CN109810674A - 一种替代R134a的新型制冷剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷低温技术领域，具体涉及一种替代R134a的新型制冷剂,由R1234yf，R161和R134a组成的三元混合物，该混合制冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100％，其中，所述R1234yf为1％～98％，R161为1％～98％，R134a为1％～98％。适用于冷水机组、家用制冷设备等固定式商业制冷系统，以及移动式空调系统。本发明具有明显的环保优势，可以尽快替代具较高GWP值的R134a制冷剂，对于我国在制冷低温领域环保制冷剂的发展，和加速高GWP值制冷剂的淘汰具有重要意义。

Description

一种替代R134a的新型制冷剂

技术领域

本发明属于制冷低温技术领域，具体涉及一种替代R134a的新型制冷剂,适用于冷水机组、 家用制冷设备等固定式商业制冷系统，以及移动式空调系统。

背景技术

全球变暖问题日趋严重，国际社会为此做出巨大努力。2016年10月15日全球170多个 国家在非洲卢旺达签订了具有法律约束力的《蒙特利尔议定书-基加利修正案》。该协议明确 给出了各国淘汰HFCs的时间表，其中中国将从2024年开始实施，承诺将快速减少HFCs产 量。该协议于2019年1月1日正式生效。R134a的ODP值虽然为0，对臭氧层无破坏作用， 但是其GWP值为1300，是基加利修正案列明的受控HFCs类工质，在未来也即将被淘汰。 所以寻找环保性能突出，综合性能优良的R134a替代制冷剂迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种替代R134a的新型制冷剂，适于固定式制冷设备或移动式制冷 系统，且具有更好的环保性能。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案是：一种替代R134a的新型制冷剂，由R1234yf (2,3,3,3-四氟丙烯)，R161(氟乙烷)和R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)组成的三元混合物，该混合制 冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100％，其中，所述R1234yf为1％～98％，R161为 1％～98％，R134a为1％～98％。

所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为20％～70％，R161(氟乙烷)为1％～70％， R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为10％～65％。

所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为30％～60％，R161(氟乙烷)为1％～30％， R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为20％～50％。

所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为60％，R161(氟乙烷)为10％，R134a (1,1,1,2-四氟乙烷)为30％。

综合比较替代制冷剂与R134a的热力学性能、环境性能等因素，本发明提出三元混合物 R1234yf/R161/R134a作为R134a制冷剂的替代物。

本发明环保制冷剂的制备方法是，将三种组元物质按其指定的质量配比在常温下进行物 理混合即可。

三种组元的基本物理性质如表1：

表1替代R134a的环保制冷剂中所含组元的基本参数

(Tb：正常沸点，Tc：临界温度，Pc：临界压力)

有益效果

本发明具有以下优点及有益效果：

1.具有ODP为零、GWP值明显低于R134a值，具有明显的环保优势；

2.相比R134a系统充灌量降低，间接的降低制冷剂泄露的不安全性；

3.新制冷剂的COP与R134a的COP接近，而单位容积制冷量有较大提高，性能优势较明显，具有节能减排的优势。

4.可直接应用于R134a的制冷系统，不需做过多部件的更换，或只做部分部件的更改即 可。

5.此项专利的取得可以尽快替代具较高GWP值的R134a制冷剂，对于我国在制冷低温领 域环保制冷剂的发展，和加速高GWP值制冷剂的淘汰具有重要意义。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域 的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制(注：部分实施例的配方具有一 定的可燃性)。

实施例1

取1％R1234yf、1％R161、98％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例2

取1％R1234yf、98％R161、1％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例3

取98％R1234yf、1％R161、1％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例4

取10％R1234yf、70％R161、20％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例5

取20％R1234yf、15％R161、65％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例6

取30％R1234yf、30％R161、40％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例7

取45％R1234yf、5％R161、50％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例8

取60％R1234yf、10％R161、30％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

实施例9

取70％R1234yf、20％R161、10％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。

上述9个实施例的有关参数指标如表2所示：

表2实施例1～9相对R134a充灌量及其与R134a的GWP值比较

	相对分子质量g/mol	相对R134a充灌量	GWP
				R134a	102.03	100％	1300
实施例1	101.00	98.99％	1274.05
				实施例2	48.60	47.63％	16.93
实施例3	112.37	110.13％	14.02
				实施例4	57.46	56.32％	262.9
实施例5	88.92	87.15％	845.8
				实施例6	78.17	76.61％	521.5
实施例7	101.14	99.13％	650.65
				实施例8	97.25	95.32％	391
实施例9	88.65	86.89％	131.5

所选取的设计工况为：中温工况，机组形式适用于所有形式(JB/T7666-1995)，取为： 蒸发温度＝-7℃，过热度＝25℃，冷凝温度＝43℃，过冷度＝5℃，计算时压缩机等熵效率为0.8。

理论计算分别使用上述实施例及R134a制冷剂在制冷系统中的循环性能参数，比较了其 中的性能参数：蒸发压力、冷凝压力、压比、压缩机排气温度、温度滑移、相对性能系数COP 和相对单位容积制冷量qv，如表3所示。

表3本发明9个实施例与R134a性能参数比较

结果表明：1.上述实施例的GWP值均低于R134a的GWP值，且优选比例混合物的GWP值可以低于530甚至更低，作为R134a的替代制冷剂在环保方面有明显的优势。2.通过制冷剂充灌量的比较发现，新制冷剂的充灌量相对于R134a较低，可相应的减少系统的制冷剂充灌量，一定程度地提高系统的安全性。3.另外通过性能参数的比较发现，新制冷剂的单位容积制冷量一定程度提升，而应用新制冷剂的整个系统的性能系数COP与使用R134a系统的COP接近，表明新制冷剂在性能角度上具备替代R134a的可行性。4.由计算结果还能看出，新制冷剂与R134a相比，除部分实施例外，大部分实施例的制冷剂饱和蒸发压力、冷凝压力和对应压比均与后者相差不大。上述实施例的压缩机的排气温度虽既有提高也有降低，但是 相差不大。所以从以上角度证明了采用直接灌注式替代方案的可行性。

制冷系统在以上设计工况下，并且在以上理论计算的优选比例范围内，单位容积制冷量 有明显提高，系统性能系数COP与R134a接近，而且系统充灌量有明显降低。突出优势是与 R134a相比，新制冷剂的GWP值可以明显降低。综上，本发明具有非常好的应用效果和发展 潜力。

尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方 式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发 明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的 具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种替代R134a的新型制冷剂，其特征在于，由R1234yf，R161和R134a组成的三元混合物，该混合制冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100％，

其中，所述R1234yf为1％～98％，R161为1％～98％，R134a为1％～98％。

2.根据权利要求1所述的一种替代R134a的新型制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂中,R1234yf为20％～70％，R161为1％～70％，R134a为10％～65％。

3.根据权利要求1或2所述的一种替代R134a的新型制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂中,R1234yf为30％～60％，R161为1％～30％，R134a为20％～50％。

4.根据权利要求3所述的一种替代R134a的新型制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂中,R1234yf为60％，R161为10％，R134a为30％。