CN101486893B

CN101486893B - 适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂

Info

Publication number: CN101486893B
Application number: CN2009101162549A
Authority: CN
Inventors: 王铁军; 江斌; 李彦军; 倪宜华; 赵鹏
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN101486893A

Abstract

适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂，其特征是采用三元非共沸混合制冷剂，由高温制冷剂R142b和中温制冷剂R134a及R152a组成，其质量百分比的组成为：R142b为10％～42％；R134a为0％～68％；R152a为10％～68％；杂质浓度≤0.20％。本发明混合制冷剂在使用时不需要改变原系统的结构与组成，调制方便、实施容易、温度适应性好，能使制冷空调装置在高温环境获得良好的工作性能和经济性能，在较宽的工作温度范围稳定和可靠工作；也适宜高温热泵系统使用。

Description

适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂

技术领域

本发明涉及制冷与空调技术领域，具体涉及在高温环境运行并具有20℃～90℃的较宽工作温度范围的制冷、空调以及高温热泵等蒸气压缩式制冷装置所使用的制冷工质。

背景技术

目前用于高温环境的制冷与空调装置或设备，其制冷系统通常采用单一的中温或高温制冷剂。受制冷剂热物理性质的限制，中温制冷剂，如R22、R134a，在环境温度高于75℃时，排气压力和排气温度过高、冷凝不完全或过冷度太小或不能实现冷凝，制冷系统工作效率过低或不能正常工作，运行的稳定性和可靠性难以保障，产品制造成本高及运行经济性不佳；高温制冷剂，如R142b，存在有容积制冷量太小，约为R134a的50％、系统体积过大、造价高的缺陷。在20℃～90℃的较宽温度范围内，采用上述单一中温或高温制冷剂方案的制冷系统都难以获得良好的热力性能和经济性能。

发明内容

本发明是为解决单一中温或高温制冷剂方案的制冷与空调系统在20℃～90℃的较宽温度范围内热力性能和经济性能不佳，工作的稳定性和可靠性不佳的问题，提供一种适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂，以适用于在高温环境运行并具有较宽工作温度范围的制冷与空调装置或设备，并能使之获得良好的工作性能和经济性能，而且不需要改变原制冷系统的结构与工作流程。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂的特点是：采用三元非共沸混合制冷剂，由高温制冷剂R142b和中温制冷剂R134a及R152a组成，其质量百分比的组成为：

R142b：10％～42％，

R134a：0％～68％，

R152a：10％～68％，

杂质浓度≤0.20％。

其中，R142b，即为：二氟一氯乙烷，分子式：CH₃CF₂CL；

R134a，即为：四氟乙烷，分子式：CH₂FCF₃；

R152a，即为：二氟乙烷，分子式：CH₃CHF₂。

高温制冷剂R142b属于HCFC_S类，具有临界温度高、临界压力较低的特点，可以有效降低制冷压缩机工作在高温时的排气温度和排气压力，有效改善制冷系统工作的稳定性和可靠性；但由于其容积制冷量小，臭氧耗损ODP和温室效应指标GWP相对较大，单一使用具有制冷系统庞大和环保性差之弊端。

中温制冷剂R134a和R152a同属于HFC_S类，热物理性质比较接近，可以互相替代；R152a制冷剂的容积制冷量相对较小而高温适应性略有改善；表征环保性质的ODP都为0，而后者的GWP(CO₂)极小，即R152a为环保制冷剂。虽然目前R152a使用的不普遍，为了应对温室效应，R152a有取代R134a的趋势。(相关物性参数见表1)

表1 几种制冷剂的相关物性参数

工质代号	相对分子质量	标准沸点/℃	临界温度/℃	临界压力/MPa	临界比体积/(L/kg)	ODP	GWP(CO₂)
								R142b	90.5	-9.8	137.1	4.12	2.297	0.065	1470
R134a	102.03	-26.1	101.1	4.06	1.95	0	875
								R152a	66.05	-25.0	113.5	4.492	2.741	0	105
R22	86.48	-40.76	96	4.974	1.907	0.055	1600

三元非共沸混合制冷剂是以R142b、R134a和R152a直接混合，再将均匀混合液充灌于高温制冷机中；或者按设定的量分别充灌于高温制冷机中。

本发明三元非共沸混合制冷剂能够确保制冷与空调装置或设备在温度高达90℃的环境中正常运行；在20℃～90℃的较宽温度范围能够可靠工作，具有良好的热力性能和经济性能；调制方便、易于实施。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明应用于工作在高温环境的制冷系统，在应用中不需要对原制冷系统的结构和流程进行改动，扩大其工作温度范围，外界环境温度最高可达90℃，提高制冷系统工作的稳定性、可靠性和工作效率。

2、本发明可用于对采用R134a、R22或其他中温制冷剂的制冷系统进行工质替代，扩大其高温工作范围，有效降低制冷压缩机的排气温度和排气压力，提高制冷系统工作的稳定性、可靠性以及工作效率。

3、本发明可用于对采用R142b或其他高温制冷剂的制冷系统进行工质替代，显著提高其容积制冷量，提高容积效率、能源效率，降低产品制造成本；并显著改善其在中温工况的工作性能，扩大其工作温度范围，减少制冷空调系统的体积和重量。

4、本发明有效改善高温制冷系统压缩机的工作状况，致使压缩机的吸、排气压力和温度适中，提高制冷系统容积制冷量和工作的可靠性。

具体实施方式

本实施例中，采用三元非共沸混合制冷剂，由高温制冷剂二氟一氯乙烷R142b(分子式：CH₃CF₂CL)和中温制冷剂四氟乙烷R134a(分子式：CH₂FCF₃)及二氟乙烷R152a(分子式：CH₃CHF₂)组成，其质量百分比的组成为：

R142b：10％～42％，

R134a：0％～68％，

R152a：10％～68％，

杂质浓度≤0.20％。

三元非共沸混合制冷剂是以R142b、R134a和R152a直接混合，再将均匀混合液充灌于高温制冷机中；或者按设定的质量比分别充灌于高温制冷机中。

三元非共沸混合制冷剂的配比具有随着R142b成份增加，排气压力和排气温度都下降的特性。当环境温度高时，为了提高系统的可靠性和稳定性，需要提高R142b的配比以降低排气压力和排气温度。

R134a与R152a热物理性质比较接近，可以互相替代，R152a的显著优势在于其环保性。R152a相对R134a的质量比增加，高温适应性有所改善，而容积制冷量相对略有减小。

三元非共沸混合制冷剂在具体应用中设定质量配比时，重点考察排气压力和排气温度指标及其限制(采用普通空调压缩机时，排气压力≤3.2MPa、排气温度≤125℃；采用高温压缩机时，排气压力≤3.2MPa、排气温度≤145℃)，增加R142b的质量成份，可有效降低排气压力和排气温度。

实施例1：

应用于钢厂等冶炼车间的行车空调，工作环境温度高达75℃左右，此时R142b和R134a、R152a的质量配比设定在3.2∶5.0∶1.8较佳；考虑到GWP指标的要求，可适当增加R152a的配比以减小温室效应，相比较为容积制冷量略有降低而排气压力小幅降低。

实施例2：

对于低品位热能回收利用的高温热泵系统，出水温度达100℃以上时，R142b和R134a、R152a的质量配比设定在4.0∶4.2∶1.8或相当的R134a、R152a总比例，热泵系统可以获得良好效果。

Claims

1.适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂，其特征是：

采用三元非共沸混合制冷剂，由高温制冷剂R142b和中温制冷剂R134a及R152a组成，其质量百分比的组成为：

R142b：32％～40％，

R134a：42％～50％，

R152a：18％，

杂质浓度≤0.20％。