CN104974717B - 一种环保节能型冰箱制冷剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低GWP（温室效应潜能）值、高效能冰箱制冷剂，包括1,1,1,2‑四氟乙烷(CF3CH2F，R134a),氟乙烷（C2H5F，R161）和二甲醚(C2H6O，DME)，其所占质量百分比为：1,1,1,2‑四氟乙烷：2%~15%；氟乙烷：0%~80%；二甲醚：5%~98%。该混合制冷剂的ODP为0,GWP值小于200，环保性能优异，且单位质量、COP（制冷性能系数）优于R12(二氯二氟甲烷，氟利昂)，单位容积制冷量与R12相当，滑移温度小同时具有与R12较为接近的蒸发和冷凝压力，具有替代成本低和节能环保等优点，可作为家用冰箱中R12的长期替代物。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保节能型冰箱制冷剂，具体涉及一种家用冰箱系统中，不破坏大气臭氧层（ODP为0）、温室效应极低且热力学性能优良的制冷剂混合物。
背景技术
制冷剂是制冷系统实现能量转化和利用的载体，其热力学性能的优劣对系统能量利用效率起至关重要的作用。近年来，臭氧层破坏和温室效应两大环境问题引发了全球性的关注。二氯二氟甲烷（CCl2F2，R12）作为一种曾经很长一段时间应用于冰箱制冷系统、具有较高制冷效率的制冷剂，由于含有氯原子而破环臭氧层，同时又具有较高的温室效应潜能，已经被禁止生产和使用。
新型环保节能工质要求具有更加优良的环境性能。首先，臭氧破坏潜能（ODP）为0，温室效应潜能（GWP）较小；其次，安全性能好，即可燃性较低或不可燃；第三，毒性小，符合国家相关规定；第四，热力学性能优良，具有较高的循环效率。一般地，已有的纯质制冷剂很难满足替代制冷剂的所有要求，混合制冷剂可能会集中各组元优势，形成满足环保、安全和性能等诸多要求的新型制冷剂。同时混合制冷剂使用成本低廉，有助于缓解我国应对淘汰CFCs和HCFCs类制冷剂和产业升级面临的压力。
但是，目前混合制冷剂的主元均为HFCs类物质，ODP值均为0，却具有较高的GWP值，不能作为长期替代制冷剂。公开号为CN101671544A的中国发明专利，提出了组元为R22、R142b和R21的混合制冷剂用于替代R12。该混合制冷剂所有组元均含有氯原子，其ODP值不为零，因此不能称为环保型制冷剂。公开号为CN1740262A的中国发明专利，提出了组元为R290、R600a和THT（四氢噻酚）的混合制冷剂，用于替代R12时的质量配比为：61%、38.5%和0.5%。其中组元R290和R600a均为易燃易爆物质且占有99.5%的质量比例，限制了混合制冷剂的充灌量。公开号为CN101307223A的中国发明专利提出组元为R134、R152a和R600a的混合制冷剂，其优化质量配比为1% ~ 25%、40% ~ 81%和18% ~ 35%。该制冷剂具有较小的冷凝、蒸发滑移温度，热力学性能略低于R12，但由于含有较大质量配比的R134a和R152a，而这两种制冷剂GWP均较高，因此环保性能较差。公开号为CN101003723A的中国发明专利公开了一种组元为R152a、R227ea和R125的混合制冷剂，三种组元均具有较高的GWP值，因此不具备较好的环保性能。
现有的文献中提出的制冷剂混合物往往存在GWP值偏高、或具有可燃性、或容积制冷量较小、或温度滑移较大等缺点，因此开发具有较高制冷性能、更好的与现有系统兼容性以及具有更佳环保性能的冰箱制冷剂显得尤为急迫。
发明内容
本发明旨在提供一种环保节能型冰箱制冷剂，该种制冷剂的环保性能和热力学性能接近或优于R12，可在使用R12的系统中不改变任何部件直接替代使用，是一种低替代成本的制冷剂。
本发明提供的一种环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料：
1,1,1,2-四氟乙烷：2% ~ 15%；
氟乙烷：0% ~ 80%；
二甲醚：5% ~98%；
其中各组元质量百分比和为100%。
作为一种优选方案，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料：
1,1,1,2-四氟乙烷：2% ~ 15%；
二甲醚：85% ~ 98%；
其中各组元质量百分比和为100%。
进一步地，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料：
1,1,1,2-四氟乙烷： 8% ~ 15%；
二甲醚： 85% ~ 92%；
其中各组元质量百分比和为100%。
作为另一种优选方案，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料：
1,1,1,2-四氟乙烷：8% ~ 15%；
氟乙烷：10% ~ 15%；
二甲醚：70% ~82%；
其中各组元质量百分比和为100%。
本发明提供了所述的制冷剂在家用冰箱中替代R12的应用。
本发明提供的混合制冷剂适合用于替代R12，尤其适合在家用冰箱中用于替代R12。当在在家用冰箱中用于替代R12时，所述家用冰箱系统可以不改变任何设备部件，直接充灌所述混合制冷剂以替代R12。
本发明的有益效果：
(1)环境性能优良，ODP值为0，GWP值小于200；
(2)添加阻燃成分1,1,1,2-四氟乙烷，可以削弱混合制冷剂的可燃性，提高安全性，增加制冷剂的充灌量；
(3)蒸发压力、冷凝压力、压比和单位容积制冷量等均与R12相当，温度滑移较小，COP值接近或优于R12；
(4)可以不改变设备任何部件的前提下，直接充灌于原使用R12的家用冰箱系统。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
本发明提供的环保节能型冰箱制冷剂，其制备方法是将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照其相应的质量配比在液相状态下进行物理混合。
上述组分中的1,1,1,2-四氟乙烷 (阻燃剂)，分子量为102.03 g·mol-1，标准沸点为-26.07℃，临界温度为101.06℃，临界压力为4.0593 MPa， GWP值为1300。
上述组分中的氟乙烷，分子量为46.06 g·mol-1，标准沸点为-34.55℃，临界温度为102.15℃，临界压力为5.091 MPa， GWP值为4。
上述组分中的二甲醚，其分子量为46.07g·mol-1，标准沸点为-24.78℃，临界温度为127.15℃，临界压力为5.337 MPa，GWP值为0。
下面列出几种实施例来说明本发明的具体实施过程，但本发明并非仅限于以下几种实施例，凡包含本发明组元和配比，以及与本发明中的混合制冷剂筛选思路和实施方式均属本发明保护范围。
实施例1：将1,1,1,2-四氟乙烷和二甲醚按照8∶92的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例2：将1,1,1,2-四氟乙烷和二甲醚按照10∶90的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例3：将1,1,1,2-四氟乙烷和二甲醚按照13∶87的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例4：将1,1,1,2-四氟乙烷和二甲醚按照15∶85的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例5：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照8∶10∶82的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例6：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照8∶15∶77的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例7：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11∶10∶79的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例8：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11∶15∶74的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例9：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15∶10∶75的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
实施例10：将1,1,1,2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15∶15∶70的质量百分比在液相状态下进行物理混合。
通过分析上述实施例，并与R12的性能做比较，可以发现本发明的特点和效果。下面通过具体数据来分析上述实施例与R12的环保性能和热力性能。
1、环保性能
表1比较了上述实施例与R12的环保性能。其中ODP值以R12作为基准值并取1.0；GWP值以CO2作为基准值，并取1.0。
表1环保性能比较
从表中的数据可以看出，本发明的ODP值均为0，且GWP值均小于200，与R12相比具有较为显著的环保性能。
2、温度滑移和热力性能
表2温度滑移表
从表中可见，各实施例的温度滑移均比较小，有利于提高家用冰箱系统的热力学性能。
本发明计算采用的家用冰箱标准工况为：蒸发温度-23.3 ℃，冷凝温度54.4 ℃，过热度11.1 ℃，过冷度5 ℃。在此工况下，对上述实施例进行热力学计算得到热力性能（蒸发压力p e、冷凝压力p con、压比π = p con/p e）和相对热力性能（相对COPR、相对单位质量制冷量q m、相对单位容积制冷量q v），并与R12的热力性能比较，见表3。相对热力性能是指各实施例热力性能与R12在上述工况下的热力性能的比值。
表3热工参数及热力性能的比较
可以看出，上述实施例的蒸发压力、冷凝压力以及压比均与R12较为接近；同时单位质量制冷量约为R12的2.7~2.9倍，单位容积制冷量与R12相当，且COP值均大于R12。
综合来看，本发明实施例中所得的混合制冷剂，具有优异的环保性能，较高的安全性和经济性，可以作为R12的长期替代制冷剂。
Claims (3)
1.一种环保节能型冰箱制冷剂，其特征在于：包括下列质量百分比的原料：
1,1,1,2-四氟乙烷：8% ~ 15%；
氟乙烷：10% ~ 15%；
二甲醚：70% ~82%；
其中各组元质量百分比和为100%。
2.一种权利要求1所述的环保节能型冰箱制冷剂在家用冰箱中替代R12的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述家用冰箱系统不改变任何设备部件，能直接充灌所述制冷剂以替代R12。
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| GR01 | Patent grant | ||
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