CN105733514B - 含有r13i1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质 - Google Patents
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Abstract
一种含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，是适用于循环温升中蒸发与冷凝温度差为60‑80℃，冷凝温度70‑120℃的中高温热泵的混合工质，所述混合工质是HC290、HFC134a、R13I1、HC600a和HFC245fa中的三组元物质按照压力从高到低的顺序组合。所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：HC290/HFC134a/R13I11‑10/20‑60/30‑79％，所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。本发明工质臭氧层破坏势为零，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合工质。特别是涉及一种含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
背景技术
热泵技术以消耗一部分高品位能(例如电能)为代价，通过热力循环，将不能直接利用的低品位热能(空气、土壤、地表水或浅层地下水中蕴含的热能，以及地热能、太阳能、工业余热等)的品位提升到可资利用的水平；系统的能效比(或性能系数--COP)一般高于3。只要COP>1/η(以常规热力发电为例，η为发电与输配电总效率)，应用热泵供热技术即可达到节约一次能源从而减小环境污染、减排CO2的目的；只要COP>2，应用热泵供热技术既可以替代电加热从而减少运行费用的目的。
为满足工业部门对较高供热温度、较低热源温度的应用要求，热泵技术正向大循环温升(循环温升超过60℃)、高温(冷凝温度为70～120℃)、高效(COP高)热泵方向发展。制约大循环温升、高温、高效热泵技术发展的关键问题之一，就是缺乏适合的循环工质。以往曾用作中高温热泵系统工质的物质，有CFC11、CFC12、CFC114等。它们均为CFCs类物质，其臭氧层破坏势(ODP)及温室效应势(GWP)都很大，发达国家已于1996年禁用，发展中国家已于2010年禁用。目前应用较多的空调-热泵系统，所用工质主要是HCFC22或其替代物R407C、R410A等，系统能够提供的循环温升在60℃以内、热水最高温度为60～70℃(再高将不仅循环性能恶化，还将因突破系统的压力和排温上限而造成事故)，无法提供更高温度水平的热能。开发环境友好、热力性能优良的新型工质，对大循环温升、高温、高效热泵技术的发展至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种专用于循环温升(蒸发冷凝温度差)60～80℃、冷凝温度70～120℃的中高温热泵系统的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
本发明所采用的技术方案是：一种含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，是适用于循环温升中蒸发与冷凝温度差为60-80℃，冷凝温度70-120℃的中高温热泵的混合工质，所述混合工质是HC290、HFC134a、R13I1、HC600a和HFC245fa中的三组元物质按照压力从高到低的顺序组合。
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
HC290/HFC134a/R13I1 1-10/20-60/30-79％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
HFC134a/R13I1/HC600a 1-20/70-98/1-10％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
R13I1/HC600a/HFC245fa 1-20/1-10/70-98％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
本发明的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，工质臭氧层破坏势为零，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用R22、R407C、R410A空调压缩机优化设计新工质中高温热泵系统，又可将新工质直接应用于原R22、R407C、R410A空调机组(R22系统要求更换润滑油)，将原空调机组转换为新工质大循环温升的中高温热泵机组。具有以下主要优点：
(1)环境性能：本发明的ODP为0，GWP较小，环境特性优良。
(2)热工参数：针对同一台HCFC22压缩机，在相同循环温升下，本发明在中高温热泵温度区间与HCFC22在常温热泵温度区间上工作的热工参数基本一致，详见具体实施例4，中高温热泵系统设计中可采用HCFC22或R407C、R410A的空调压缩机。
(3)循环性能：本发明在循环温升60℃、冷凝温度在80-120℃的热泵工况下，供热COP为2.8左右、单位容积制热量在3500kJ/m3左右，循环性能优良。在循环温升80℃、冷凝温度120℃的热泵工况下，供热COP为2左右、单位容积制热量在1800kJ/m3左右，循环性能优良。详见具体实施例4。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质做出详细说明。
本发明的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，采用了碳氢制冷剂、HFC制冷剂和阻燃制冷剂混合配比的方式。本发明充分利用了碳氢制冷剂价格低廉、易于获得、对金属不腐蚀、可与润滑油很好地互溶、传热性能好、热泵循环能效高的优点，加入高温阻燃制冷剂R13I可改善碳氢制冷剂的可燃性，HFC制冷剂因其臭氧层破坏势(ODP)为零，环境性能友好被广泛作为制冷剂的组分。
本发明的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，是适用于循环温升中蒸发与冷凝温度差为60-80℃，冷凝温度70-120℃的中高温热泵的混合工质，所述混合工质是由HC290、HFC134a、R13I1、HC600a和HFC245fa中的三组元物质按照压力从高到低的顺序组合。具体可以是：
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
HC290/HFC134a/R13I1 1-10/20-60/30-79％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
或是
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
HFC134a/R13I1/HC600a 1-20/70-98/1-10％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
或是
所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
R13I1/HC600a/HFC245fa 1-20/1-10/70-98％，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100％。
本发明的含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质的制备方法，是将上述各组分按其指定的质量配比在常温下进行物理混合即可。
上述各组分的基本参数如表1所示，可将本发明工质直接灌注于现有R22、R407C或R410A空调机组(有些工质要求更换润滑油)，将其转化为新工质的大循环温升、高温、高效的中高温热泵机组，且能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。
表1 大循环温升的中高温热泵混合工质中所含组元的基本参数
表中，Tb：正常沸点，℃；Tc：临界温度，℃；Pc：临界压力，MPa。
下面给出具体实例：
实例1
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：取5.0％HC290、60.0％HFC134a和35.0％R13I1。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
实例2
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：19.0％HFC134a、76.0％R13I1和5.0％HC600a。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
实例3
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：19.0％R13I1、5.0％HC600a和76.0％HFC245fa。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
实例4
实例1的热泵系统的设计工况取为：平均蒸发温度为20℃，平均冷凝温度为80℃，循环温升60℃。实例2的热泵系统的设计工况取为：平均蒸发温度为30℃，平均冷凝温度为90℃，循环温升60℃。实例3的热泵系统的设计工况分为60℃循环温升工况和80℃循环温升工况，60℃循环温升工况取为：平均蒸发温度为60℃，平均冷凝温度为120℃；80℃循环温升工况取为：平均蒸发温度为40℃，平均冷凝温度为120℃。选用某厂家R22压缩机，铭牌排气量为72.3m3/h，其他参数设置为吸气过热温度为3℃，过冷温度为2℃，压缩过程定熵效率为90％，电机效率85％，机械效率90％，余隙容积1％。根据循环计算，上述3个实施例的有关参数和循环性能指标如表2所示。
表2 有关参数和循环性能指标
实例5
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：取2.0％HC290、60.0％HFC134a和38.0％R13I1。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
将该工质直接灌注于现有R407C空调机组，将其转化为新工质的大循环温升的中高温热泵机组，经试验，适合作为循环温升(蒸发与冷凝温度差)60～80℃、冷凝温度为70～90℃的中高温热泵系统的制冷剂，且能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。另外该工质臭氧层破坏势为0，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用R22、R407C和R410A空调压缩机优化设计新工质大循环温升的中高温热泵机组，又可将新工质直接应用于原R22、R407C和R410A空调机组(R22系统要求更换润滑油)，将原空调机组转换为新工质大循环温升的中高温热泵机组。该机组可直接利用10～40℃左右的常温水源、地源外，可向用户提供70～90℃左右的热水。
实例6
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：取15.0％HFC134a、80.0％R13I1和5.0％HC600a。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
将该工质直接灌注于现有R410A空调机组，将其转化为新工质的大循环温升的中高温热泵机组，经试验，适合作为循环温升(蒸发与冷凝温度差)60～80℃、冷凝温度为70～100℃的中高温热泵系统的制冷剂，且能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。另外该工质臭氧层破坏势为0，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用R22、R407C和R410A空调压缩机优化设计新工质大循环温升的中高温热泵机组，又可将新工质直接应用于原R22、R407C和R410A空调机组(R22系统要求更换润滑油)，将原空调机组转换为新工质大循环温升的中高温热泵机组。该机组可直接利用10～40℃左右的常温水源、地源外，可向用户提供70～100℃左右的热水。
实例7
适用于大循环温升的中高温热泵混合工质，质量百分比的各组分为：取25.0％R13I1、5.0％HC600a和70.0％HFC245fa。
在常温下进行物理混合各组分后，作为适用于大循环温升的中高温热泵混合工质。
将R22空调机组内的制冷剂排出，矿物油替换为酯类油，并将该工质直接灌注于空调机组内，将其转化为新工质的大循环温升的中高温热泵机组，经试验，适合作为循环温升(蒸发与冷凝温度差)60～80℃、冷凝温度为70～120℃的中高温热泵系统的制冷剂，且能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。另外该工质臭氧层破坏势为0，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用R22、R407C和R410A空调压缩机优化设计新工质大循环温升的中高温热泵机组，又可将新工质直接应用于原R22、R407C和R410A空调机组(R22系统要求更换润滑油)，将原空调机组转换为新工质大循环温升的中高温热泵机组。该机组可直接利用30～60℃左右的地热尾水或工业余热，可向用户提供90～120℃左右的高温载热液体。
Claims (1)
1.一种含有R13I1且用于大循环温升的中高温热泵混合工质，其特征在于，是适用于循环温升中蒸发与冷凝温度差为60-80ºC，冷凝温度70-120 ºC的中高温热泵的混合工质，所述混合工质是HC290、HFC134a和R13I1按照压力从高到低的顺序组合，所述混合工质各组元物质组合的具体配比按质量百分数为：
HC290/HFC134a/R13I1 1-10/20-60/30-79%，
所述混合工质的各组元物质质量百分数之和为100%。
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| 《全卤代烃CF3I和CF4的阻燃能力实验》;孙尔雁;《低温工程》;20110415(第2期);表2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105733514A (zh) | 2016-07-06 |
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