BRPI0915833B1 - composição refrigerante compreendendo 1,1,1,2-tetrafluoretano (hfc134a) e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (hfo1234yf) e método de operação de um refrigerador - Google Patents
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Abstract
composição refrigerante compreendendo 1,1,1,2-tetrafluoretano (hfc134a) e 2,3,3,3- tetrafluorpropeno (hfo1234yf) e método de operação de um refrigerador a presente invenção refere-se a um fluido refrigerante não inflamável, que é de excelente manuseabilidade conservando a capacidade de refrigeração. especificamente, a presente invenção se refere a uma composição refrigerante compreendendo de 36 a 50% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (hfc134a) e de 50 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (hfo1234yf).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÃO REFRIGERANTE COMPREENDENDO 1,1,1,2TETRAFLUORETANO (HFC134A) E 2,3,3,3TETRAFLUORPROPENO (HFO1234YF) E MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM REFRIGERADOR.
Campo da Técnica [001] A presente invenção refere-se a uma composição de mistura refrigerante contendo 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) e 2,3,3,3tetrafluorpropeno (HFO1234yf) para uso em sistemas de condicionamento de ar e refrigeração.
Antecedentes da Técnica [002] Com o aquecimento global que se torna uma questão cada vez mais séria no mundo inteiro, o desenvolvimento de sistemas de refrigeração e condicionamento de ar ambientalmente amigáveis ficou cada vez mais importante. Os fluidos refrigerantes têm uma grande influência não só no aquecimento global, mas também no desempenho de sistemas de condicionamento de ar e refrigeração. Por isso, a seleção de um fluido refrigerante tem um papel importante na redução das emissões de dióxido de carbono que contribuem para o aquecimento global.
[003] Recentemente, foram propostos vários propenos parcialmente fluorados possuindo uma ligação dupla na molécula, com um potencial de aquecimento global (GWP) mais baixo do que os conhecidos clorofluorcarbonos (CFCs), hidroclorofluorcarbonos (HCFCs), e hidrofluorcarbonos (HFCs).
[004] O 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO1234yf) é um dos tais propenos (vide, por exemplo, as Literaturas de Patente 1 e 2). Este fluido refrigerante é inflamável, e inflama-se em uma concentração de 6,5 a 12,5% em volume no ar a 21°C.
Lista de Citação de Literatura de Patente.
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PTL 1: WO2005/105947
PTL 2: WO2006/094303
Sumário da Invenção
Problema Técnico [005] Quando o fluido refrigerante é inflamável, é necessário o uso de um material altamente seguro no sistema elétrico, e assim um limite superior é definido para a quantidade de fluido refrigerante a ser carregado em um aparelho. Um objetivo da presente invenção é fornecer um fluido refrigerante não inflamável, que é excelente em manuseabilidade e livre das exigências acima, conservando a capacidade de refrigeração.
Solução para Problema [006] Os inventores da presente invenção realizaram uma extensa pesquisa em vista dos problemas acima e descobriram que os problemas podem ser resolvidos usando uma composição refrigerante contendo de 36 a 50% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) e de 50 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO1234yf), e preferivelmente de 36 a 42% em massa de HFC134a e de 58 a 64% em massa de HFO1234yf em um aparelho em que o fluido refrigerante é feito circular por intermédio de um compressor para formar um ciclo de refrigeração. A presente invenção foi realizada baseado no achado acima.
[007] Especificamente, a presente invenção fornece a seguinte composição refrigerante não inflamável.
Item 1: Uma composição refrigerante compreendendo de 36 a 50% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) e de 50 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO1234yf).
Item 2: A composição refrigerante de acordo com Item 1 compreendendo de 36 a 42% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) e de 58 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno
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3/9 (HFO1234yf).
Item 3: A composição refrigerante de acordo com os Itens 1 ou 2, que também compreende um inibidor de polimerização.
Item 4: A composição refrigerante de acordo com qualquer um dos Itens de 1 a 3, que também compreende um agente secante.
Item 5: A composição refrigerante de acordo com qualquer um dos Itens de 1 a 4, que também compreende um estabilizador.
Item 6: Um método de operar um refrigerador compreendendo a circulação da composição refrigerante de acordo com qualquer um dos Itens de 1 a 5 através de um compressor.
Item 7: Um método para produzir a composição refrigerante de acordo com Item 1 compreendendo que mistura de 36 a 50% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) com de 50 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO1234yf).
Item 8: Um refrigerador compreendendo a composição refrigerante de acordo com qualquer um dos Itens de 1 a 5.
Efeitos Vantajosos da Invenção [008] Os seguintes efeitos podem ser conseguidos pela composição refrigerante de acordo com a presente invenção.
(1) A composição refrigerante da presente invenção atinge um desempenho de ciclo igual ou melhorado em comparação com um HFO1234yf recentemente proposto, quando usado como um fluido refrigerante para um aparelho de bomba de calor.
(2) A composição refrigerante da presente invenção não é inflamável. Por isso, a modificação da especificação do aparelho, tal como o uso de um material altamente seguro, é desnecessária.
(3) A composição refrigerante da presente invenção não tem nenhum potencial de diminuição de ozônio (ODP); por isso, ela não contribui para a diminuição de camada de ozônio, mesmo quando não completamente coletada após o uso.
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4/9
Breve Descrição do Desenho [009] A figura 1 é uma vista da configuração do aparelho usado em um teste de inflamabilidade.
Descrição das Modalidades [0010] Os presentes inventores conduziram uma extensiva pesquisa sobre a relação entre a inflamabilidade e as proporções de mistura de HFO1234yf com uma faixa de variação inflamável e HFC134a sem uma faixa de variação inflamável. A inflamabilidade é avaliada conforme o método descrito no exemplo de teste 2.
[0011] Como resultado, eles encontraram que a composição refrigerante contendo de 36 a 50% em massa de HFC134a e de 50 a 64% em massa de HFO1234yf (a composição refrigerante contendo HFC134a/HFO1234yf em uma proporção de 36/64 a 50/50% em massa) é não inflamável conservando a capacidade de refrigeração. Também, a composição refrigerante contendo 36 a 42% em massa de HFC134a e de 58 a 64% em massa de HFO1234yf (a composição refrigerante contendo HFC134a/HFO1234yf em uma proporção de 36/64 a 42/58% em massa) atinge mais excelentes efeitos, e a composição refrigerante contendo 38 para 42% em massa de HFC134a e de 58 a 62% em massa de HFO1234yf (a composição refrigerante contendo HFC134a/HFO1234yf em uma proporção de 38/62 a 42/58% em massa) atinge bem mais excelentes efeitos.
[0012] HFC134a tem um GWP (Horizonte de Tempo de Integração; ITH = 100 anos) de 1.430, enquanto o GWP do HFO1234yf é de
4. Quando o teor de HFC134a no fluido refrigerante misturado se torna de 36 a 50% em massa, o fluido refrigerante misturado tem um GWP menor do que aproximadamente a metade daquele de HFC134a sozinho.
[0013] A composição não inflamável da invenção tem uma alta estabilidade. Se necessário, estabilizadores podem ser acrescentados
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5/9 para cumprir com a exigência de elevada estabilidade sob condições severas.
[0014] Os exemplos de tais estabilizadores incluem o (i) nitro compostos alifáticos, tal como nitrometano e nitroetano; e nitro compostos aromáticos, tal como nitrobenzeno e nitroestireno; (ii) éteres tal como de 1,4-dioxanos; e aminas tal como 2,2,3,3,3-pentafluoropropilamina e difenilamina; butil-hidroxixileno, benzotriazol, etc. Os estabilizadores podem ser usados isoladamente ou em uma combinação de dois ou mais.
[0015] A quantidade de estabilizador pode variar dependendo do tipo do estabilizador contanto que ele não prejudique o desempenho da composição não inflamável. Em geral, a quantidade do estabilizador é preferivelmente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 partes em peso, e mais preferivelmente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 partes em peso, por 100 partes em peso da mistura de HFC134a e HFO1234yf.
[0016] A composição da presente invenção pode conter também um inibidor de polimerização. Os exemplos do mesmo incluem o 4metóxi-1-naftol, a hidroquinona, o éter de hidroquinonametil, o dimetilt-butil fenol, o 2,6-di-terc-butil-p-cresol, o benzotriazol, etc.
[0017] Em geral, a quantidade do inibidor de polimerização é preferivelmente de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5 partes em peso, e mais preferivelmente aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 partes em peso, por 100 partes em peso da mistura de HFC134a e HFO1234yf.
[0018] A composição da presente invenção pode conter também um agente secante.
[0019] Um ciclo de refrigeração pode ser formado fazendo circular a composição refrigerante da presente invenção através de um compressor. É também possível produzir um aparelho para formar um ciclo
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6/9 de refrigeração no qual a composição refrigerante da presente invenção é feita circular através de um compressor.
[0020] Os exemplos de sistemas de refrigeração capazes de usar a composição refrigerante da invenção incluem, mas não são limitados a, aparelhos de ar condicionado de automóveis, unidades de refrigeração de máquinas de vender automáticas, aparelhos de ar condicionado industriais/domiciliares, bombas de calor a gás (GHP) / bombas de calor elétricas (EHP), etc.
Exemplos [0021] A presente invenção será descrita mais detalhadamente abaixo por meio de exemplos; contudo, a invenção não é limitada a isso.
Exemplo de teste 1 [0022] O HFC134a e o HFO1234yf foram usados como fluidos refrigerantes na seguinte proporção (HFC134a/HFO1234yf):% em massa de 40/60 em exemplo 1, e% em massa 50/50 em exemplo 2. Usando um aparelho de bomba de calor com um capacidade de resfriamento nominal de 4 quilowatts, a operação foi conduzida em uma temperatura que se evapora do fluido refrigerante em evaporador de 10°C, uma temperatura de condensação do fluido refrigerante no condensador de 45°C, e os graus do superaquecimento e subresfriamento de 0°C. Para comparação, o aparelho de bomba de calor foi operado usando HFO1234yf (exemplo comparativo 1) sob as mesmas condições que acima, exceto por estabelecer o grau do superaquecimento em 2,4°C.
[0023] Baseado nos resultados acima, o coeficiente do desempenho (COP) e efeito refrigerante foi obtido usando as seguintes fórmulas.
COP = capacidade de resfriamento / consumo de energia.
Efeito refrigerante = capacidade de resfriamento / quantidaPetição 870180154751, de 26/11/2018, pág. 8/23
7/9 de de circulação refrigerante.
[0024] A tabela 1 mostra o COP e o efeito refrigerante dos fluidos refrigerantes usados nos exemplos 1 e 2 em relação aqueles do fluido refrigerante usado no exemplo comparativo 1 (=100).
Tabela 1
| Proporção COP | Proporção doefeito refrigerante | Pressão de evaporação (MPa) | Pressão de condensação (MPa) | ||
| Exemplo 1 | HFC134a/HFO1234yf (40/60% em massa) | 101 | 110 | 0,46 | 1,22 |
| Exemplo 2 | HFC134a/HFO1234yf (50/50% em massa) | 101 | 111 | 0,46 | 1,23 |
| Exemplo comparativo 1 | HFO1234yf | 100 | 100 | 0,43 | 1,23 |
Exemplo de teste 2 [0025] A inflamabilidade dos fluidos refrigerantes misturados que formam o presente fluido refrigerante foi avaliada medindo a faixa de variação inflamável usando um aparelho de medição conforme o ASTM E681-2001. Ver Figura 1.
[0026] Um frasco de vidro esférico 12 L foi usado para que o estado de combustão fosse visualmente observado e fotograficamente registrado em vídeo. Durante a geração da pressão excessiva pela combustão, o gás foi deixado escapar de uma tampa superior.
[0027] A ignição foi conseguida pela descarga de eletrodos colocados a um terço da distância ao fundo.
Vaso de teste: 280 mm Φ esférico (volume Interno: 12 litros)
Temperatura de teste: 60°C ± 3°C
Pressão: 101,3 kPa ± 0,7 kPa
Água: 0,0088 g por grama de ar seco ± 0,0005 g
Proporção de mistura de refrigerante/ar: 1% em volume e
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8/9 incrementos ± 0,2% em volume
Mistura refrigerante: ± 0,1% em massa
Método de ignição: descarga CA Intervalo de eletrodo: 6,4 mm (1/4 polegada) Centelha: 0,4 segundo ± 0,05 segundo.
Critérios de avaliação: Quando uma chama se estende em um ângulo de 90° ou mais a partir do ponto de ignição, o produto é avaliado como inflamável (propagação).
[0028] A tabela 2 mostra os resultados da avaliação da inflamabilidade da mistura de HFC134a e HFO1234yf. Os resultados revelam que o limite entre não inflamável e inflamável é estabelecido quando a proporção de HFC134a/HFO1234yf é de 36/64% em massa, e que a composição contendo 36% em massa ou mais de HFC134a é não inflamável, mesmo quando misturado com o ar em qualquer proporção. Por isso, é relevante que o fluido refrigerante da presente invenção seja não inflamável.
Tabela 2
| Concentração de HFC134a na mistura gasosa | Concentração da mistura gasosa no ar | ||||
| 7% em volume | 8% em volume | 9% em volume | 10% em volume | 11 % em volume | |
| 34% em mas- sa | Não infla- mável | Não infla- mável | Inflamável | Não infla- mável | Não infla- mável |
| 35% em mas- sa | Não infla- mável | Não infla- mável | Inflamável | Não infla- mável | Não infla- mável |
| 36% em mas- sa | Não infla- mável | Não infla- mável | Não infla- mável | Não infla- mável | Não infla- mável |
| Aplicabilidade | ndustrial |
[0029] A composição de mistura refrigerante da presente invenção é eficaz como uma composição refrigerante de sistemas de condicionamento de ar e refrigeração.
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9/9
LISTAGEM DE REFERÊNCIA
Fonte de ignição
Entrada de amostra
Atomizador
Frasco de vidro de 12 litros
Eletrodos
Agitador
Câmara Isolada
Claims (6)
- REIVINDICAÇÕES1. Composição refrigerante, caracterizada pelo fato de que compreende uma mistura refrigerante de 36 a 50% em massa de1.1.1.2- tetrafluoretano (HFC134a) e de 50 a 64% em massa de
- 2.3.3.3- tetrafluorpropeno (HFO1234yf) em que dita composição refrigerante é não-inflamável e estável e a inflamabilidade é testada a 60°C.2. Composição refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma mistura refrigerante de 36 a 42% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC134a) e de 58 a 64% em massa de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO1234yf).
- 3. Composição refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um inibidor de polimerização.
- 4. Composição refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um agente secante.
- 5. Composição refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um estabilizador.
- 6. Método de operação de um refrigerador, caracterizado pelo fato de que compreende a circulação da composição refrigerante, como definida na reivindicação 1, através de um compressor.
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