é pelo menos 100 °C, e em que dito compressor (7,7’,120,124) é um compressor centrífugo ou um compressor de deslocamento positivo.
DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por possuir pelo menos dois estágios de aquecimento que incluem um primeiro ciclo (112) e um segundo ciclo (114) dispostos como um sistema de aquecimento em cascata, cada ciclo circulando um fluido de trabalho através do mesmo, em que o calor é transferido do primeiro ciclo (112) para o segundo ciclo (114) e em que o fluido de aquecimento do segundo ciclo (114) compreende Z- 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.
DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por possuir pelo menos dois estágios de aquecimento que incluem um primeiro ciclo (112) e um segundo ciclo (114) dispostos como um sistema de aquecimento em cascata, cada estágio circulando um fluido de trabalho através do mesmo, que compreende:
(a) um primeiro dispositivo de expansão (116) para a redução da pressão e temperatura de um primeiro fluido de trabalho líquido;
(b) um evaporador (118), que possui uma entrada (118a) e uma saída (118b), em que o primeiro fluido de trabalho líquido a partir do primeiro dispositivo de expansão (116) entra no evaporador (118) através da entrada do evaporador (118a) e é evaporado no evaporador (118) para formar um primeiro fluido de trabalho gasoso, e circula para a saída (118b);
(c) um primeiro compressor (120) que possui uma entrada (120a) e uma saída (120b), em que o primeiro fluido de trabalho gasoso a partir do evaporador (118) circula para a entrada (120a) do primeiro compressor (120) e é comprimido, aumentando, por meio deste, a pressão e a temperatura do primeiro fluido de trabalho gasoso, e o primeiro refrigerante gasoso comprimido circula para a saída (120b) do primeiro compressor (120);
(d) um sistema trocador de calor em cascata (122) que possui:
- (i) uma primeira entrada (122a) e uma primeira saída (122b), em que o primeiro fluido de trabalho gasoso circula a partir da primeira entrada (122a) para a primeira saída (122b) e é condensado no sistema trocador de calor (122) para formar um primeiro fluido de trabalho líquido, rejeitando, por meio deste, o calor; e
- (ii) uma segunda entrada (122c) e uma segunda saída (122d), em que um segundo fluido de trabalho líquido circula a partir da segunda entrada (122c) para a segunda saída (122d) e absorve o calor rejeitado pelo primeiro fluido de trabalho e forma um segundo fluido de trabalho gasoso;
(e) um segundo compressor (124) que possui uma entrada (124a) e uma saída (124b), em que o segundo fluido de trabalho gasoso a partir do sistema trocador de calor em cascata (122) é arrastado para o compressor (124) e é comprimido, aumentando, por meio deste, a pressão e a temperatura do segundo fluido de trabalho gasoso;
(f) um condensador (126) que possui uma entrada (126a) e uma saída (126b) para a circulação do segundo fluido de trabalho gasoso através do mesmo, e para a condensação do segundo fluido de trabalho gasoso a partir do compressor (124) para formar um segundo fluido de trabalho líquido, produzindo calor, por meio deste, em que o segundo fluido de trabalho líquido sai do condensador (126) através da saída (126b); e
(g) um segundo dispositivo de expansão (128) para a redução da pressão e temperatura do segundo fluido de trabalho líquido que sai do condensador (126) e entra na segunda entrada (122c) do sistema trocador de calor em cascata (122);
- - em que o segundo fluido de trabalho compreende Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno; e em que a temperatura do condensador (126) de dita bomba de calor de temperatura elevada é pelo menos 100 °C.
DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo primeiro fluido de trabalho compreender pelo menos uma fluoroolefina selecionada a partir do grupo que consiste em HFO-1234yf e E-1234ze.