CN101426881A - 包含烃的1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基丁烷制冷剂组合物及其用途 - Google Patents

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CN101426881A CNA2005800213083A CN200580021308A CN101426881A CN 101426881 A CN101426881 A CN 101426881A CN A2005800213083 A CNA2005800213083 A CN A2005800213083A CN 200580021308 A CN200580021308 A CN 200580021308A CN 101426881 A CN101426881 A CN 101426881A
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B·H·米诺尔
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Abstract

本发明涉及一种用于制冷和空调系统的组合物，其包括1，1，1，2，2，3，3，4，4－九氟－4－甲氧基丁烷和至少一种烃。此外，本发明涉及一种用于使用了离心压缩机的制冷和空调系统的组合物，其包括1，1，1，2，2，3，3，4，4－九氟－4－甲氧基丁烷和至少一种烃。本发明组合物可以是共沸或近共沸的，并且可用于制冷或制热过程或用作传热流体。

Description

包含烃的1，1，1，2，2，3，3，4，4-九氟-4-甲氧基丁烷制冷剂组合物及其用途
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2004年6月29日的美国临时申请60/584,785的优先权。
背景技术
1.发明领域
本申请涉及用于制冷和空调系统的组合物，其包括1，1，1，2，2，3，3，4，4-九氟-4-甲氧基丁烷(C4F9OCH3)和至少一种烃。此外，本发明涉及用于使用离心压缩机的制冷和空调系统的组合物，其包含1，1，1，2，2，3，3，4，4-九氟-4-甲氧基丁烷和至少一种烃。本发明的组合物可以是共沸或近共沸的，并且可用于制冷或制热过程或可用作传热流体。
2.相关技术的描述
由于消耗臭氧的含氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)因蒙特利尔议定书(Montreal Protocol)而逐步停用，因此在过去几十年间制冷企业进行了研究以寻找替代制冷剂。对于大部分制冷剂制造者来说，其解决方案是氢氟烃(HFC)制冷剂的商业化。新型HFC制冷剂没有消耗臭氧的潜在问题，如现在最广泛使用的HFC-134a，并因此不受目前因蒙特利尔议定书规定而导致的逐步停用的影响。
更长远的环境规章可能最终导致某些HFC制冷剂在全球的逐步停用。目前，汽车制造企业正面临着这样的规章，其涉及因汽车空调中所用的制冷剂而产生的全球变暖的潜在问题。因此，对于汽车空调市场来说，目前非常需要确定一种新的制冷剂，其具有降低的全球变暖的潜在可能。如果这些规则在未来将更广泛地适用，将甚至更加急切地需要寻找能够用于制冷和空调产业等所有领域的制冷剂。
目前所提议的HFC-134a的替代制冷剂包括HFC-152a，纯碳氢化合物如丁烷或丙烷，或“天然”制冷剂如CO2或氨。这些建议的替代物中许多都是有毒和/或易燃的。因此，还在不断地探寻新的替代物。
本发明的目的是提供一种新的制冷剂组合物和传热流体，其具有下述独特的特征，即，与现有制冷剂相比，满足低或无臭氧消耗可能以及更低的全球变暖可能的要求。
发明概述
本发明涉及一种制冷剂或传热流体组合物，其包括C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
3-乙基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
本发明进一步涉及上面所列的组合物，其特别用于使用离心压缩机、多级或两级离心压缩机或单程/单板热交换器的制冷或空调系统。
本发明进一步涉及一种共沸或近共沸组合物。这些组合物还可用于制冷或空调系统。该组合物还可用于使用离心压缩机的制冷或空调系统。
本发明进一步涉及一种使用本发明的组合物制冷、制热以及从热源向散热器传热的方法。
发明详述
本发明制冷剂和传热流体组合物包括C4F9OCH3和至少一种烃。
本发明的烃包括含有氢和碳的化合物。这样的烃可以是直链、支链或环状化合物，并且具有约5-10个碳原子。优选的烃具有5-7个碳原子。本发明代表性的烃列于表1。
可以是本发明组合物组分的代表性化合物列于表1。
表1
Figure A200580021308D00101
表1中所列化合物可以商购得到或可以通过本领域公知方法或下述方法制备得到。C4F9OCH3可以是表1所示同分异构体的混合物并且可以从3MTM(St.Paul，Minnesota)商购得到。
本发明组合物是混合物，其可以通过任何适宜的方法将预期量的单个组分结合起来而得到。优选的方法是称取所需量的组分，然后将组分在合适的容器中结合起来。如果需要的话，可以进行搅拌。
本发明组合物没有臭氧消耗可能并且其全球变暖可能较低。例如，单独的或与烃混合的C4F9OCH3具有比目前使用的许多HFC制冷剂低的全球变暖可能。
本发明的制冷剂或传热组合物包括这样的组合物，其包含C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
3-乙基戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
本发明的制冷剂或传热组合物可以是共沸或近共沸组合物。共沸组合物是两种或多种物质的具有恒定沸点的液态混合物，该恒定沸点可以高于或低于单个组分的沸点。像这样的共沸组合物在制冷或空调系统运行时不会在其中产生分馏，而所述分馏可能会降低系统的效率。另外，在从制冷或空调系统中渗漏时，共沸组合物不会分馏。当其中混合物的一种组分易燃时，渗漏过程中的分馏可能在系统中或系统外产生易燃组合物。
近共沸组合物，有时也称为“类共沸组合物”，它是一种基本上共沸的两种或多种物质的混合物，其基本上表现为一种单一物质。表征近共沸组合物的一种方法是由液体部分蒸发或蒸馏产生的蒸汽基本上具有和被蒸发或蒸馏的液体相同的组成，也就是说混合物的蒸馏或回流并没有实质上的组成变化。表征近共沸组合物的另一种方法是在特定温度下组合物的泡点蒸汽压和露点蒸汽压基本上是相同的。此处，如果在通过例如蒸发或煮沸除去50wt％的组合物之后，原始组合物和除去50wt％的原始组合物后所剩组合物之间蒸汽压的差值小于约10％，则该组合物是近共沸的。
本发明的共沸制冷剂组合物列于表2。
表2
组分A         组分B            共沸组合物浓度      共沸组合物
                             Wt％A        Wt％B      沸点(℃)
C4F9OCH3      环己烷          87.6         12.4       57.6
C4F9OCH3      环戊烷          51.3         48.7       45.3
C4F9OCH3      2，2-二甲基丁烷 57.7         42.3       42.5
C4F9OCH3      2，3-二甲基丁烷 66.7         33.3       47.5
C4F9OCH3      2，3-二甲基戊烷 91.8         8.2        58.7
C4F9OCH3      3-乙基戊烷      94.5         5.5        59.4
C4F9OCH3      正庚烷          96.6         3.4        59.7
C4F9OCH3      2-甲基丁烷      34.7         65.3       25.8
C4F9OCH3      甲基环戊烷      80.1         19.9       54.7
C4F9OCH3      2-甲基己烷      91.9         8.1        58.5
C4F9OCH3      3-甲基己烷      92.4         7.6        58.8
C4F9OCH3      2-甲基戊烷      69.2         30.8       48.8
C4F9OCH3      3-甲基戊烷      72.3         27.7       50.5
C4F9OCH3      正戊烷          40.4         59.6       32.4
本发明的近共沸制冷剂组合物及其浓度范围列于表3。
表3
化合物(A/B)                                   近共沸组合物浓度范围
                                              wt％A/wt％B
C4F9OCH3/环己烷                                58-99/42-1
C4F9OCH3/环戊烷                                1-87/99-13
C4F9OCH3/2，2-二甲基丁烷                       27-82/73-18
C4F9OCH3/2，3-二甲基丁烷                       39-88/61-12
C4F9OCH3/2，3-二甲基戊烷                       65-99/35-1
C4F9OCH3/3-乙基戊烷                            68-99/32-1
C4F9OCH3/正庚烷                                71-99/29-1
C4F9OCH3/2-甲基丁烷                            1-70/99-30
C4F9OCH3/甲基环戊烷                            51-99/49-1
C4F9OCH3/2-甲基己烷                            65-99/35-1
C4F9OCH3/3-甲基己烷                            66-99/34-1
C4F9OCH3/2-甲基戊烷                            42-91/58-9
C4F9OCH3/3-甲基戊烷                            45-99/55-1
C4F9OCH3/正戊烷                                1-73/99-27
表1中所列的附加化合物可以加至本发明二元组合物中以形成三元或更高级的组合物。
本发明组合物可进一步包含约0.01wt％-5wt％的稳定剂、自由基清除剂或抗氧剂。这样的添加剂包括但不限于硝基甲烷、受阻酚、羟胺、硫醇化合物、亚磷酸酯或内酯。可以使用单独的添加剂或其组合。
本发明组合物可进一步包含约0.01wt％-5wt％的除水剂(干燥化合物)。这样的除水剂可以包含原酸酯如三甲基-、三乙基-或三丙基原甲酸酯。
本发明组合物可进一步包含紫外线(UV)染料和任选的增溶剂。UV染料是可用于检测制冷剂和传热流体组合物渗漏的组分，其可以使人在制冷或空调设备的渗漏处或附近观察到制冷剂或传热流体中染料的荧光。人们可以在紫外光下观察到染料的荧光。可能增溶剂以提高这种UV染料在某些制冷剂和传热流体中的溶解性。
“紫外线”染料是指UV荧光性组合物，其吸收了电磁谱紫外区或“近”紫外区中的光线。在UV光照明下由UV荧光染料产生的荧光可以被检测到，其中UV光发射出具有10nm-750nm之间任意波长的辐射。因此，如果含有这种UV荧光染料的制冷剂或传热流体从制冷或空调设备的已知点渗漏出来，则在渗漏点可以检测到荧光。这种UV荧光染料包括但不限于萘二甲酰亚胺、二萘嵌苯、香豆素、蒽、菲(phenanthracenes)、呫吨、噻吨、苯并夹氧杂蒽、荧光素、及其衍生物或其结合。本发明增溶剂包括至少一种选自烃、烃醚、聚亚氧烷基乙二醇醚、酰胺、腈、酮、含氯烃、酯、内酯、芳基醚、氟代醚和1，1，1-三氟代烷的化合物。
本发明烃增溶剂包括烃，所述烃包括含有16个或更少碳原子并且仅含有氢而不含有其它官能团的直链、支链或环状烷烃或烯烃。代表性的烃增溶剂包括丙烷、丙烯、环丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、辛烷、癸烷和十六烷。应注意的是烃增溶剂不可以和制冷剂或传热流体组合物中的烃组分相同。
本发明烃醚增溶剂包括仅含有碳、氢和氧的醚，如二甲醚(DME)。
本发明聚亚氧烷基二醇醚增溶剂由式R1[(OR2)xOR3]y表示，其中x是1-3的整数；y是1-4的整数；R1选自氢和具有1-6个碳原子以及y个键合位置的脂族烃基；R2选自具有2-4个碳原子的亚烃基；R3选自氢和具有1-6个碳原子的脂族和脂环族烃基；R1和R3的至少一个选自所述烃基；且其中所述聚亚氧烷基乙二醇醚分子量约为100-300原子质量单位。此处所用的键合位置是指可用于和其它基团形成共价键的基团位置。
亚烃基是指二价烃基。
在本发明中，优选的聚亚氧烷基乙二醇醚增溶剂由R1[(OR2)xOR3]y表示，其中x优选为1-2；y优选为1；R1和R3优选独立地选自氢和具有1-4个碳原子的脂族烃基；R2优选选自具有2或3个碳原子的脂族亚烃基(hydrocarbylene)，并最优选为3个碳原子；聚亚氧烷基乙二醇醚分子量优选为约100-250原子质量单位，最优选为约125-250原子质量单位。具有1-6个碳原子的R1和R3烃基可以是线状、枝状或环状的。代表性的R1和R3烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基和环己基。当该聚亚氧烷基乙二醇醚增溶剂上的自由羟基可能不适应某些压缩制冷设备结构材料(例如，
Figure A200580021308D0015081604QIETU
)时，R1和R3优选具有1-4个碳原子的脂族烃基，并最优选为1个碳原子。具有2-4个碳原子的R2脂族亚烃基形成了重复的氧化烯基-(OR2)x-，其包括氧化乙烯基、氧化丙烯基和氧化丁烯基。在一个聚亚氧烷基乙二醇醚增溶剂分子中含有R2的氧化烯基可以是相同的，或者一个分子可以含有不同的R2氧化烯基团。该聚亚氧烷基乙二醇醚增溶剂优选含有至少一个氧化丙烯基。其中R1是具有1-6个碳原子以及y个键合位置的脂族或脂环族烃基，该基团可以是线状、枝状或环状的。代表性的具有两个键合位置的R1脂族烃基包括例如亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚环戊基和亚环己基。代表性的具有三或四个键合位置的R1脂族烃基包括除去多元醇中的羟基而由此衍生的残基，所述多元醇如三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇、1，2，3-三羟基环己烷和1，3，5-三羟基环己烷。
代表性的聚亚氧烷基乙二醇醚增溶剂包括但不限于：CH3OCH2CH(CH3)O(H或CH3)(亚丙基二醇甲基(或二甲基)醚)、CH3O[CH2CH(CH3)O]2(H或CH3)(二亚丙基二醇甲基(或二甲基)醚)、CH3O[CH2CH(CH3)O]3(H或CH3)(三亚丙基二醇甲基(或二甲基)醚)、C2H5OCH2CH(CH3)O(H或C2H5)(亚丙基二醇乙基(或二乙基)醚)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(H或C2H5)(二亚丙基二醇乙基(或二乙基)醚)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(H或C2H5)(三亚丙基二醇乙基(或二乙基)醚)、C3H7OCH2CH(CH3)O(H或C3H7)(亚丙基二醇正丙基(或二正丙基)醚)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(H或C3H7)(二亚丙基二醇正丙基(或二正丙基)醚)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(H或C3H7)(三亚丙基二醇正丙基(或二正丙基)醚)、C4H9OCH2CH(CH3)OH(亚丙基二醇正丁基醚)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(H或C4H9)(二亚丙基二醇正丁基(或二正丁基)醚)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(H或C4H9)(三亚丙基二醇正丁基(或二正丁基)醚)、(CH3)3COCH2CH(CH3)OH(亚丙基二醇叔丁基醚)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(H或(CH3)3)(二亚丙基二醇叔丁基(或二叔丁基)醚)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(H或(CH3)3)(三亚丙基二醇叔丁基(或二叔丁基)醚)、C5H11OCH2CH(CH3)OH(亚丙基二醇正戊基醚)、C4H9OCH2CH(C2H5)OH(亚丁基二醇正丁基醚)、C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H(二亚丁基二醇正丁基醚)、三羟甲基丙烷三正丁基醚(C2H5C(CH2O(CH2)3(CH3)3)和三羟甲基丙烷二正丁基醚(C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2CH2OH)。
本发明酰胺增溶剂包括由式R1C(O)NR2R3和环-[R4C(O)N(R5)-]表示的酰胺，式中R1、R2、R3和R5独立地选自具有1-12个碳原子的脂族和脂环族烃基；R4选自具有3-12个碳原子的脂族亚烃基；并且其中所述酰胺分子量约为100-300原子质量单位。所述酰胺的分子量优选为160-250原子质量单位。R1、R2、R3和R5可以任选包括被取代的烃基，即包含选自卤素(例如氟，氯)和烷氧化物(例如甲氧基)的非-烃取代基的基团。R1、R2、R3和R5可以任选包括杂原子取代的烃基，即在由碳原子组成的基团链中包含原子氮(氮杂-)、氧(氧杂-)或硫(硫杂-)的基团。通常，在R1-3中每10个碳原子将存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不多于一个，并且在应用前述分子量限制时必须考虑所存在的任何这样的非烃取代基和杂原子。优选的酰胺增溶剂由碳、氢、氮和氧组成。代表性的R1、R2、R3和R5脂族和脂环族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其构型异构体。酰胺增溶剂的优选实施方式是这样的酰胺，其中前式环-[R4C(O)N(R5)-]中的R4可以由亚烃基(CR6R7)n表示，换句话说，式环-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]，其中适用前述分子量的值；n是3-5的整数；R5是含有1-12碳原子的饱和烃基；按照先前所提供的定义R1-3的规则(对每个n)独立地选择R6和R7。在由式：环-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]表示的内酰胺中，所有的R6和R7优选为氢或在n个亚甲基单元中含有单个饱和烃基，R5为含有3-12个碳原子的饱和烃基。例如，1-(饱和烃基)-5-甲基吡咯烷-2-酮。
代表性的酰胺增溶剂包括但不限于：1-辛基吡咯烷-2-酮、1-癸基吡咯烷-2-酮、1-辛基-5-甲基吡咯烷-2-酮、1-丁基己内酰胺、1-环已基吡咯烷-2-酮、1-丁基-5-甲基哌啶-2-酮、1-戊基-5-甲基哌啶-2-酮、1-已基己内酰胺、1-已基-5-甲基吡咯烷-2-酮、5-甲基-1-戊基哌啶-2-酮、1，3-二甲基哌啶-2-酮、1-甲基己内酰胺、1-丁基-吡咯烷-2-酮、1，5-二甲基哌啶-2-酮、1-癸基-5-甲基吡咯烷-2-酮、1-十二烷基吡咯烷-2-酮、N，N-二丁基甲酰胺和N，N-二异丙基乙酰胺。
本发明酮增溶剂包括由式R1C(O)R2表示的酮，其中R1和R2独立地选自具有1-12个碳原子的脂族、脂环族和芳族烃基；其中所述酮的分子量约为70-300原子质量单位。在所述酮中，R1和R2优选独立地选自具有1-9个碳原子的脂族和脂环族烃基。所述酮的分子量优选约为100-200原子质量单位。R1和R2可以一起形成连接的并形成了五元、六元或七元环酮的亚烃基，所述环酮如环戊酮、环己酮和环庚酮。R1和R2可以任选包括取代的烃基，即含有选自卤素(例如氟，氯)和烷氧化物(例如甲氧基)的非烃取代基的基团。R1和R2可以任选包括杂原子取代的烃基，即在由碳原子组成的基团链中包含原子氮(氮杂-)、氧(酮-，氧杂-)或硫(硫杂-)的基团。通常，在R1和R2中每10个碳原子将存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不多于一个，并且在应用前述分子量限制时必须考虑所存在的任何这样的非烃取代基和杂原子。在通式R1C(O)R2中，代表性的R1和R2脂族、脂环族和芳族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其构型异构体，以及苯基、苄基、枯烯基、2，4，6-三甲苯基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。
代表性的酮增溶剂包括但不限于2-丁酮、2-戊酮、苯乙酮、丁酰苯、己酰苯、环己酮、环庚酮、2-庚酮、3-庚酮、5-甲基-2-己酮、2-辛酮、3-辛酮、二异丁基酮、4-乙基环己酮、2-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、4-癸酮、2-萘烷酮、2-十三烷酮、二已基酮和二环己基甲酮。
本发明腈增溶剂包括由式R1CN表示的腈，其中式中R1选自具有5-12个碳原子的脂族、脂环族或芳族烃基，其中所述腈的分子量约为90-200原子质量单位。在所述腈增溶剂中，R1优选选自具有8-10个碳原子的脂族和脂环族烃基。所述腈增溶剂的分子量优选约为120-140原子质量单位。R1可以任选包括取代的烃基，即含有选自卤素(例如氟，氯)和烷氧化物(例如甲氧基)的非烃取代基的基团。R1可以任选包括杂原子取代的烃基，即在由碳原子组成的基团链中包含原子氮(氮杂-)、氧(酮-，氧杂-)或硫(硫杂-)的基团。通常，在R1中每10个碳原子将存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不多于一个，并且在应用前述分子量限制时必须考虑所存在的任何这样的非烃取代基和杂原子。在通式R1CN中，代表性的R1脂族、脂环族和芳族烃基包括戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其构型异构体，以及苯基、苄基、枯烯基、2，4，6-三甲苯基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。代表性的腈增溶剂包括但不限于：1-氰基戊烷、2，2-二甲基-4-氰基戊烷、1-氰基己烷、1-氰基庚烷、1-氰基辛烷、2-氰基辛烷、1-氰基壬烷、1-氰基癸烷、2-氰基癸烷、1-氰基十一烷和1-氰基十二烷。
本发明含氯烃增溶剂包括由式RClx表示的含氯烃，其中x是1或2；R选自具有1-12个碳原子的脂族和脂环族烃基；其中所述含氯烃的分子量约为100-200原子质量单位。所述含氯烃增溶剂的分子量优选约为120-150原子质量单位。在通式RC1x中，代表性的R脂族和脂环族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其构型异构体。
代表性的含氯烃增溶剂包括但不限于：3-(氯甲基)戊烷、3-氯-3-甲基戊烷、1-氯己烷、1，6-二氯己烷、1-氯庚烷、1-氯辛烷、1-氯壬烷、1-氯癸烷、和1，1，1-三氯癸烷。
本发明酯增溶剂包括由式R1C(O)OR2表示的酯，其中R1和R2独立地选自线状和环状、饱和和不饱和的烷基和芳基。优选的酯基本上由元素C、H和O组成，并且分子量约为80-550原子质量单位。
代表性的酯包括但不限于：(CH3)2CHCH2O(O)C(CH2)2-4(O)COCH2CH(CH3)2(二异丁基二价酸酯)、己酸乙酯、庚酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸正戊酯、苯甲酸乙酯、邻苯二甲酸二正丙酯、苯甲酸乙氧基乙酯、碳酸二丙酯、“Exxate 700”(市售的乙酸C7烷基酯)、“Exxate 800”(市售的乙酸C8烷基酯)、邻苯二甲酸二丁酯、乙酸叔丁酯。
本发明内酯增溶剂包括由结构[A]、[B]和[C]表示的内酯：
这些内酯在六原子环(A)或优选五原子环(B)中含有官能团-C(O)O-，其中对于结构[A]和[B]来说，R1-R8独立地选自氢，或线状、枝状、环状、二环状的饱和和不饱和的烃基。R1-R8各自可以与其它R1-R8连接起来形成环。内酯可以含有如结构[C]中的环外烷叉基，其中R1-R6独立地选自氢，或线状、枝状、环状、二环状的饱和和不饱和的烃基。R1-R6各自可以与其它R1-R6连接起来形成环。内酯增溶剂分子量范围约为80-300原子质量单位，优选约为80-200原子质量单位。
代表性的内酯增溶剂包括但不限于表4中所列的化合物。
表4
Figure A200580021308D00192
Figure A200580021308D00201
Figure A200580021308D00211
Figure A200580021308D00221
内酯增溶剂的运动粘度在40℃下通常小于7厘斯托克斯。例如，在40℃下，γ-十一烷酸内酯的运动粘度为5.4厘斯托克斯，顺式-(3-己基-5-甲基)二氢呋喃-2-酮的粘度为4.5厘斯托克斯。内酯增溶剂可以商购得到或通过提交于2004年8月3日的美国专利申请10/910,495中所描述的方法制备得到，该申请通过参考引入本文。
本发明的芳基醚增溶剂包括由式R1OR2表示的芳基醚，其中：R1选自具有6-12个碳原子的芳族烃基；R2选自具有1-4个碳原子的脂族烃基；其中所述芳基醚的分子量约为100-150原子质量单位。在通式R1OR2中，代表性的R1芳基包括苯基、联苯基、枯烯基、2，4，6-三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和吡啶基。在通式R1OR2中，代表性的R2脂族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。代表性的芳族醚增溶剂包括但不限于：甲基苯基醚(茴香醚)、1，3-二甲氧基苯、乙基苯基醚和丁基苯基醚。
本发明氟代醚增溶剂包括由式R1OCF2CF2H表示的那些，其中R1选自具有约5-15个碳原子的脂族、脂环族和芳族烃基，优选是线状的、饱和的、伯烷基基团。代表性的氟代醚增溶剂包括但不限于：C8H17OCF2CF2H和C6H13OCF2CF2H。应注意的是如果制冷剂是氟代醚，那么增溶剂不可以是相同的氟代醚。
氟代醚增溶剂可进一步包括衍生自氟烯烃和多元醇的醚。氟烯烃可以是CF2＝CXY型的，其中X是氢、氯或氟，Y是氯、氟、CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7。代表性的氟烯烃是四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯和全氟甲基乙烯基醚。多元醇可以是线状或枝状的。线状多元醇可以是HOCH2(CHOH)x(CRR’)yCH2OH型的，其中R和R’是氢、CH3或C2H5，并且其中x是0-4的整数，y是0-4的整数。枝状多元醇可以是C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w型的，其中R可以是氢、CH3或C2H5，m可以是0-3的整数，t和u可以是0或1，v和w是0-4的整数，并且其中t+u+v+w＝4。代表性的多元醇是三羟甲基丙烷、季戊四醇、丁二醇和乙二醇。
本发明1，1，1-三氟代烷增溶剂包括由式CF3R1表示的1，1，1-三氟代烷，其中R1选自具有约5-15个碳原子的脂族和脂环族烃基，优选是线状的、饱和的伯烷基基团。代表性的1，1，1-三氟代烷增溶剂包括但不限于：1，1，1-三氟己烷和1，1，1-三氟十二烷。
本发明增溶剂可以以单一化合物形式存在或以多种增溶剂的混合物形式存在。增溶剂混合物可以含有选自相同类型化合物的两种增溶剂，例如两种内酯，或可以含有选自两种不同类型的两种增溶剂，例如内酯和聚亚氧烷基二醇醚。
在包含制冷剂和UV荧光染料或包含传热流体和UV荧光染料的该组合物中，组合物约0.001-1.0wt％是UV染料，优选约0.005-0.5wt％，并且最优选约0.01-0.25wt％。
这些UV荧光染料在制冷剂和传热流体中的溶解度可能较低。因此，将这些染料引入制冷或空调装置中的方法是难以实施的，并且昂贵又费时。美国专利no.RE36,951描述了一种方法，其使用了可以加入制冷或空调装置部件的染料粉末、染料的颗粒或浆料。当制冷剂和润滑剂在装置中循环时，染料被溶解或分散并被输送至整个装置。将染料引入制冷或空调装置中的许多其它方法描述于文献中。
理想地，UV荧光染料可以溶解于制冷剂本身，因此不需要将其引入制冷或空调装置的任何特殊方法。本发明涉及包括UV荧光染料的组合物，其可以被引入制冷剂体系中。即使在低温下，本发明组合物允许含染料的制冷剂和传热流体的储存和运输，同时在将染料保持在溶剂中。
在包含制冷剂、UV荧光染料和增溶剂或包含传热流体、UV荧光染料和增溶剂的该组合物中，结合的组合物中约1-50wt％，优选约2-25wt％，并且最优选约5-15wt％是在制冷剂或传热流体中的增溶剂。在本发明组合物中，UV荧光染料以约0.001-1.0wt％的浓度存在于制冷剂或传热流体中，优选约0.005-0.5wt％，并且最优选约0.01-0.25wt％。
任选地，可以根据需要向本发明组合物中加入通常所用的制冷或空调系统添加剂，以便提高性能和系统稳定性。这些添加剂在制冷和空调领域中是公知的，并且包括但不限于抗磨剂、极压润滑剂、腐蚀和氧化抑制剂、金属表面钝化剂、自由基清除剂和控泡剂。通常，这些添加剂以相对于总组合物较少的量存在于本发明组合物中。通常，每种添加剂以小于约0.1wt％至多达约3wt％的浓度使用。这些添加剂根据个别系统的需求进行选择。这些添加剂包括磷酸三芳基酯类EP(极压)润滑添加剂，如丁基化磷酸三苯酯(BTPP)或其它烷基化磷酸三芳基酯，例如，得自Akzo Chemicals的Syn-0-Ad 8478，磷酸三甲苯酯及相应化合物。另外，金属二硫代磷酸二烷基酯(例如二烷基二硫代磷酸锌(或ZDDP)，Lubrizol 1375)和该类化学试剂的其它成员也可以用于本发明组合物中。其他的抗磨剂包括天然产品油类和不对称的多羟基润滑添加剂如Synergol TMS(InternationalLubricants)。同样地，稳定剂如抗氧剂、自由基清除剂和除水剂也可以使用。此类别中的化合物包括但不限于丁基化羟基甲苯(BHT)和环氧化物。
增溶剂如酮可能有讨厌的气味，这可通过添加气味掩蔽剂或香料来掩蔽。气味掩蔽剂或香料的典型实例可以包括够能商购得到的常绿植物、新鲜柠檬、樱桃、肉桂、薄荷、花或橙皮，以及d-苎烯和蒎烯。这样的气味掩蔽剂可以以基于气味掩蔽剂和增溶剂的总重量约0.001-15wt％的浓度使用。
本发明进一步涉及一种在制冷或空调装置中使用制冷剂或传热流体组合物的方法，所述组合物进一步包含紫外荧光染料和任选的增溶剂。该方法包括将制冷剂或传热流体组合物引入制冷或空调装置中。其可以通过在增溶剂存在下将UV荧光染料溶解于制冷剂或传热流体组合物中并将该结合物引入装置中而进行。可选地，其还可以通过将增溶剂和UV荧光染料结合起来并将所述结合物引入含制冷剂和/或传热流体的制冷或空调装置中而进行。所得组合物可以在制冷或空调装置中使用。
本发明进一步涉及一种使用包含紫外荧光染料的制冷剂或传热流体组合物检测渗漏的方法。组合物中染料的存在可用于制冷或空调装置中渗漏制冷剂的检测。渗漏检测有助于寻找、解决或防止装置或系统的低效运行或设备故障。渗漏检测还有助于其中含有用于装置运行的化学试剂。
该方法包括向制冷和空调装置中加入一种组合物，其含有制冷剂和紫外荧光染料，或含有传热流体和此处所述的紫外荧光染料以及任选含有此处所述的增溶剂，并使用用于检测含UV荧光染料的制冷剂的合适工具。用于检测染料的合适工具包括但不限于紫外光灯，其经常被称作“黑光”或“蓝光”。这样的紫外光灯可以从许多专门为此目的进行设计的厂家商购得到。一旦含紫外荧光染料的组合物被加入到制冷或空调装置中并已经使其在整个系统中循环时，就可以通过将所述紫外光灯照射在装置上并观察任一渗漏处附近染料的荧光而发现渗漏。
本发明进一步涉及使用本发明组合物制冷或制热的方法，其中该方法包括通过在要冷却物体附近蒸发所述组合物，然后冷凝所述组合物而制冷；或通过在要加热物体附近冷凝所述组合物，然后蒸发所述组合物而制热。当本发明组合物包括制冷剂或传热流体组合物和紫外荧光染料和/或增溶剂时，组合物的制冷剂或传热流体组分被蒸发然后冷凝以进行制冷，或被冷凝然后蒸发以进行制热。
机械制冷主要是热力学的应用，其中冷却介质如制冷剂经过循环以使其可以回收再利用。常用的循环包括蒸汽压缩、吸收、蒸汽喷嘴或蒸汽喷射器、和空气。
蒸汽压缩制冷系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置。蒸汽压缩循环在多步中再利用制冷剂以在一个步骤中产生冷却效应而在不同步骤中产生热效应。该循环可以简单如下所述。液体制冷剂通过膨胀装置进入蒸发器，并且在低温下于蒸发器中沸腾以形成气体并制冷。低压气体进入压缩机中，其中压缩该气体以提高其压力和温度。然后较高压(压缩的)的气体制冷剂进入冷凝器，其中制冷剂冷凝并放热至环境。制冷剂返回膨胀装置，通过所述膨胀装置液体由冷凝器中的较高压水平膨胀至蒸发器中的较低压水平，由此重复该循环。
本发明进一步涉及一种制冷方法，其包括在要被冷却的物体附近蒸发本发明组合物，然后冷凝所述组合物。
本发明进一步涉及一种制热方法，其包括在要被加热的物体附近冷凝本发明组合物，然后蒸发所述组合物。
有多种类型的压缩机可以用于制冷应用中。根据压缩流体的机械方式，压缩机通常可以分类为往复式、旋转式、喷射式、离心式、卷动式、螺杆式或轴流式，或根据机械单元如何作用于要压缩的流体，而分类为容积式(positive-displacement)(例如，往复式、卷动式或螺杆式)或动力式(例如，离心式或喷射式)。
容积式或动力式压缩机都可以用于本发明方法。对于该制冷剂组合物来说，离心型压缩机是优选的设备。
离心压缩机使用旋转单元径向加速制冷剂，并且其通常包括叶轮和封装于外壳中的导向叶片。离心压缩机通常将流体带进叶轮入口或循环叶轮的中心入口，并使其向外径向加速。某些静压升高出现在叶轮中，但是大部分压力升高出现在外壳的导向叶片部分，其中速率被转化为静压。各个叶轮-导向叶片组是压缩机的一级。根据预期的最终压力和所处理制冷剂的体积，离心压缩机由1-12或更多级构成。
压缩机的压力比或压缩比是绝对排出压力和绝对入口压力的比率。由离心压缩机传递的压力在相对宽的功率范围内几乎是恒定的。
容积式压缩机将蒸汽吸入腔室中，并且该腔室体积减小以压缩蒸汽。压缩之后，通过进一步将腔室体积减小至零或接近于零而加压腔室中的蒸汽。容积式压缩机可以增加压力，并且其仅受体积效率和经受压力的零件的强度限制。
不同于容积式压缩机，离心压缩机完全依靠高速叶轮的离心力来压缩穿过叶轮的蒸汽。其没有正排量，而被称为动力式压缩。
离心压缩机可形成的压力取决于叶轮的端速。端速是在其尖端所测定的叶轮速度并且其与叶轮直径和每分钟转数有关。离心压缩机的功率由穿过叶轮的通道的尺寸来测定。这导致压缩机尺寸相比于容量来说更取决于所需的压力。
因为其高速运行，所以离心压缩机从根本上来说是高体积，低压机器。离心压缩机使用低压制冷剂时运行最好，所述低压制冷剂如三氯氟甲烷(CFC-11)或1，2，2-三氯三氟乙烷(CFC-113)。
大型离心压缩机通常以3000-7000每分钟转数(rpm)运行。小型涡轮式离心压缩机设计为约40，000至70,000(rpm)的高速，并具有较小的叶轮尺寸，通常小于0.15米(约6英寸)。
多级叶轮可以用于离心压缩机以提高压缩机效率，从而在使用中需要更低的功率。对于两级系统，在运行中第一级叶轮的排出物进入第二叶轮的抽吸入口。两个叶轮可以通过使用单独的转动轴(或轮轴)来运行。各级可以形成约4:1的压缩比；也就是，绝对排出压力可以为绝对吸入压力的四倍。两级离心压缩机系统，特别是用于汽车应用的压缩机系统的一些实例描述于US 5,065,990和US 5,363,674，它们通过参考引入本文。
本发明组合物适合用于使用离心压缩机的制冷或空调系统，其包括C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
3-乙基戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
上面所列的这些组合物还适合用于多级离心压缩机，优选为两级离心压缩机装置。
本发明组合物可以用于固定空调、热泵或汽车空调以及制冷系统。固定空调和热泵应用体系包括窗口，无导管的、管道的、封装的引出线，冷却器以及commercial，并包括封装屋顶。制冷应用体系包括包括家用或住宅冰箱和冷冻机，制冰机，自给的冷却器和冷冻机，壁橱式冷却器和冷冻机以及移动制冷系统。
本发明组合物另外可以用于空调、加热和制冷系统，其中所述系统使用了散热片和盘管式换热器、微渠道换热器和垂直或水平的单程管式或板式换热器。
对于本发明低压制冷剂组合物来说，常规的微渠道换热器可能不是理想的。低工作压力和密度在所有组分中产生了高流速和高摩擦损失。在这些情况下，可以修改蒸发器设计。与其将几块微渠道板串联连接(从制冷剂通路考虑)，不如使用单板或单程热交换器配置。因此，用于本发明低压制冷剂的优选热交换器是单板或单程热交换器。
除了两级或其它多级离心压缩机装置外，适用于使用了单板或单程热交换器的制冷或空调装置的本发明组合物包括C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
3-乙基戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
本发明组合物可特别用于小型涡轮式离心压缩机(微型离心压缩机)，该压缩机可以用于汽车空调和窗式空调、热泵、或运输制冷，以及其它应用。这些高效微型离心压缩机可以通过电动机驱动，因此可以不取决于发动机转速而进行操作。恒定的压缩机速度允许系统在所有的发动机转速下提供相对恒定的冷却功率。与传统的R-134a汽车空调系统相比，特别在较高的发动机转速下，其具有效率提升的可能性。当考虑到传统系统在高驱动速度下的循环操作时，这些低压系统的优点将变得更加显著。
换句话说，与其使用电能，不如由发动机废气驱动的涡轮或具有成比例皮带传动的变速轮驱动装置为微型离心压缩机提供动力。在目前的汽车设计中可获得的电能约为14伏，但是新的微型离心压缩机需要约50伏的电能。因此，使用替代电源将是有利的。由发动机废气驱动的涡轮提供动力的制冷或空调装置详细描述于在2005年3月4日提交的US临时专利申请No.60/658,915中，其通过参考引入本文。由变速轮驱动装置提供动力的制冷或空调装置详细描述于在2005年3月21日提交的US临时专利申请No.60/663924中，其通过参考引入本文。
本发明进一步涉及一种制冷的方法，其包括在由发动机废气驱动的涡轮提供动力的微型离心压缩机中压缩本发明组合物；冷凝所述组合物；然后在要冷却的物体附近蒸发所述组合物。
本发明进一步涉及一种制冷的方法，其包括在由具有成比例皮带传动的变速轮驱动装置提供动力的微型离心压缩机中压缩本发明组合物；冷凝所述组合物；然后在要冷却的物体附近蒸发所述组合物。
本发明低压制冷剂流体中的某一些可以适当作为现有的离心式设备中CFC-113的混杂替代物。
本发明进一步涉及一种在现有的制冷装置或空调装置中替代CFC-113的方法，所述方法包括提供本发明组合物作为替代物。
本发明进一步涉及一种从热源向散热器传热的方法，其中本发明组合物用作传热流体。所述传热方法包括将本发明组合物从热源传送至散热器。
使用传热流体通过辐射、传导或对流将热从一个空间、位置、对象或物体传送、移动或移除至不同的空间、位置、对象或物体。通过提供从远处的制冷(或加热)系统中传冷(或传热)的方法，传热流体可以起二次冷却剂的作用。在某些系统中，传热流体可以在整个传送过程中保持为常态(例如，不蒸发或冷凝)。也就是说，蒸发冷却方法也可以使用传热流体。
热源可以定义为希望从其中传送、移动或移除热的任何空间、位置、对象或物体。热源的例子可以是需要制冷或冷却的(开放或封闭的)空间如冰箱或超市中的冷冻箱，需要调节空气的建筑空间，或需要调节空气的汽车车箱。散热器可以定义为能够吸收热的任何空间、位置、对象或物体。蒸汽压缩制冷系统是这种散热器的一个例子。
实施例
实施例1
蒸汽渗漏的影响
在特定温度下将容器充满初始组合物并测量组合物的初始蒸汽压。在温度保持恒定时，使组合物从容器中渗漏出来，直至50wt％的初始组合物被除去，这时测量容器中所剩组合物的蒸汽压。其结果概括于下述表5中。
表5
  化合物      初始     初始    渗漏50％    渗漏50％    Delta
wt％A/wt％B   Psia     kPa      之后        之后        P％
                                Psia         kPa
C4F9OCH3/环己烷(57.6℃)
87.6/12.4     14.69    101.28   14.69      101.28       0.0％
     99/1     13.82    95.29    13.74      94.73        0.6％
     100/0    13.57    93.56    13.57      93.56        0.0％
     60/40    13.89    95.77    12.79      88.18        7.9％
     58/42    13.82    95.29    12.47      85.98        9.8％
     57/43    13.79    95.08    12.28      84.67        10.9％
     0/100    7.18     49.50    7.18       49.50        0.0％
C4F9OCH3/环戊烷(45.3℃)
   51.3/48.7  14.69    101.28   14.69      101.28       0.0％
     80/20    13.84    95.42    13.04      89.91        5.8％
     87/13    12.99    89.56    11.74      80.94        9.6％
     88/12    12.82    88.39    11.52      79.43        10.1％
     100/0    8.87     61.16    8.87       61.16        0.0％
     40/60    14.63    100.87   14.55      100.32       0.5％
     20/80    14.25    98.25    13.58      93.63        4.7％
     10/90    13.80    95.15    13.08      90.18        5.2％
     1/99     13.00    89.63    12.89      88.87        0.8％
     0/100    12.88    88.81    12.88      88.81        0.0％
C4F9OCH3/2，2-二甲基丁烷(42.5℃)
     57.7/42.3   14.71    101.42     14.71     101.42    0.0％
     80/20       14.21    97.98      13.18     90.87     7.2％
     82/18       14.07    97.01      12.73     87.77     9.5％
     83/17       13.98    96.39      12.46     85.91     10.9％
     100/0       8.01     55.23      8.01      55.23     0.0％
     40/60       14.57    100.46     14.20     97.91     2.5％
     27/73       14.24    98.18      12.82     88.39     10.0％
     26/74       14.21    97.98      12.70     87.56     10.6％
     0/10011.59           79.91      11.59     79.91     0.0％
C4F9OCH3/2，3-二甲基丁烷(47.5℃)
     66.7/33.3   14.71    101.42     14.71     101.42    0.0％
     80/20       14.50    99.97      14.12     97.35     2.6％
     88/12       13.88    95.70      12.59     86.81     9.3％
     89/11       13.74    94.73      12.31     84.87     10.4％
     100/0       9.59     66.12      9.59      66.12     0.0％
     40/60       14.37    99.08      13.15     90.67     8.5％
     39/61       14.34    98.87      12.99     89.56     9.4％
     38/62       14.31    98.66      12.81     88.32     10.5％
     0/100       10.43    71.91      10.43     71.91     0.0％
C4F9OCH3/2，3-二甲基戊烷(58.7℃)
     91.8/8.2    14.70    101.35     14.70     101.35    0.0％
     99/1        14.27    98.39      14.22     98.04     0.4％
     100/0       14.08    97.08      14.08     97.08     0.0％
     80/20       14.38    99.15      14.07     97.01     2.2％
     65/35       13.78    95.01      12.44     85.77     9.7％
     64/36       13.75    94.80      12.25     84.46     10.9％
     0/100       5.33     36.7       55.33     36.75     0.0％
C4F9OCH3/3-乙基戊烷(59.4℃)
     94.5/5.5    14.72    101.49     14.72     101.49    0.0％
     99/1        14.53    100.18     14.51     100.04    0.1％
     100/0       14.41    99.35      14.41     99.35     0.0％
     80/20       14.19    97.84      13.75     94.80     3.1％
     70/30       13.73    94.67      12.66     87.29     7.8％
     68/32       13.65    94.11      12.35     85.15     9.5％
     67/33       13.60    93.77      12.17     83.91     10.5％
     0/100       4.78     32.96      4.78      32.96     0.0％
C4F9OCH3/正庚烷(59.7℃)
     96.6/3.4    14.70     101.35     14.70     101.35     0.0％
     99/1        14.63     100.87     14.62     100.80     0.1％
     100/0       14.55     100.32     14.55     100.32     0.0％
     80/20       13.96     96.25      13.37     92.18      4.2％
     70/30       13.48     92.94      12.09     83.36      10.3％
     71/29       13.52     93.22      12.27     84.60      9.2％
     0/100       4.02      27.72      4.02      27.72      0.0％
C4F9OCH3/2-甲基丁烷(25.8℃)
     34.7/65.3   14.69     101.28     14.69     101.28     0.0％
     20/80       14.60     100.66     14.42     99.42      1.2％
     10/90       14.34     98.87      13.96     96.25      2.6％
     1/99        13.77     94.94      13.69     94.39      0.6％
     60/40       14.48     99.84      14.06     96.94      2.9％
     70/30       14.18     97.77      12.90     88.94      9.0％
     71/29       14.13     97.42      12.70     87.56      10.1％
     100/0       4.20      28.96      4.20      28.96      0.0％
C4F9OCH3/甲基环戊烷(54.7℃)
     80.1/19.9   14.68     101.22     14.68     101.22     0.0％
     90/10       14.39     99.22      14.15     97.56      1.7％
     99/1        12.71     87.63      12.51     86.25      1.6％
     100/0       12.31     84.87      12.31     84.87      0.0％
     60/40       14.33     98.80      13.84     95.42      3.4％
     52/48       14.12     97.35      12.93     89.15      8.4％
     51/49       14.10     97.22      12.74     87.84      9.6％
     0/100       8.40      57.92      8.40      57.92      0.0％
C4F9OCH3/2-甲基己烷(58.5℃)
     91.9/8.1    14.69     101.28     14.69     101.28     0.0％
     99/1        14.19     97.84      14.13     97.42      0.4％
     100/0       13.99     96.46      13.99     96.46      0.0％
     65/35       13.85     95.49      12.58     86.74      9.2％
     64/36       13.81     95.22      12.40     85.50      10.2％
     0/100       5.48      37.78      5.48      37.78      0.0％
C4F9OCH3/3-甲基己烷(58.8℃)
     92.4/7.6   14.67     101.15     14.67     101.15     0.0％
     99/1       14.30     98.60      14.26     98.32      0.3％
     100/0      14.13     97.42      14.13     97.42      0.0％
     66/34      13.71     94.53      12.27     84.60      10.5％
     65/35      13.75     94.80      12.46     85.91      9.4％
     0/100      5.20      35.85      5.20      35.85      0.0％
C4F9OCH3/2-甲基戊烷(48.8℃)
     69.2/30.8   14.67     101.15     14.67     101.15     0.0％
     90/10       13.72     94.60      12.47     85.98      9.1％
     91/9        13.55     93.42      12.19     84.05      10.0％
     92/8        13.36     92.11      11.90     82.05      10.9％
     100/0       10.04     69.22      10.04     69.22      0.0％
     42/58       14.30     98.60      13.00     89.63      9.1％
     41/59       14.27     98.39      12.82     88.39      10.2％
     0/100       10.05     69.29      10.05     69.29      0.0％
C4F9OCH3/3-甲基戊烷(50.5℃)
     72.3/27.7   14.71     101.42     14.71     101.42     0.0％
     90/10       13.95     96.18      13.05     89.98      6.5％
     95/5        12.94     89.22      11.73     80.88      9.4％
     99/1        11.28     77.77      11.28     77.77      0.0％
     100/0       10.66     73.50      10.66     73.50      0.0％
     45/55       14.29     98.53      12.98     89.49      9.2％
     44/56       14.27     98.39      12.79     88.18      10.4％
     0/100       9.65      66.53      9.65      66.53      0.0％
C4F9OCH3/正戊烷(32.4℃)
     40.4/59.6   14.68     101.22     14.68     101.22     0.0％
     20/80       14.49     99.91      14.16     97.63      2.3％
     10/90       14.15     97.56      13.67     94.25      3.4％
     1/99        13.51     93.15      13.42     92.53      0.7％
     0/100       13.41     92.46      13.41     92.46      0.0％
     60/40       14.52     100.11     14.23     98.11      2.0％
     73/27       14.07     97.01      12.80     88.25      9.0％
     74/26       14.01     96.60      12.60     86.87      10.1％
     100/0       5.47      37.71      5.47      37.71      0.0％
该结果显示出对于本发明组合物来说，原始组合物和除去50wt％后所剩组合物之间蒸汽压的差值小于约10％。这表明本发明组合物是共沸或近共沸的。
实施例2
形成压力的端速
端速可以通过形成使用离心压缩机的制冷设备的一些基本关系而评估。理想地，叶轮所给予气体的扭矩定义为
T＝m＊(v2＊r2-v1＊r1)          等式1
其中，
T＝扭矩，牛顿-米
m＝质量流率，kg/秒
v2＝离开叶轮的制冷剂的切向速度(端速)，m/秒
r2＝叶轮出口的半径，米
v1＝进入叶轮的制冷剂的切向速度，m/秒
r1＝叶轮入口的半径，米。
假定制冷剂在基本轴向的方向上进入叶轮，则速度的切向分量v1＝0，因此
T＝m＊v2＊r2                  等式2。
轴处所需的功率是扭矩和旋转速度的乘积
P＝T＊ω                      等式3
其中
P＝功率，W
ω＝角速度，弧度/秒
因此，
P＝T*w＝m＊v2＊r2＊ω         等式4
在低制冷剂流速时，叶轮端速和制冷剂切向速度是几乎相同的；因此
r2＊ω＝v2                    等式5，以及
P＝m＊v2＊v2                 等式6。
理想功率的其它表达式是质量流率和等熵压缩功的乘积，
P＝m*Hj＊(1000J/kJ)          等式7
其中，
Hj＝制冷剂从蒸发条件下的饱和蒸汽压到饱和的冷凝条件的焓之间的差值，kJ/kg。
结合表达式等式6和等式7得到，
v2＊v2＝1000＊Hj                等式8。
虽然等式8是基于某些基本的假设，但是其提供了叶轮端速的有效评估并且提供了用于比较制冷剂端速的重要方法。
下表显示了本发明对于1，2，2-三氯三氟乙烷(CFC-113)和3-乙基戊烷所计算出的理论端速。假定用于比较的条件是：
蒸发器温度               40.0℉(4.4℃)
冷凝器温度               110℉(43.3℃)
液体过冷温度             10.0℉(5.5℃)
返回气温度               75.0℉(23.8℃)
压缩机效率为             70％
这些是小型涡轮式离心压缩机运行的典型条件。
表6
Figure A200580021308D00361
该实施例显示了本发明化合物端速约为CFC-113的+/-35％并且是在改变压缩机设计最少情况下的CFC-113的有效替代物。最优选的组合物端速约为CFC-113的+/-15％。
实施例3
性能数据
下表显示了各种制冷剂与CFC-113相比的性能。这些数据基于下列条件，
蒸发器温度           40.0℉(4.4℃)
冷凝器温度           110.0℉(43.3)
过冷温度             10.0℉(5.5℃)
返回气温度           75.0℉(23.8℃)
压缩机效率为         70％。
表7
 
组合物 wt％C4F9OCH3 wt％B 蒸发器压力(Psia) 蒸发器压力(kPa) 冷凝器压力(Psia) 冷凝器压力(kPa) 组合物排出温度(F) 组合物排出温度(C) COP 功率(Btu/min) 功率(kw)
CFC-113 2.7 19 12.8 88 156.3 69.1 14.8 4.18 0.26
C4F9OCH3加B：
环己烷 87.6 12.4 1.7 12 8.9 62 134.0 56.7 3.98 10.7 0.19
环戊烷 51.3 48.7 3.0 21 13.7 94 145.7 63.2 4.13 18.0 0.32
2，2-二甲基丁烷 57.7 42.3 3.4 24 15.1 104 132.5 55.8 3.95 19.0 0.33
2，3-二甲基丁烷 66.7 33.3 2.7 19 12.8 88 132.1 55.6 3.94 15.7 0.28
2，3-二甲基戊烷 91.8 8.2 1.6 11 8.6 59 131.5 55.3 3.93 10.0 0.17
3-乙基戊烷 94.5 5.5 1.5 10 8.3 57 131.5 55.3 3.94 9.6 0.17
正庚烷 96.6 3.4 1.5 10 8.2 56 131.5 55.3 3.94 9.4 0.16
2-甲基丁烷 34.7 65.3 6.6 45 26.0 179 141.3 60.7 4.03 34.6 0.61
甲基环戊烷 80.1 19.9 2.0 13 10.0 69 135.1 57.3 3.99 12.1 0.21
2-甲基己烷 91.9 8.1 1.6 11 8.6 59 131.4 55.2 3.93 10.0 0.18
3-甲基己烷 92.4 7.6 1.6 11 8.5 59 131.4 55.2 3.93 9.9 0.17
2-甲基戊烷 69.2 30.8 2.5 18 12.2 84 134.3 56.8 3.97 15.1 0.26
3-甲基戊烷 72.3 27.7 2.3 16 11.4 79 134.3 56.8 3.97 14.0 0.25
正戊烷 40.4 59.6 5.0 34 21.0 145 145.0 62.8 4.08 27.9 0.49
这些数据显示了本发明组合物具有近似于CFC-113的蒸发器和冷凝器压力。某些组合物还具有比CFC-113更高的功率或能效。

Claims (22)

1.一种制冷剂或传热流体组合物，其包括C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
3-乙基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
2.一种制冷剂或传热流体组合物，其适合用于使用(i)离心压缩机或(ii)多级离心压缩机或(iii)单板或单程热交换器的制冷装置或空调装置，所述组合物包括C4F9OCH3和至少一种烃，所述烃选自：
环己烷；
环戊烷；
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2，3-二甲基戊烷；
3-乙基戊烷；
正庚烷；
2-甲基丁烷；
甲基环戊烷；
2-甲基己烷；
3-甲基己烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；和
正戊烷。
3.一种共沸或近共沸组合物，其包括：
约1-87wt％C4F9OCH3和约99-13wt％环戊烷；
约27-82wt％C4F9OCH3和约73-18wt％2，2-二甲基丁烷；
约39-88wt％C4F9OCH3和约61-12wt％2，3-二甲基丁烷；
约65-99wt％C4F9OCH3和约35-1wt％2，3-二甲基戊烷；
约68-99wt％C4F9OCH3和约32-1wt％3-乙基戊烷；
约1-70wt％C4F9OCH3和约99-30wt％2-甲基丁烷；
约51-99wt％C4F9OCH3和约49-1wt％甲基环戊烷；
约65-99wt％C4F9OCH3和约35-1wt％2-甲基己烷；
约66-99wt％C4F9OCH3和约34-1wt％3-甲基己烷；
约42-91wt％C4F9OCH3和约58-9wt％2-甲基戊烷；
约45-99wt％C4F9OCH3和约55-1wt％3-甲基戊烷；
约1-73wt％C4F9OCH3和约99-27wt％正戊烷。
4.一种共沸组合物，其包括：
51.3wt％C4F9OCH3和48.7wt％环戊烷，并且在约45.3℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
57.7wt％C4F9OCH3和42.3wt％2，2-二甲基丁烷，并且在约42.5℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
66.7wt％C4F9OCH3和33.3wt％2，3-二甲基丁烷，并且在约47.5℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
91.8wt％C4F9OCH3和8.2wt％2，3-二甲基戊烷，并且在约58.7℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
94.5wt％C4F9OCH3和5.5wt％3-乙基戊烷，并且在约59.4℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
34.7wt％C4F9OCH3和65.3wt％2-甲基丁烷，并且在约25.8℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
80.1wt％C4F9OCH3和19.9wt％甲基环戊烷，并且在约54.7℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
91.9wt％C4F9OCH3和8.1wt％2-甲基己烷，并且在约58.5℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
92.4wt％C4F9OCH3和7.6wt％3-甲基己烷，并且在约58.8℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
69.2wt％C4F9OCH3和30.8wt％2-甲基戊烷，并且在约48.8℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
72.3wt％C4F9OCH3和27.7wt％3-甲基戊烷，并且在约50.5℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压；
40.4wt％C4F9OCH3和59.6wt％正戊烷，并且在约32.4℃的温度下具有约14.7psia(101kPa)的蒸汽压。
5.一种制冷的方法，所述方法包括在要冷却的物体附近蒸发权利要求1、2、3或4的组合物，然后冷凝所述组合物。
6.一种制热的方法，所述方法包括在要加热的物体附近冷凝权利要求1、2、3或4的组合物，然后蒸发所述组合物。
7.一种使用权利要求1、2、3或4的组合物传热的方法，所述方法包括将所述组合物从热源传送至散热器。
8.权利要求1的组合物，其进一步包括至少一种紫外荧光染料，所述紫外荧光染料选自萘二甲酰亚胺、二萘嵌苯、香豆素、蒽、菲(phenanthracenes)、呫吨、噻吨、苯并夹氧杂蒽、荧光素及其衍生物。
9.权利要求8的组合物，其进一步包括至少一种增溶剂，所述增溶剂选自烃、二甲醚、聚亚氧烷基二醇醚、酰胺、酮、腈、含氯烃、酯、内酯、芳基醚、氟代醚和1，1，1-三氟代烷；并且其中制冷剂或传热流体不可以是和增溶剂相同的化合物。
10.权利要求9的组合物，其中所述增溶剂选自：
a)由式R1[(OR2)xOR3]y表示的聚亚氧烷基二醇醚，其中：x是1-3的整数；y是1-4的整数；R1选自氢和具有1-6个碳原子以及y个键合位置的脂族烃基；R2选自具有2-4个碳原子的脂族亚烃基；R3选自氢和具有1-6个碳原子的脂族和脂环族烃基；R1和R3的至少一个选自所述烃基；且其中所述聚亚氧烷基二醇醚分子量约为100-300原子质量单位；
b)由式R1CONR2R3和环-[R4CON(R5)-]表示的酰胺，其中R1、R2、R3和R5独立地选自具有1-12个碳原子的脂族和脂环族烃基和至多一个具有6-12个碳原子的芳基；R4选自具有3-12个碳原子的脂族亚烃基；并且其中所述酰胺分子量约为100-300原子质量单位；
c)由式R1COR2表示的酮，其中R1和R2独立地选自具有1-12个碳原子的脂族、脂环族和芳族烃基；并且其中所述酮的分子量约为70-300原子质量单位；
d)由式R1CN表示的腈，其中式中R1选自具有5-12个碳原子的脂族、脂环族或芳族烃基，并且其中所述腈的分子量约为90-200原子质量单位；
e)由式RClx表示的含氯烃，其中：x选自1或2的整数；R选自具有1-12个碳原子的脂族和脂环族烃基；并且其中所述含氯烃的分子量约为100-200原子质量单位；
f)由式R1OR2表示的芳基醚，其中：R1选自具有6-12个碳原子的芳族烃基；R2选自具有1-4个碳原子的脂族烃基；并且其中所述芳基醚的分子量约为100-150原子质量单位；
g)由式CF3R1表示的1，1，1-三氟代烷，其中R1选自具有约5-15个碳原子的脂族和脂环族烃基；
h)由式R1OCF2CF2H表示的氟代醚，其中R1选自具有约5-15个碳原子的脂族和脂环族烃基；或其中所述氟代醚衍生自氟烯烃和多元醇，其中所述氟烯烃是CF2＝CXY型的，其中X是氢、氯或氟，Y是氯、氟、CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7；所述多元醇是线状或枝状的，其中所述线状多元醇是HOCH2(CHOH)x(CRR’)yCH2OH型的，其中R和R’是氢、CH3或C2H5，x是0-4的整数，y是0-3的整数，并且z是0或1，并且所述枝状多元醇是C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w型的，其中R可以是氢、CH3或C2H5，m是0-3的整数，t和u是0或1，v和w是0-4的整数，并且其中t+u+v+w＝4；
i)由结构[B]、[C]和[D]表示的内酯：
Figure A200580021308C00061
其中R1-R8独立地选自氢，线状、枝状、环状、二环状的饱和和不饱和的烃基；并且分子量约为100-300原子质量单位；和
j)由式R1CO2R2表示的酯，其中R1和R2独立地选自线状和环状、饱和和不饱和的烷基和芳基；并且其中所述酯分子量约为80-550原子质量单位。
11.一种将紫外荧光染料引入压缩制冷或空调装置中的方法，所述方法包括在增溶剂存在下将紫外荧光染料溶解于权利要求1、2、3或4的组合物中，并将该结合物引入压缩制冷或空调装置中。
12.一种将紫外荧光染料溶解于权利要求1、2、3或4的组合物中的方法，所述方法包括在增溶剂存在下将紫外荧光染料和所述组合物接触。
13.一种检测渗漏的方法，所述方法包括提供一个压缩制冷装置或空调装置，将权利要求8或9的组合物引入所述装置中，并提供一种用于检测所述装置附近的所述组合物的合适工具。
14.一种制冷的方法，所述方法包括：在要冷却物体附近蒸发权利要求8的组合物的制冷剂或传热流体组分，然后冷凝所述制冷剂或传热流体组分。
15.一种制热的方法，所述方法包括：在要加热物体附近冷凝权利要求8的组合物的制冷剂或传热流体组分，然后蒸发所述制冷剂或传热流体组分。
16.权利要求1、2、3或4的组合物，其进一步包括一种稳定剂、除水剂或气味掩蔽剂。
17.权利要求16的组合物，其中所述稳定剂选自硝基甲烷、受阻酚、羟胺、硫醇化合物、亚磷酸酯和内酯。
18.一种使用权利要求1、2、3或4的组合物的方法，其中所述方法包括在使用多级离心压缩机的制冷或空调装置中制冷或制热。
19.权利要求18的方法，其中所述多级离心压缩机是两级离心压缩机。
20.权利要求16的组合物，其中所述除水剂是原酸酯。
21.一种制冷的方法，其包括在由发动机废气驱动的涡轮提供动力的微型离心压缩机中压缩权利要求1、2、3或4的组合物；冷凝所述组合物；然后在要冷却的物体附近蒸发所述组合物。
22.一种制冷的方法，其包括在由具有成比例皮带传动的变速轮驱动装置提供动力的微型离心压缩机中压缩权利要求1、2、3或4的组合物；冷凝所述组合物；然后在要冷却的物体附近蒸发所述组合物。
23.一种在现有的制冷装置或空调装置中替代CFC-113的方法，所述方法包括提供权利要求1、2、3或4的组合物作为替代物。
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