CN101381596B - 一种含dme的环保混合制冷剂 - Google Patents

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Abstract

一种含DME的环保混合制冷剂，按质量百分比含：10～20％的二甲醚、20～45％的五氟乙烷和45～70％的丙烷。本发明提供的混合制冷剂将二甲醚、五氟乙烷和丙烷按其相应的配比在液相状态下进行物理混合，用于家用空调系统中替代R22的制冷剂，该制冷剂组合既符合环保的要求，又要安全、可靠、制冷效率高，而且还无需改动现有的设备和生产线，可直接进行充灌。

Description

一种含DME的环保混合制冷剂
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的混合制冷剂。
背景技术
R22是典型的CFCs类物质，不可燃、不爆、制冷性能优良，应用广泛。
R22是典型的CFCs类物质，破坏臭氧层、具有温室效应，应尽快替代。
R22是《蒙特利尔议定书》限定使用的物质。规定：对发达国家，R22作为制冷剂使用最多到2020年。发展中国家，R22作为制冷剂使用最多到2040年。
制冷剂R404A被用于替代R22。R404A是三元制冷剂混合物，由一定百分数的R125、R143a、R134a混合组成(R125/44％、R143a/52％、R134a/4％)，有温室效应，且其组员都是《京都议定书》所限制使用的HFC类物质。从长远的观点看，R404A不适合作为替代制冷剂。
制冷剂R407C被用于替代R22。R407C是三元制冷剂混合物，由一定百分数的R32、R125、R134a混合组成(R32/23％、R125/25％、R134a/52％)。R407C的ODP为零，GWP为1530，尽管较R22稍低，但是它也属于温室效应气体。另外，制冷剂R407C能量效率相对较低，滑移温度大，在使用时容易出现组分分离问题，且制冷剂大滑移温度将使蒸发器和冷凝器中工作压力频繁变化，制冷系统不稳定。R404A可以使用一时，但是不适合作为替代制冷剂长期使用，且性能更佳的制冷剂R410A已经被开发。
制冷剂R410A被用于替代R22。R410A是两元制冷剂混合物，由一定百分数的R32、R125混合组成(R32/50％、R125/50％)。R410A不具有臭氧破坏作用，属于环保型制冷剂，温室效应相当于R22制冷剂。R410A最大的问题是工作压力高，属于高系统压力制冷剂。尽管R410A制冷剂具有稳定，无毒，性能优越等特点，但是其使用需要对系统进行大的改造，不能直接替代使用。
制冷剂R134a被用于替代R22。R134a是环保型制冷剂，无臭氧破坏作用，温室效应相对于R22稍低。
大多数HFC类制冷剂与矿物油不相溶，与PAG润滑油有限溶解，与POE润滑油完全溶解。R134a属于HFC类物质，其制冷系统使用POE润滑油。R22系统采用的是传统润滑油，因此R134a不适合用于替代R22。
二甲醚(DME)是一种新兴的环保制冷剂，不具有臭氧破坏作用，不具有温室效应，具有惰性、无致癌性、几乎无毒、可燃。且DME本身的热物理性质与R134a相当，使得二甲醚(DME)作为制冷剂极有应用前景。
专利申请CN 200710013387.4中，公开了一种以DME、R13I1和R600a组成的混合制冷剂；
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；
专利申请CN 200610016352.1中，公开了一种以R32、DME和R134a组成的混合制冷剂；
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；
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CN 03112661.8中，公开了一种以R142b、DME和R22组成的混合制冷剂；
专利申请CN 00128145.3中，公开了以DME作为制冷剂；
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；
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。
这些制冷剂混合物或具有较强的可燃性，或具有较大的滑移温度，或与现有的家用空调系统兼容不好，或效率较低，或使产品体积变大价格昂贵等等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、可靠、制冷效率高，而且还无需改动现有的设备和生产线，可直接进行充灌的用于替代R22的混合制冷剂。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：由二甲醚(DME)、五氟乙烷(R125)和丙烷(R290)组成，其中各组分如下，均为质量百分比：
二甲醚：  10～20
五氟乙烷：20～45
丙烷：    45～70
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。
五氟乙烷(R125)，其分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，沸点为-48.45℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.592MPa。
丙烷(R290)，其分子式为CH3CH2CH3，摩尔质量为44.1，正常沸点为-42.17℃，临界温度为96.8℃，临界压力为4.256MPa。
本发明提供的混合制冷剂将二甲醚、五氟乙烷和丙烷按其相应的配比在液相状态下进行物理混合，用于家用空调系统中替代R22的制冷剂，该制冷剂组合既符合环保的要求，又要安全、可靠、制冷效率高，而且还无需改动现有的设备和生产线，可直接进行充灌。
附图说明
图1是本发明与R22、R407C变蒸发温度下的滑移温度，其中R22为纯质，无滑移温度，其中横坐标为蒸发温度，纵坐标为滑移温度；
图2是本发明与R22、R407C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3是本发明与R22、R407C变蒸发温度下的单位容积制冷量，其中横坐标为蒸发温度，纵坐标为单位容积制冷量；
图4是本发明与R22、R407C变冷凝温度下的单位容积制冷量，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为单位容积制冷量；
图5是本发明与R22、R407C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是本发明与R22、R407C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。
具体实施方案
本发明的9个实施例的计算工况为：温度7.2℃、冷凝温度54.4℃、过热温度11.1℃、过冷温度5℃。
实施例1：按质量百分比将10％的二甲醚(DME)、20％的五氟乙烷(R125)、70％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：按质量百分比将10％的二甲醚(DME)、30％的五氟乙烷(R125)、60％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：按质量百分比将10％的二甲醚(DME)、40％的五氟乙烷(R125)、50％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：按质量百分比将10％的二甲醚(DME)、45％的五氟乙烷(R125)、45％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：按质量百分比将15％的二甲醚(DME)、20％的五氟乙烷(R125)、65％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：按质量百分比将15％的二甲醚(DME)、25％的五氟乙烷(R125)、60％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：按质量百分比将15％的二甲醚(DME)、30％的五氟乙烷(R125)、55％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例8：按质量百分比将15％的二甲醚(DME)、35％的五氟乙烷(R125)、50％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例9：按质量百分比将20％的二甲醚(DME)、30％的五氟乙烷(R125)、50％的丙烷(R290)三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
以上实施例中所用的二甲醚(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；五氟乙烷(R125)，其分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，沸点为-48.45℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.592MPa；丙烷(R290)，其分子式为CH3CH2CH3，摩尔质量为44.1，正常沸点为-42.17℃，临界温度为96.8℃，临界压力为4.256MPa。
表1为本发明的9个实例与R407C、传统R22制冷剂在相同工况下的比较。
表1列出的数据表明：本发明制冷剂的环境性能较之R22有了较大改善，更优于现行制冷剂R4017C；
滑移温度较之R22及其替代物R407C小很多，变工况条件如附图1、附图2所示；
容积制冷量一致，可在不改变原有设备的前提下直接冲灌，变工况条件如附图3、附图4所示；
性能系数(COP)较之R22及其替代物R407C没有较大的改变，变工况条件如附图5、附图6所示；
表1.替代制冷剂计算结果

Claims (4)

1.一种含DME的环保混合制冷剂，其特征在于，按质量百分比由：10～20％的二甲醚、20～45％的五氟乙烷和45～70％的丙烷组成。
2.根据权利要求1所述的含DME的环保混合制冷剂，其特征在于：所说的二甲醚的分子式为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。
3.根据权利要求1所述的含DME的环保混合制冷剂，其特征在于：所说的五氟乙烷的分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，沸点为-48.45℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.592MPa。
4.根据权利要求1所述的含DME的环保混合制冷剂，其特征在于：所说的丙烷的分子式为CH3CH2CH3，摩尔质量为44.1，沸点为-42.17℃，临界温度为96.8℃，临界压力为4.256MPa。
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