CN101381595B

CN101381595B - 一种空调用环保混合制冷剂

Info

Publication number: CN101381595B
Application number: CN2008102319092A
Authority: CN
Inventors: 毕胜山; 吴江涛; 陈强; 周永
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: CN101381595A

Abstract

一种空调用环保混合制冷剂，按质量百分比含：10～40％的二甲醚、55～85％的丙烯和5～35％的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。本发明的环境性能优越，ODP值为0，GWP值远小于R22和R407C；在标准工况和变工况条件下：本发明的单位容积制冷量和COP值与R22相当，非常适合于压缩机直接充灌；滑移温度仅为0.42℃，比R407C小的多，接近为近共沸混合物，排除了滑移温度较大带来的不良影响；排气温度最低，有利于制冷压缩机的保护。本发明可作为家用空调中R22的理想替代制冷剂。

Description

一种空调用环保混合制冷剂

技术领域

本发明属于制冷剂领域，涉及一种混合制冷剂，尤其涉及一种应用于家用空调系统中替代R22的空调用环保混合制冷剂。

背景技术

R22具有不可燃、无毒性、无腐蚀和热力性能优良等优点，广泛应用于家用空调以及其它一些制冷领域，但在环境保护的压力下，《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》分别对其进行了限制，特别是前者规定发达国家可以使用R22至2020年，现有设备可用至2030年，发展中国家允许使用至2040年。在这种形式下，世界各国都在开展R22制冷剂的替代工作。

目前，国际上对于空调制冷剂R22的替代主要采用2种技术方案：一种是以德国及北欧一些国家为代表，主张采用天然工质作为替代物，如R290、R1270、CO2、NH3等；另一种是以美、日为代表的采用HFCs作为替代物，如美国联合信号公司的共沸混合物R410A(R32/R125，质量比为50/50)、杜邦公司和英国I.C.I公司的非共沸混合物R407C(R32/R125/R134a，质量比为23/23/52)等，二者的ODP值均为0，很好地满足了对臭氧层的保护要求，但是GWP值却都很高，并且这两种混合工质的COP理论值都低于R22。此外，R407C是三元非共沸混合物，其最大蒸发过程的温度滑移大；R410A是二元近共沸混合物，两组分不符合替代制冷剂筛选的热力学原则，而且该工质不适合直接充灌，二者作为空调替代制冷剂也不尽人意。

在寻求替代R22的最佳制冷剂的研究进程中，醚类工质在近几年得到了充分的重视和发展。二甲醚(DME)以其优异的热力学性能、充足的市场供应、廉价的价格，被广泛的应用在汽车清洁替代燃料中，并被认为是一种非常有潜力的环保制冷剂替代物。

以二甲醚作为组分的制冷剂专利的调研结果表明：在专利申请CN200710013387.4中，公开了一种以DME、R13I1和R600a组成的中高温热泵工质；在专利申请CN 200710013386.X中，公开了一种以DME、R152a和R600a组成的混合制冷剂，用于替代汽车空调制冷剂R134a；在专利申请CN200610016352.1中，公开了一种以R32、DME和R134a组成的中高温热泵工质；在专利申请CN 200610035399.2中，公开了一种以DME和R22组成的混合制冷剂；在专利申请CN 200580028315.6中，公开了一种以DME、R134a、R290和R1270组成的混合制冷剂；在专利申请CN03112661.8中，公开了一种以R142b、DME和R22组成的混合制冷剂；在专利申请CN00128145.3中，公开了以DME作为制冷剂；在专利申请CN 93109373.2中，公开了一种以R717、RC270、DME和R290组成的混合制冷剂；在专利申请CN 93107989.6中，公开了一种以DME和R227ea组成的混合制冷剂。这些混合制冷剂都利用了DME的优良的制冷性能，同R22相比均具有较低的GWP值，但这些混合物或具有较强的可燃性，或具有较大的滑移温度，或效率较低等等。

韩国Park等对R1270/R290/DME(45/40/15)混合制冷剂替代R22的性能进行了研究，发现其COP是R22的1.05倍，GWP＜3，滑移温度0.59，节能环保。近期，ASHRAE把R432A(R1270/DME(80/20))列为R22的一种可能的替代制冷剂。R432A的COP是R22的1.085倍，GWP低于5，其滑移温度也非常小。上述的两种研究表明：DME/HCs类混合制冷剂具有良好的热力学性能和环保性能，但是由于DME、HFs类物质均具有一定的可燃性，因此安全性能方面没有给与充分的考虑，需要添加适量的阻燃剂以提高安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保、安全、可靠、制冷效率高，可直接充灌的空调用环保混合制冷剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：由二甲醚(DME)、丙烯(R1270)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(R227ea)组成，其中各组分如下，均为质量百分比：

二甲醚： 10～40

丙烯： 55～85

1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷：5～35

上述组分中的二甲醚(DME)，其分子式为CH₃OCH₃，摩尔质量为46.07，沸点为-24.8℃，临界温度为127.2℃，临界压力为5.34MPa。

丙烯(R1270)，其分子式为CH₃CH＝CH₂，摩尔质量为42.08，沸点为-47.7℃，临界温度为91.4℃，临界压力为46.0MPa。

1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(R227ea)，其分子式为CF₃CHFCF₃，摩尔质量为170.03，沸点为-16.09℃，临界温度为101.9℃，临界压力为2.925MPa。

本发明提供的混合制冷剂是将二甲醚、丙烯和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷按其相应的配比在液相状态下进行物理混合得到的。R227ea是一种优秀的阻燃剂，并已被用作哈龙的替代物，其灭火浓度为5.9％，通过添加阻燃剂削弱制冷剂的可燃性，从而达到环保、安全、可靠、制冷效率高和可直接充灌的替代工质。

附图说明

图1是R22，R407C，R410a和本发明在变冷凝温度下的容积制冷量，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为单位容积制冷量；

图2是R22，R407C，R410a和本发明在变冷凝温度下的性能系数，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为性能系数；

图3是R22，R407C，R410a和本发明在变冷凝温度下的滑移温度，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为滑移温度；

图4是R22，R407C，R410a和本发明在变蒸发温度下的容积制冷量，其中横坐标为蒸发温度，纵坐标为单位容积制冷量；

图5是R22，R407C，R410a和本发明在变蒸发温度下的性能系数，其中横坐标为蒸发温度，纵坐标为性能系数；

图6是R22，R407C，R410a和本发明在变蒸发温度下的滑移温度，其中横坐标为蒸发温度，纵坐标为滑移温度。

具体实施方案

为了有助于对本发明所述的制冷剂及其优点的理解，下面举出几个具体实例，其中组分的比例均为质量百分比。

实施例1：取10％的DME，55％的R1270和35％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例2：取10％的DME，85％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例3：取15％的DME，60％的R1270和25％R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例4：取15％的DME，80％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例5：取20％的DME，65％的R1270和15％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例6：取20％的DME，75％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例7：取25％的DME，70％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例8：取30％的DME，65％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例9：取35％的DME，60％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

实施例10：取40％的DME，55％的R1270和5％的R227ea，将这三种组分常温下物理混合后得到本发明的制冷剂。

上述实施例中采用的二甲醚(DME)，其分子式为CH₃OCH₃，摩尔质量为46.07，沸点为-24.8℃，临界温度为127.2℃，临界压力为5.34MPa；丙烯(R1270)，其分子式为CH₃CH＝CH₂，摩尔质量为42.08，沸点为-47.7℃，临界温度为91.4℃，临界压力为46.0MPa；1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(R227ea)，其分子式为CF₃CHFCF₃，摩尔质量为170.03，沸点为-16.09℃，临界温度为101.9℃，临界压力为2.925MPa。

在蒸发温度为7.2℃，冷凝温度为54.4℃，过热度为11.1℃，过冷度为5℃及压缩机效率为0.89的工况下，上述实例制冷剂的环境参数、物性参数和热工性能列于表1中，其中GWP、压比、COP和容积制冷量均为相对值(制冷剂与R22的比值)。

表1实例制冷剂的环境参数、物性参数和热工性能

从表1可知，本发明的环境性能优越，其GWP值远小于R22和R407C；单位容积制冷量和COP值与R22相当，非常适合于压缩机直接充灌；新工质的滑移温度仅为0.42度，接近为近共沸混合物，比R407C小的多，排除了滑移温度较大带来的不良影响；本发明的排气温度最低，有利于制冷压缩机的保护。

从图1-3可以看出，在所设工况范围内，本发明的性能与R22、R407C变化趋势一致。单位容积制冷量、COP随冷凝温度的增高而同比降低；滑移温度随着冷凝温度变化不是很明显。图4-6所示的蒸发温度变化的结果相类似。

Claims

1.一种空调用环保混合制冷剂，其特征在于：按质量百分比由：10～40％的二甲醚、55～85％的丙烯和5～35％的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷组成。