CN107674651A - 一种可提高制冷设备能效的制冷剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种可提高制冷设备能效的制冷剂，含有质量百分比为0.005％‑0.15％的纳米粒子，纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料。一种可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将容器中的配方量的制冷剂冷却至液相，得到液相制冷剂；步骤二，将配方量的纳米粒子添加在步骤一中的液相制冷剂中，得到纳米粒子液相制冷剂；步骤三，将配方量的分散剂添加在步骤二中的纳米粒子液相制冷剂中，得到混合制冷剂，纳米粒子与分散剂的质量比为1:(0.1‑10)；步骤四，将步骤三中装有混合制冷剂的容器密封后，进行预定时间的超声振荡，得到石墨烯制冷剂。因为制冷剂含有纳米石墨烯材料，因此可以有效增强制冷剂的热导率以及蒸发器的换热作用，提升了制冷系统的性能。

Description

一种可提高制冷设备能效的制冷剂及制备方法
技术领域
本发明属于制冷领域，具体涉及一种制冷剂及制备方法。
背景技术
随着传统能源的消耗，如何尽可能降低能源的消耗成为人类的头等大事。研究表明，全世界能源的消耗大部分来自于建筑业的消耗，而其中暖通空调、冰箱等制冷设备对能源的消耗又占了其中65％。在这样的背景下，尽可能减少制冷设备对能源的消耗具有很重大的意义。
专利号为CN102679603A(一种节能冰箱)提供了一种纳米粒子运用到冰箱中的方式，其应用方式为：一种节能冰箱，包括依次连接成回路的压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器，冷凝器与毛细管之间串接有纳米材料充注球，充注球内装有经过表面改性的无团聚纳米材料。充注球内的纳米材料为改性纳米Ti02、A1203、Cu、CuO或碳纳米管，其粒径为10-50nm。在运行过程中，充注球3中的纳米粉体随制冷剂流体进入循环系统，随制冷剂一起不断循环流动并逐渐混合均匀。
石墨烯(Graphene)是一种新型纳米粒子，石墨烯及氧化石墨烯纳米材料及其改性材料具有相当高的层面导热系数，例如石墨烯的导热系数达到石墨烯的导热系数高达5.30×103W·m-1·K-1,此外,石墨烯形态较简单(片状),在液体介质中的分散相对要容易得多,由石墨烯制成的纳米流体具有高的导热系数和更好的稳定性。并且石墨烯具有优良的化学稳定性,由石墨烯制成的纳米流体在应用时应该化学稳定性好、运行阻力小、对管壁的摩擦小。研究表明，将石墨烯加入制冷剂中制备成为稳定的石墨烯制冷剂，将其应用到制冷设备中可有效降低制冷设备的能耗。在制冷循环中纳米粒子随着制冷剂进入制冷循环中，增加了制冷剂的热导率，从而增强制冷剂在制冷循环中的换热效果，提高了蒸发器、冷凝器换热性能。
现有技术未见添加石墨烯、氧化石墨烯、改性石墨烯、改性氧化石墨烯纳米材料的制冷剂应用于制冷系统中。
发明内容
为了减少制冷设备对能源的消耗，本发明提供了一种添加石墨烯、氧化石墨烯材料的可提高制冷设备能效的制冷剂及制备方法。
本发明提供了一种可提高制冷设备能效的制冷剂，具有这样的特征：含有质量百分比为0.005％-0.15％的纳米粒子，其中，纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料。
在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：其中，还含有质量百分比为0.005％-0.15％的分散剂，分散剂为亲水亲油平衡值HLB在1-6之间的非离子型分散剂。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：其中，纳米粒子与分散剂质量比为1:(0.1-10)。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：其中，分散剂为SPAN85、SPAN80、KH570以及TWEEN-60中的任意一种或多种的混合物。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：其中，纳米粒子为片状结构，片层厚度为纳米级别，纳米粒子为石墨烯，分散剂为SPAN85。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：含有质量百分比为0.15％的石墨烯和质量百分比为0.15％的SPAN85。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂中，还可以具有这样的特征：含有质量百分比为0.15％的石墨烯和质量百分比为0.15％的SPAN85以及质量百分比为0.01％的硬脂酸。
本发明提供了一种可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将容器中的配方量的制冷剂冷却至液相，得到液相制冷剂；
步骤二，将配方量的纳米粒子添加在步骤一中的液相制冷剂中，得到纳米粒子液相制冷剂；
步骤三，将配方量的分散剂添加在步骤二中的纳米粒子液相制冷剂中，得到混合制冷剂，纳米粒子与分散剂的质量比为1:(0.1-10)；
步骤四，将步骤三中装有混合制冷剂的容器密封后，进行预定时间的超声振荡，得到石墨烯制冷剂。
在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，容器为钢瓶。
另外，在本发明提供的可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中采用液氮对制冷剂进行冷却。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂，因为该制冷剂中含有质量百分比为0.005％-0.15％的纳米粒子，其中，纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料。
因为本发明所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂含有纳米石墨烯材料，氧化石墨烯纳米材料具有相当高的层面导热系数，纳米粒子为片状结构，片层厚度为纳米级别，纳米粒子在液体制冷剂中的分散相对要容易得多,由石墨烯制成的制冷剂具有高的导热系数和更好的稳定性，所以本发明所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂可以有效改善制冷剂的热导率，增强制冷剂在制冷循环中的换热效果，从而提高了蒸发器、冷凝器换热性能。
附图说明
图1是本发明的实施例中石墨烯制冷剂的制备流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的可提高制冷设备能效的冷冻机油及制备方法作具体阐述。
实施例一
图1是本发明的实施例中石墨烯制冷剂的制备流程示意图。
如图1所示，将石墨烯纳米粒子按浓度比例加入到配方量的制冷剂中，再加入分散剂，经超声振荡后得到稳定状态的石墨烯制冷剂。
本发明的可提高制冷设备能效的制冷剂，包括以下质量百分比的组分：制冷剂99.7％-99.91％，纳米粒子0.005％-0.15％，分散剂0.005％-0.15％。
组分中的制冷剂为适用于制冷系统中的制冷剂，包括R600a、R22、R32、R134a以及R410a等，实施例中制冷剂的牌号为R600a，纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料，纳米粒子为片状结构，片层厚度为纳米级别；分散剂为亲水亲油平衡值HLB在1-6之间的非离子型分散剂，分散剂为SPAN85、SPAN80、KH570以及TWEEN-60中的任意一种或多种的混合物，其中，分散剂优选SPAN85，纳米粒子优选石墨烯，纳米粒子与分散剂质量比为1:(0.1-10)。石墨烯纳米材料在制冷剂中的质量百分比为0.005％-0.15％。
本发明的可提高制冷设备能效的石墨烯纳米制冷剂优选含有质量百分比为0.15％的石墨烯和质量百分比为0.15％的SPAN85。
实施例二
本发明的可提高制冷设备能效的制冷剂，包括以下质量百分比的组分：制冷剂99.165％-99.375％，纳米粒子0.005％-0.15％，分散剂0.005％-0.15％，硬脂酸0.01％。
本发明的可提高制冷设备能效的石墨烯纳米制冷剂优选含有质量百分比为0.15％的石墨烯、质量百分比为0.15％的SPAN85以及质量百分比为0.01％的硬脂酸。本发明的的石墨烯纳米制冷剂能够增强在制冷循环中的换热效果，从而提高了蒸发器、冷凝器的换热性能。
具体制备方法
实施例三
步骤一，采用液氮将钢瓶容器中的100g制冷剂冷却至液相，得到
液相制冷剂；
步骤二，将150mg的纳米粒子石墨烯添加在步骤一中的液相制冷剂中，得到纳米粒子液相制冷剂；
步骤三，将150mg分散剂SPAN85添加在步骤二中的纳米粒子液相制冷剂中，得到混合制冷剂，纳米粒子与分散剂的质量比为1:1；
步骤四，将步骤三中装有混合制冷剂的钢瓶容器密封后，进行2小时的超声振荡后，得到石墨烯制冷剂。
实施例四
将配置好的石墨烯制冷剂注入压缩机型号为EHY80的冰箱中进行冰箱性能试验。
本发明将质量分数为0.15％的石墨烯制冷剂充入冰箱中做实验。实验结果如表一显示，使用石墨烯制冷剂后，冰箱性能得到较大提升，节能效果明显，与无添加石墨烯的制冷剂相比可节能约15％。
表一为冰箱耗电量对比实验数据。
表一冰箱耗电量对比
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂，因为该制冷剂中含有质量百分比为0.005％-0.15％的纳米粒子，其中，纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料。
因为本发明所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂含有纳米石墨烯材料，氧化石墨烯纳米材料具有相当高的层面导热系数，纳米粒子为片状结构，片层厚度为纳米级别，纳米粒子在液体制冷剂中的分散相对要容易得多,由石墨烯制成的制冷剂具有高的导热系数和更好的稳定性，所以本发明所涉及的可提高制冷设备能效的制冷剂可以有效改善制冷剂的热导率，增强制冷剂在制冷循环中的换热效果，从而提高了蒸发器、冷凝器换热性能。
另外，分散剂为SPAN85，在制冷剂中，SPAN85具有对石墨烯更好的溶解扩散作用。
进一步地，采用液氮进行对制冷剂进行冷却来制备石墨烯制冷剂，具有方便，快捷成本低的优点。
进一步地，本实施例的可提高制冷设备能效的石墨烯纳米制冷剂优选含有质量百分比为0.15％的石墨烯、质量百分比为0.15％的SPAN85以及质量百分比为0.01％的硬脂酸。该石墨烯纳米制冷剂能够增强在制冷循环中的换热效果，从而提高了蒸发器、冷凝器的换热性能。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
含有质量百分比为0.005％-0.15％的纳米粒子，
其中，所述纳米粒子为石墨烯或氧化石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
其中，还含有质量百分比为0.005％-0.15％的分散剂，所述分散剂为亲水亲油平衡值HLB在1-6之间的非离子型分散剂。
3.根据权利要求2所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
其中，所述纳米粒子与所述分散剂质量比为1:(0.1-10)。
4.根据权利要求2所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
其中，所述分散剂为SPAN85、SPAN80、KH570以及TWEEN-60中的任意一种或多种的混合物。
5.根据权利要求4所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
其中，所述纳米粒子呈片层厚度为纳米级别的片状结构，
所述纳米粒子为石墨烯，所述分散剂为SPAN85。
6.根据权利要求5所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
含有质量百分比为0.15％的石墨烯和质量百分比为0.15％的SPAN85。
7.根据权利要求6所述的可提高制冷设备能效的制冷剂，其特征在于：
含有质量百分比为0.15％的石墨烯和质量百分比为0.15％的SPAN85以及质量百分比为0.01％的硬脂酸。
8.一种可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将容器中的配方量的制冷剂冷却至液相，得到液相制冷剂；
步骤二，将配方量的纳米粒子添加在步骤一中的液相制冷剂中，得到纳米粒子液相制冷剂；
步骤三，将配方量的分散剂添加在步骤二中的纳米粒子液相制冷剂中，得到混合制冷剂，所述纳米粒子与所述分散剂的质量比为1:(0.1-10)；
步骤四，将步骤三中装有混合制冷剂的容器密封后，进行预定时间的超声振荡，得到石墨烯制冷剂。
9.根据权利要求8所述的可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法，其特征在于：
其中，步骤一中，所述容器为钢瓶。
10.根据权利要求8或9所述的可提高制冷设备能效的制冷剂的制备方法，其特征在于：
其中，步骤一中采用液氮进行冷却。
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