Kälteerzeugungsrerfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kälteerzeugungsverfa.hren. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass ein aliphatischer Kohlen wasserstoff mit einer Fluorsubstitution und mindestens einer zusätzlichen Halogensubsti tution kondensiert und dann in Nachbar schaft des zu kühlenden Körpers verdampft wird.
Zweckmässig wird ein durch Fluor und ein anderes Halogen .substituierter a.liphati- scher Kohlenwasserstoff, zum Beispiel ge sättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, beispielsweise ein durch Fluor und Chlor substituiertes Methan, wie Difluordiehlor- methan, ein durch Fluor und ein anderes fIalogen substituiertes Äthan, wie Tetra- fluormonochloräthan oder Tetrafluordichlor- äthan verwendet,
wobei man vorteilhaft dar auf Bedacht nimmt, dass man eine Verbin dung wählt, die unentflammbar und prak tisch (das heisst soweit der Verwendungs bereich in Frage kommt) ungiftig ist. Im nachfolgenden soll beispielsweise eine übersicht der charakteristischen Eigenschaf ten solcher Verbindungen gegeben werden, die ein und zwei Kohlenstoffatome enthalten.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind gra phische Darstellungen, deren Linien sich auf typische Verbindungen mit ein oder zwei Atomen Kohlenstoff beziehen, und di-e die Gesetzmässigkeit veranschaulichen, denen alle durch Fluor und gegebenenfalls noch ein an deres Halogen substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffeunterworfen sind.
Ganz allgemein nimmt der Siedepunkt einer Verbindung ab, wenn der Fluorgehalt (,die Anzahl der Fluoratome) vergrössert wird - die Verbindung habe die Formel CH3F dagegen nimmt die Stabilität zu, die Ent flammbarkeit und die Giftigkeit wiederum' ab. Wenn -der Fluorgehalt konstant bleibt und ein anderes Halogen in den Kern ein geführt wird, so nimmt der Siedepunkt zu, die Stabilität nimmt ab, Giftigkeit nimmt zu, Entflammbarkeit nimmt ab. Die Verän-. derungen hängen von der Natur des ein geführten Halogens ab (Chlor, Brom oder Jod).
In dem Masse, wie der Halogengehalt im Verhältnis zum Wasserstoffgehalt wächst, nimmt die Entflammbarkeit ab. Da mehrere Variable vorhanden sind und der Wert der relativen Verhältnisse wechselt, sind zum besseren Verständnis die vorerwähnten Ver bindungstypen schematisch in Fig. 1 ein g o etragen, welche zeigt,
wie der wechselnde Gehalt an Halogenen wünschenswerte kälte erzeugende Eigenschaften bewirkt und wie Kälteerzeugungsmittel für bestimmte Zwecke zusammengesetzt werden. Längs den gestri chelten Linien nimmt von links nach rechts der Fluorgehalt, längs den ausgezogenen Li nien der Chlorgehalt der Verbindungen zu. Bei Anwendung von Brom an Stelle von Chlor verlaufen die Kurven ähnlich, nur ver längern sie sich in der Richtung höherer Temperaturen. Bei Anwendung von Jod lie gen diese Temperaturen noch höher.
Die Ver längerung kann leicht festgestellt werden, wenn man den Siedepunkt einiger dieser Ver bindungen bestimmt.
Fig. 1 enthält alle Verbindungen, die sich von der Formel CH3F ableiten, durch Ersatz von Wasserstoff durch Chlor oder Fluor oder Chlor und Fluor, sowie weitere Daten, die zur Darstellung des Schemas notwendig sind. Auf der Horizontalen bedeuten die Zahlen 0 bis 4 den Halogengehalt, auf der Vertikalen sind die Siedepunkte in Celsiusgraden ein- olezeichnet. Bei jedem Schnittpunkt ist der r Chlor- und Fluorgehalt angegeben;
die For mel der entsprechenden Verbindung ergibt sich durch Einsetzung dieser Halogensubsti- tuenten in die Formel<B>CH,</B> Ferner ist bei zirka - 25 eine gestrichelte Horizontallinie eingezeichnet, die annähernd die optimalen Dampfdruckbedingungen anzeigt, die beim Betrieb eines luftgekühlten Kühlapparates wünschenswert sind.
Es ist klar, dass man auch mehr oder weniger von dies-er Linie ab weichen kann, um optimale Bedingungen zu erzielen, die einige andere Faktoren einschlie ssen, so dass in der Umgebung dieser Linie ein passendes Kühlmittel bestimmt werden kann, um so weitgehende Variationen in vor beschriebenen Grenzen zu ermöglichen. Wird unter andern Kühlbedingungen .eine andere optimale Linie für wünschenswert erachtet, so kann man diese Wahl in der Umgebung dieser Linie treffen.
In der Tat ist :die eigeni- liche ZVirkung des Kühlapparates und die Schaffung charakteristischer Kühlmittel hier in einer Aufgabe vereinigt und man kann so die bestmöglichste Kühlung unter einer ge gebenen Zahl von Bedingungen erzielen.
Fig. 2 zeigt das Verhalten von Kühlmit teln aus Verbindungen desselben Typs wie in Fig. 1, mit ,dem Unterschied, dass zwei Koh- lenstoffato.me vorhanden sind.
In Fig. 2 ist 0 =<B>CH,</B> 1 = CH2F, 2 =<B>CHF,</B> 3 = CF3, 4 = CH,C1, 5 = CHC12, G = CC13, 7 --- CHCIF, S = CCIF2 und 9 = CC12F mit der Massgabe, dass beispielsweise 0, 1 die Ver bindung CH.. CH2F, 2, 9 .die Verbindung CHF, . CC12F, 1, 4 die Verbindung CH2F .
CH2C1 und 2, 2 die Verbindung CHF, . CHF2 usw. bedeutet. Wenn als Kern eine Verbindung gewählt wird, die zwei oder mehr Kohlenstoffatome enthält, so ergibt sich aus der Strukturformel, dass die Halogensubstitution an verschiedenen Stellen erfolgen kann. Die Strukturformel von C,H,F ist<B>CH.,</B> - CH=F; der Siedepunkt dieser Verbindung liegt bei zirka - 32 C.
Wenn man nun in dem zweiten Radikal ein weiteres Wasserstoffatom durch Fluor er setzt, so dass sich eine Verbindung von der Formel CH3 - CHF2 ergibt, so liegt der Siedepunkt dieses Kühlmittels bei zirka - 45 C. Ersetzt man jedoch den Wasser stoff in der ersten Gruppe durch Fluor, so dass sich eine Verbindung von der Formel CH2F - CHZF ergibt, so liegt der Siede punkt ,dieses Kühlmittels bei zirka - 22 C.
Aus vorstehendem geht hervor, dass ganz allgemein durch Eintritt von Fluor an Stelle von Wasserstoff in ein Radikal, welches be reits ein Halogen enthält, der Siedepunkt der Verbindung erniedrigt wird, während bei Eintritt von Fluor an Stelle von Wasser stoff in ein Kohlenstoffradikal, das noch kein Halogen enthält, der Siedepunkt der Verbindung sich erhöht. Substitutionen von Chlor, Brom, Jod erhöhen den Siedepunkt, und zwar um so mehr, wenn das Radikal kein Halogen enthält, als wenn die genann ten Halogene in ein Radikal eintreten, wel ches bereits ein Halogenatom enthält.
Die graphische Darstellung kann eben falls für andere aliphatisehe Fluoride aus geführt werden. Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome wächst, so vermehrt sich die Vielfältigkeit und die Ausdehnung der Darstellung mit der Anzahl der anwesen den Halogene. Aliphatische Fluoride, die ausserdem andere Halogene enthalten, wer den dargestellt durch die Formel: CIHmhpxr wo C den Kohlenstoff bedeutet und n die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül, die gleich 1 oder grösser als 1 sein kann.
H bedeutet Wasserstoff und m die An zahl der Wasserstoffatome, die gleich 0 sein kann und dabei doch die Anforderung der Erfindung erfüllt.
F bedeutet Fluor und p die Anzahl der Fluoratome, die gleich 1 oder grösser als 1 ist.
Y bedeutet Chlor, Brom oder Jod, oder Kombinationen dieser Stoffe und r die Ge samtzahl dieser Atome.
Von diesen Verbindungen benutzt mari vorzugsweise in luftgekühlten Haushalts kühlschränken diejenigen aus .der Methan- 01 besonders Dichlor-difluormethan. Aus der Olefingruppe kann man 1,2 Chlor fluoräthylen benutzen.
Durch das vorliegende Kälteerzeugungs- verfahren kann allen Anforderungen an zweckmässige Kühlung entsprochen werden; auch können für bestimmte Zwecke geeignete Kälteerzeugungsmittel ausgewählt werden. Nan kann ein gewünschtes Kälteerzeugungs- mittel herstellen und den Kälteapparat zum Gebrauch für dieses Kälteerzeugungsmittel einrichten.
Der grösste Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man eine sehr grosse An zahl von Kälteerzeugungsmitteln zur Hand hat, so dass man fast jeden gewünschten Zweck erreichen kann.
Vorzugsweise weiden Kälteerzeugungs- mittel, welche einen Siedepunkt von zirka - 60 C und darüber bei Atmosphärendruck haben, verwendet.
Refrigeration experience. The present invention relates to a refrigeration method. It is characterized in that an aliphatic hydrocarbon with a fluorine substitution and at least one additional halogen substitution is condensed and then evaporated in the vicinity of the body to be cooled.
An a.liphatic hydrocarbon substituted by fluorine and another halogen, for example a saturated aliphatic hydrocarbon, for example a methane substituted by fluorine and chlorine, such as difluorodiehloromethane, an ethane substituted by fluorine and another halogen, such as Tetrafluoromonochloroethane or tetrafluorodichloroethane used,
where it is advantageous to take care that one chooses a compound that is non-flammable and practically non-toxic (i.e. as far as the area of use is concerned). In the following, for example, an overview of the characteristic properties of compounds containing one and two carbon atoms will be given.
1 and 2 of the drawing are graphical representations, the lines of which relate to typical compounds with one or two atoms of carbon, and which illustrate the regularity to which all aliphatic hydrocarbons substituted by fluorine and optionally another halogen are subjected .
In general, the boiling point of a compound decreases when the fluorine content ('the number of fluorine atoms) is increased - the compound has the formula CH3F, on the other hand, the stability increases, the flammability and the toxicity in turn decrease. If the fluorine content remains constant and another halogen is introduced into the core, the boiling point increases, stability decreases, toxicity increases, flammability decreases. The change. Changes depend on the nature of the halogen introduced (chlorine, bromine or iodine).
As the halogen content increases in relation to the hydrogen content, the flammability decreases. Since there are several variables and the value of the relative proportions changes, the aforementioned connection types are shown schematically in FIG. 1, which shows
how the changing content of halogens brings about desirable cryogenic properties; and how refrigerants are composed for particular purposes. The fluorine content increases from left to right along the dashed lines, and the chlorine content of the compounds increases along the solid lines. If bromine is used instead of chlorine, the curves are similar, only they lengthen in the direction of higher temperatures. When iodine is used, these temperatures are even higher.
The extension can easily be determined by determining the boiling point of some of these compounds.
Fig. 1 contains all compounds which are derived from the formula CH3F, by replacing hydrogen with chlorine or fluorine or chlorine and fluorine, as well as further data which are necessary for the representation of the scheme. On the horizontal, the numbers 0 to 4 indicate the halogen content; on the vertical, the boiling points are shown in degrees Celsius. The chlorine and fluorine content is given at each intersection;
The formula of the corresponding compound is obtained by inserting these halogen substituents into the formula <B> CH, </B> Furthermore, a dashed horizontal line is drawn at approx are desirable.
It is clear that one can deviate more or less from this line in order to achieve optimal conditions, which include some other factors, so that a suitable coolant can be determined in the vicinity of this line, with such wide variations within the limits described above. If, under other cooling conditions, another optimal line is deemed desirable, this choice can be made in the vicinity of this line.
In fact, the intrinsic ZVoperation of the cooling apparatus and the creation of characteristic coolants are combined here in one task and you can thus achieve the best possible cooling under a given number of conditions.
FIG. 2 shows the behavior of coolants from compounds of the same type as in FIG. 1, with the difference that two carbon atoms are present.
In Fig. 2, 0 = CH, 1 = CH2F, 2 = CHF, 3 = CF3, 4 = CH, C1, 5 = CHC12, G = CC13, 7 --- CHCIF, S = CCIF2 and 9 = CC12F with the proviso that, for example, 0, 1 is the connection CH .. CH2F, 2, 9. The connection CHF,. CC12F, 1, 4 the compound CH2F.
CH2C1 and 2, 2 the connection CHF,. Means CHF2 etc. If a compound is selected as the nucleus which contains two or more carbon atoms, then it follows from the structural formula that the halogen substitution can take place at different points. The structural formula of C, H, F is CH., - CH = F; the boiling point of this compound is around - 32 C.
If you replace another hydrogen atom with fluorine in the second radical, so that a compound of the formula CH3 - CHF2 results, the boiling point of this coolant is around - 45 C. However, if you replace the hydrogen in the first group by fluorine, so that a compound of the formula CH2F - CHZF results, the boiling point of this coolant is around - 22 C.
It emerges from the above that, in general, when fluorine instead of hydrogen enters a radical which already contains a halogen, the boiling point of the compound is lowered, while when fluorine instead of hydrogen enters a carbon radical that is still contains no halogen, the boiling point of the compound increases. Substitutions of chlorine, bromine, and iodine increase the boiling point, all the more if the radical does not contain halogen than if the halogens mentioned enter a radical which already contains a halogen atom.
The graphic representation can also be carried out for other aliphatic fluorides. As the number of carbon atoms increases, so does the diversity and expansion of the representation with the number of halogens present. Aliphatic fluorides, which also contain other halogens, who are represented by the formula: CIHmhpxr where C is the carbon and n is the number of carbon atoms in the molecule, which can be 1 or greater than 1.
H is hydrogen and m is the number of hydrogen atoms, which can be equal to 0 and yet meet the requirements of the invention.
F means fluorine and p the number of fluorine atoms which is equal to 1 or greater than 1.
Y means chlorine, bromine or iodine, or combinations of these substances and r the total number of these atoms.
Of these compounds, mari preferably uses those from .der methane oil in air-cooled household refrigerators, especially dichlorodifluoromethane. From the olefin group one can use 1,2 chlorine fluoroethylene.
With the present refrigeration process, all requirements for appropriate cooling can be met; suitable refrigeration means can also be selected for specific purposes. Nan can manufacture a desired refrigerant and set up the refrigeration apparatus for use for that refrigerant.
The greatest advantage of the invention is that you have a very large number of refrigeration means at hand, so that you can achieve almost any desired purpose.
It is preferable to use refrigerants which have a boiling point of around -60 ° C. and above at atmospheric pressure.