CN109652021A - 一种新型环保制冷剂及其制备方法以及制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型环保制冷剂及其制备方法以及制冷系统，所述新型环保制冷剂包括以下质量份数的组分：丙烷45～65份、异丁烷35～55份、丙烯1～3份和六甲基硅油0.5～1份。本发明以丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油作为组成制冷剂的主要组分，所有组分均无毒无污染，既不会对臭氧层造成破坏，也不会造成温室效应，是一种非常环保的新型制冷剂，且其制冷性能更优于R22，可直接替代R22使用。
Description
技术领域
本发明涉及制冷系统技术领域，特别涉及一种新型环保制冷剂及其制备方法以及制冷系统。
背景技术
制冷剂，又称冷媒、致冷剂、雪种，是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质，这些物质通常以可逆的相变(如气-液相变)来增大功率，如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷机中的雪种等等。一般的蒸汽机在工作时，将蒸汽的热能释放出来，转化为机械能以产生原动力；而制冷机的雪种则用来将低温处的热量传动到高温处。
传统工业及生活中较常见的工作介质是部分卤代烃，尤其是氯氟烃，例如最为常用的制冷剂氟利昂-22(学名二氟一氯甲烷，代号R22)，其标准蒸发温度约为-41℃、凝固温度约为-160℃、冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3，被广泛应用于-40～-60℃的双级压缩或空调制冷系统中。但是，由于R22具有一定毒性，且在大气中存留的寿命很长，约为130年，导致容易破坏臭氧层，造成温室效应，不适宜于长期使用。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种新型环保制冷剂及其制备方法以及制冷系统，旨在提供一种非常环保的能够替代R22的新型制冷剂。
为实现上述目的，本发明提出一种新型环保制冷剂，包括以下质量份数的组分：
丙烷45～65份、异丁烷35～55份、丙烯1～3份和六甲基硅油0.5～1份。
优选地，所述丙烷为50～60份，所述异丁烷为40～50份，所述丙烯为1.5～2.5份，所述六甲基硅油为0.6～0.8份。
优选地，所述丙烷为55份，所述异丁烷为45份，所述丙烯为2份，所述六甲基硅油为0.7份。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上所述的新型环保制冷剂的制备方法，包括以下步骤：
使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态；
将丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油加入到呈负压状态的所述压力容器中进行物理混合，得到制冷剂。
优选地，使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态的步骤中：所述清洗试剂为丙烷。
优选地，使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态的步骤中：呈负压状态的所述压力容器内的真空度为0.05～0.08MPa。
优选地，将丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油加入到呈负压状态的所述压力容器中进行物理混合，得到制冷剂的步骤之后，还包括：
检测所述制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油的含量。
进一步地，本发明还提出一种制冷系统，所述制冷系统中使用的冷媒为如上所述的新型环保制冷剂。
优选地，所述制冷系统为冰箱、冷柜或冷库。
本发明提供的技术方案中，以丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油作为组成制冷剂的主要组分，所有组分均无毒无污染，既不会对臭氧层造成破坏，也不会造成温室效应，是一种非常环保的新型制冷剂，且其制冷性能更优于R22，可直接替代R22使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
现有技术中最为常用的制冷剂R22，其标准蒸发温度约为-41℃、凝固温度约为-160℃、冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3，广泛应用于冰箱、冰柜、冷库等制冷领域。但是，由于R22具有一定毒性，而且能耗高，更重要的是其在大气中存留的寿命很长，约为130年，导致容易破坏臭氧层，造成温室效应，所以不适宜于长期使用。鉴于此，本发明提出一种新型环保制冷剂，包括丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油，在本发明提供的所述新型环保制冷剂的一实施例中，所述种新型环保制冷剂，包括以下质量份数的组分：丙烷45～65份、异丁烷35～55份、丙烯1～3份和六甲基硅油0.5～1份，得到的制冷剂的制冷效果较佳。
本发明提供的技术方案中，以丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油作为组成制冷剂的主要组分，所有组分均无毒无污染，既不会对臭氧层造成破坏，也不会造成温室效应，是一种非常环保的新型制冷剂，且其制冷性能更优于R22，可直接替代R22使用。
在本实施例中，所述新型环保制冷剂中各组分的比例优选为：所述丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油的质量份数对应为50～60份、40～50份、1.5～2.5份和0.6～0.8份，在此配比范围内得到的制冷剂的制冷性能更佳。
进一步地，在本实施例中，所述新型环保制冷剂中各组分的比例更优选为：所述丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油的质量份数对应为55份、45份、2份和0.7份，在此配比范围内得到的制冷剂的制冷性能尤佳。
本实施例中提供的所述新型环保制冷剂的ODP为零，GWP约为3左右，既不会破坏臭氧层，又不会造成温室效应，所以是一种非常环保的制冷剂，而且该新型环保制冷剂的运行压力与R22基本一致且高压力略有降低，有效减少了压缩机的能耗，其制冷量可以达到R22的100％以上，而节能率可达到30％以上，同时，各组分原料均无毒无污染，对金属无腐蚀、水溶性小且与原R22系统的润滑油相容性好，可直接替代R22使用，十分方便，具有良好的市场前景。
基于上述新型环保制冷剂，本发明还提出一种如上所述的新型环保制冷剂的制备方法，通过在负压状态下对原料组分进行物理混合而制得所述新型环保制冷剂，在本发明提供的新型环保制冷剂的制备方法的一本实施例中，所述新型环保制冷剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态；
所述压力容器一般选择金属材质的容器，在对原材料进行混合之前，先使用清洗试剂对所述压力容器进行清洗，以排出所述压力容器内的空气，为制冷剂原材料的混合提供一个没有任何气体杂质的环境，保证制冷剂的纯度以及各组分的有效含量。在本实施例中，所述清洗试剂为丙烷，其纯度不低于99.99％为宜，既能有效排出所述压力容器内的空气，又能避免引入新的杂质，具体操作时可向所述压力容器中通入丙烷后，通过搅拌作用进行清洗，然后排出丙烷，直至清洗后排出的丙烷与清洗前通入的丙烷的纯度基本一致，说明清洗过程已经完成。更进一步地，所述清洗试剂的通入量为所述压力容器体积的4～5％。
清洗完成后，将所述压力容器通过抽真空的方法调节至内部呈负压状态，以使得用于清洗所述压力容器的清洗试剂基本被排空，而不会对制冷剂的精确配比造成影响。在本实施例中，呈负压状态的所述压力容器内的真空度为0.05～0.08MPa，易于实现又能达到排空所述清洗试剂的效果。
步骤S20、将丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油加入到呈负压状态的所述压力容器中进行物理混合，得到制冷剂。
将制冷剂的各原材料送入到呈负压状态的所述压力容器中后，其中的气体成分自主扩散而充分混合，而所述六甲基硅油则可以通过高速分散的形式与剩余的气体成分进行混合，或者以喷雾的形式送入到所示压力容器中进行混合，只需要使所述丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油在所述压力容器中充分混合均匀，即成功制得所述新型环保制冷剂。
在本发明提供的新型环保制冷剂的制备方法的另一实施例中，将所有原料组分在呈负压状态的压力容器中混合得到所述制冷剂后，还包括对得到的制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油各组分含量的检测，以保证最终制得的制冷剂中各组分的含量满足要求，如果检测到某一组分或某几种组分的含量偏低，尤其是其中的气体成分在加入到压力容器中时可能会出现少量泄露的情况，此时，可以根据含量检测结果及时补充含量偏低的组分，从而可以避免制得的制冷剂中组分含量不达标的问题。其中，检测所述制冷机中丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油的方法可通过气相色谱仪实现，具体操作方法可参照气相色谱仪的操作规程进行。
进一步地，本发明还提出一种制冷系统，所述制冷系统中使用的冷媒为如上所述的新型环保制冷剂。所述制冷系统既可以是空调，例如中央空调、热泵空调、家用空调等也可以是冷冻设备，例如冰箱、冰柜等，还可以是用于为生产车间提供固定温度的制冷机组，在本发明提供的制冷系统的一优选实施例中，所述制冷系统为冰箱、冷柜或冷库，所述新型环保制冷剂应用在冰箱、冰柜或冷库中时，其制冷效果更佳。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.05MPa的负压状态，然后将丙烷55kg、异丁烷45kg、丙烯3kg和六甲基硅油0.7kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例2
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.06MPa的负压状态，然后将丙烷50kg、异丁烷50kg、丙烯1.5kg和六甲基硅油0.6kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例3
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.07MPa的负压状态，然后将丙烷60kg、异丁烷40kg、丙烯3kg和六甲基硅油0.8kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例4
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.08MPa的负压状态，然后将丙烷45kg、异丁烷55kg、丙烯1kg和六甲基硅油0.5kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例5
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.06MPa的负压状态，然后将丙烷65kg、异丁烷35kg、丙烯3kg和六甲基硅油1kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例6
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.08MPa的负压状态，然后将丙烷52kg、异丁烷48kg、丙烯1.8kg和六甲基硅油0.651kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例7
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.07MPa的负压状态，然后将丙烷57kg、异丁烷43kg、丙烯2.3kg和六甲基硅油0.75kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例8
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.06MPa的负压状态，然后将丙烷48kg、异丁烷52kg、丙烯2.8kg和六甲基硅油0.85kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
实施例9
使用丙烷清洁压力容器后，将压力容器抽真空至真空度为0.06MPa的负压状态，然后将丙烷63kg、异丁烷37kg、丙烯1.1kg和六甲基硅油0.9kg送入到该压力容器中，混合得到新型环保制冷剂。
以市售制冷剂R22作为对比例，测定各实施例和对比例的制冷剂的性能以及臭氧损耗潜值ODP和全球变暖潜值GWP，结果如下表1所示，其中，相对容积制冷量和节能率均是以R22为基准的对比值。
表1实施例和对比例的制冷效果以及ODP和GWP测定结果
由表1中的测定结果可知，本发明实施例制备的制冷剂的ODP为零，GWP约为3左右，既不会破坏臭氧层，又不会造成温室效应，所以是一种非常环保的制冷剂，而且该制冷剂的运行压力与R22基本一致且高压力略有降低，从而有效减少了压缩机的能耗，其制冷量可以达到R22的100％以上，而节能率可达到R22的30％以上，同时，各组分原料均无毒无污染，对金属无腐蚀、水溶性小且与原R22系统的润滑油相容性好，可直接替代R22使用，十分方便，具有良好的市场前景。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种新型环保制冷剂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
丙烷45～65份、异丁烷35～55份、丙烯1～3份和六甲基硅油0.5～1份。
2.如权利要求1所述的新型环保制冷剂，其特征在于，所述丙烷为50～60份，所述异丁烷为40～50份，所述丙烯为1.5～2.5份，所述六甲基硅油为0.6～0.8份。
3.如权利要求2所述的新型环保制冷剂，其特征在于，所述丙烷为55份，所述异丁烷为45份，所述丙烯为2份，所述六甲基硅油为0.7份。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的新型环保制冷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态；
将丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油加入到呈负压状态的所述压力容器中进行物理混合，得到制冷剂。
5.如权利要求4所述的新型环保制冷剂的制备方法，其特征在于，使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态的步骤中：所述清洗试剂为丙烷。
6.如权利要求4所述的新型环保制冷剂的制备方法，其特征在于，使用清洗试剂清洁压力容器后，将所述压力容器抽真空至呈负压状态的步骤中：呈负压状态的所述压力容器内的真空度为0.05～0.08MPa。
7.如权利要求4所述的新型环保制冷剂的制备方法，其特征在于，将丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油加入到呈负压状态的所述压力容器中进行物理混合，得到制冷剂的步骤之后，还包括：
检测所述制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和六甲基硅油的含量。
8.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统中使用的冷媒为如权利要求1至3任意一项所述的新型环保制冷剂。
9.如权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统为冰箱、冷柜或冷库。
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