CN110257015B - 混合工质及包含其的制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合工质及包含其的制冷装置。该混合工质包括三氟碘甲烷、丙烯、丙烷和第四组分，其中第四组分选自氟乙烷、反式‑1,3,3,3‑四氟丙烯、2,3,3,3‑四氟丙烯、1,1‑二氟乙烷和二甲醚组成的组中的一种或多种。上述混合工质中包含多种制冷剂，且通过发挥各制冷剂之间的协同作用，使得上述混合工质具有较低的GWP值，以及较高的容积制冷量和容积制热量。同时三氟碘甲烷还具有优异的阻燃性能，因而三氟碘甲烷的加入还能够削弱制冷剂的可燃性，进而提高混合制冷剂的安全性。采用上述混合工质进行制冷能够提升混合工质的容积制冷量和容积制热量，且制冷过程不会产生对环境不利的物质。

Description

混合工质及包含其的制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷剂领域，具体而言，涉及一种混合工质及包含其的制冷装置。
背景技术
目前广泛应用于制冷空调行业的氢氟烃类制冷剂(HFCs)因具有非常高的全球变暖潜能值(GWP)而面临着严苛的削减计划。同时欧盟汽车空调指令要求汽车空调制冷剂GWP不高于150，所以广泛应用于汽车空调的高GWP制冷剂R134a的替代已成为必然趋势，但目前尚未找到较为完美的替代方案。由于混合工质具有均衡制冷剂物性的特点，所以其在制冷剂替代方案中起着至关重要的作用，并成为国内外学者及企业的研究热点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种混合工质及包含其的制冷装置，以解决现有R134a制冷剂存在的GWP值较高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合工质，该混合工质包括三氟碘甲烷、丙烯、丙烷和第四组分，其中第四组分选自氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1,1-二氟乙烷和二甲醚组成的组中的一种或多种。
进一步地，按重量份计，混合工质还包括：8～73份三氟碘甲烷、2～50份丙烯、2～77份丙烷和2～80份第四组分。
进一步地，按重量份计，混合工质还包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷和2～38份第四组分。
进一步地，按重量份计，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及2～30份氟乙烷。
进一步地，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、5～40份丙烷及6～35份2,3,3,3-四氟丙烯。
进一步地，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及5～30份反式-1,3,3,3-四氟丙烯。
进一步地，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及3～35份1,1-二氟乙烷。
进一步地，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及2～30份二甲醚。
本申请的另一方面还提供了一种制冷装置，该制冷装置包括混合工质，其中，混合工质包括上述混合工质。
应用本发明的技术方案，上述混合工质中包含多种制冷剂，且通过发挥各制冷剂之间的协同作用，使得上述混合工质具有较低的GWP值(低于100)，以及较高的容积制冷量和容积制热量。同时三氟碘甲烷还具有优异的阻燃性能，因而三氟碘甲烷的加入还能够削弱制冷剂的可燃性，进而提高混合制冷剂的安全性。采用上述混合工质进行制冷能够提升混合工质的容积制冷量和容积制热量，并解决现有制冷剂(R134a)存在的低温制热不足的问题以及GWP值较高的问题。此外采用上述混合工质进行制冷过程不会产生对环境不利的物质，因而其还具有良好的环保性。在此基础上，上述混合工质具有GWP值低、容积制冷量和容积制热量较高及安全环保的优点。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的制冷剂存在的GWP值较高的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种混合工质，该混合工质包括三氟碘甲烷、丙烯、丙烷和第四组分，其中第四组分选自氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1,1-二氟乙烷和二甲醚组成的组中的一种或多种。
上述混合工质中包含多种制冷剂，且通过发挥各制冷剂之间的协同作用，使得上述混合工质具有较低的GWP值(低于100)，以及较高的容积制冷量和容积制热量。同时三氟碘甲烷还具有优异的阻燃性能，因而三氟碘甲烷的加入还能够削弱制冷剂的可燃性，进而提高混合制冷剂的安全性。采用上述混合工质进行制冷能够提升混合工质的容积制冷量和容积制热量，并解决现有制冷剂(R134a)存在的低温制热不足的问题以及GWP值较高的问题。此外采用上述混合工质进行制冷过程不会产生对环境不利的物质，因而其还具有良好的环保性。在此基础上，上述混合工质具有GWP值低、容积制冷量和容积制热量较高及安全环保的优点。
上述混合工质具有GWP值低、容积制冷量和容积制热量较高的优点。在一种优选的实施例中，按重量份计，上述混合工质还包括：8～73份三氟碘甲烷、2～50份丙烯、2～77份丙烷和2～80份第四组分。混合工质中各组分的用量包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高混合工质的综合性能。更优选地，按重量份计，上述混合工质还包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷和2～38份第四组分。
上述混合工质中，第四组分包括但不限于氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1,1-二氟乙烷和二甲醚组成的组中的一种或多种。由于上述几种组分的性能有所不同，为了进一步提高各组分的协同制冷和制热效果，可以对其用量进行进一步优化。
在一种优选的实施例中，按重量份计，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及2～30份氟乙烷。相比于其它范围，将氟乙烷与其它组分的用量限定在上述范围内有利于进一步提高含有氟乙烷的混合工质的容积制冷量和容积制热量。
在一种优选的实施例中，混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、5～40份丙烷及6～35份2,3,3,3-四氟丙烯。相比于其它范围，将2,3,3,3-四氟丙烯与其它组分的用量限定在上述范围内有利于进一步提高含有2,3,3,3-四氟丙烯的混合工质的容积制冷量和容积制热量。
在一种优选的实施例中混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及5～30份反式-1,3,3,3-四氟丙烯。相比于其它范围，将反式-1,3,3,3-四氟丙烯与其它组分的用量限定在上述范围内有利于进一步提高含有反式-1,3,3,3-四氟丙烯的混合工质的容积制冷量和容积制热量。
在一种优选的实施例中混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及3～35份1,1-二氟乙烷。相比于其它范围，将1,1-二氟乙烷与其它组分的用量限定在上述范围内有利于进一步提高含有1,1-二氟乙烷的混合工质的容积制冷量和容积制热量。
在一种优选的实施例中混合工质包括：40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及2～30份二甲醚。相比于其它范围，将二甲醚与其它组分的用量限定在上述范围内有利于进一步提高含有二甲醚的混合工质的容积制冷量和容积制热量。
本申请的另一方面还提供了一种制冷装置，该制冷装置包括上述混合工质。
上述混合工质中包含多种制冷剂，且通过发挥各制冷剂之间的协同作用，使得上述混合工质具有较低的GWP值(低于100)，以及较高的容积制冷量和容积制热量；同时三氟碘甲烷还具有优异的阻燃性能，因而三氟碘甲烷的加入还能够削弱制冷剂的可燃性，进而提高混合制冷剂的安全性。采用上述混合工质进行制冷能够提升混合工质的容积制冷量和容积制热量，并解决现有制冷剂(R134a)存在的低温制热不足的问题以及GWP值较高的问题。此外采用上述混合工质进行制冷过程不会产生对环境不利的物质，因而其还具有良好的环保性。因而包含上述混合工质的制冷装置也具有优异的制冷制热性能以及良好的安全环保性。
上述制冷装置包括但不限于空调，如汽车空调等。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例中采用的原料的性能参数见表1。
表1
Figure BDA0002138958960000041
实施例1
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及氟乙烷(R161)四种组分在常温液相下按52:20:2:26的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例2
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按41:29:12:18的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例3
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及反式-1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))四种组分在常温液相下按43:30:15:12的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例4
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及四氟乙烷(R134a)四种组分在常温液相下按52:40:2:6的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例5
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及1,1-二氟乙烷(R152a)四种组分在常温液相下按45:44:3:8的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例6
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及二甲醚(DME)四种组分在常温液相下按54:41:2:3的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例7
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及氟乙烷(R161)四种组分在常温液相下按73:2:2:23的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例8
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及氟乙烷(R161)四种组分在常温液相下按16:3:77:4的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例9
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及二甲醚(RE170)四种组分在常温液相下按44:50:3:3的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例10
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及二甲醚(RE170)四种组分在常温液相下按64:14:20:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例11
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按42:11:2:45的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例12
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按8:10:2:80的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例13
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按8:2:11:79的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例14
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及1,1-二氟乙烷(R152a)四种组分在常温液相下按32:11:10:47的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例15
将三氟碘甲烷(R13I1)、丙烯(R1270)、丙烷(R290)及反式-1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))四种组分在常温液相下按35:15:10:40的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例1至15中制得的混合工质的性能参数见表2。
在制冷工况下(即蒸发温度为10℃，冷凝温度为40℃，过热度为5℃，过冷度为7℃)，上述实施例1至15与R134a的热力参数(即压缩比和排气温度)及相对热力性能(即相对单位容积制冷量和相对效率EER)的对比结果见表3。
表2
Figure BDA0002138958960000061
(*注：滑移温度为温度40℃对应泡点压力下的露点温度与泡点温度之差)
由表2可知，本发明提供的混合工质的环境性能优于R134a，其GWP均小于100，其中除实施例3以外的实施例GWP均低于20；混合工质的滑移温度较小，其中除实施例8以外，其他实施例的滑移温度均低于3℃，某些配比下的混合工质属于近共沸混合物，排除了温度滑移带来的不良影响。
表3
Figure BDA0002138958960000071
由表3可知，本发明提供的混合工质的热力性能优于R134a，其中容积制冷量远高于R134a，且效率EER值与R134a相当，可减小系统体积或有效解决R134a系统低温制热量不足的问题。
同时比较实施例1、7、8可知，将混合工质中各组分(三氟碘甲烷、丙烯、丙烷及氟乙烷)的用量限定在本申请优选的范围内有利于提高混合工质的容积制冷量和容积制热量及安全环保性能。
比较实施例2、11-13可知，将混合工质中各组分(三氟碘甲烷、丙烯、丙烷及2,3,3,3-四氟丙烯)的用量限定在本申请优选的范围内有利于提高混合工质的容积制冷量和容积制热量及安全环保性能。
比较实施例6、9、10可知，将混合工质中各组分(三氟碘甲烷、丙烯、丙烷及二甲醚)的用量限定在本申请优选的范围内有利于提高混合工质的容积制冷量和容积制热量及安全环保性能。
比较实施例5和14可知，将混合工质中各组分(三氟碘甲烷、丙烯、丙烷及1,1-二氟乙烷)的用量限定在本申请优选的范围内有利于提高混合工质的容积制冷量和容积制热量及安全环保性能。
比较实施例3和15可知，将混合工质中各组分(三氟碘甲烷、丙烯、丙烷及反式-1,3,3,3-四氟丙烯)的用量限定在本申请优选的范围内有利于提高混合工质的容积制冷量和容积制热量及安全环保性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种混合工质，其特征在于，按重量份计，所述混合工质由40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及2～30份氟乙烷组成；或
按重量份计，所述混合工质由40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、5～40份丙烷及6～35份2,3,3,3-四氟丙烯组成；或
按重量份计，所述混合工质由40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及5～30份反式-1,3,3,3-四氟丙烯组成；或
按重量份计，所述混合工质由40～73份三氟碘甲烷、20～50份丙烯、2～40份丙烷及3～35份1,1-二氟乙烷组成。
2.一种制冷装置，其特征在于，所述制冷装置包括混合工质，其中，所述混合工质包括权利要求1所述的混合工质。
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