CN110305630A - 一种适用于制冷热泵系统的新型制冷剂 - Google Patents

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冯彪
谭建明
刘华
张治平
翟瑞
李宏波
潘翠
吕子建
陈裕博
赵文仲
葛滢滢
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Abstract

本发明公开一种适用于制冷热泵系统的新型制冷剂，由R134a(1,1,1,2‑四氟乙烷)，RE170(二甲醚)和R13I1(三氟碘甲烷)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R134a为1％～98％，RE170为1％～98％，R13I1为1％～98％。本发明可以加快具有高GWP值的R134a制冷剂，以及较高GWP值的R513A制冷剂的替代工作，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

一种适用于制冷热泵系统的新型制冷剂
技术领域
本发明属于制冷低温技术领域，涉及适合于制冷、热泵系统中，特别是作为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)替代物的新型制冷剂。
背景技术
全球变暖日趋严重，极端天气日益增多，如何有效降低温室效应已成为国际社会广泛关注的重要问题。目前广泛使用的制冷剂仍然是CO2的成百上千倍，其中适用于制冷热泵系统的制冷剂R134a的GWP(全球变暖潜能)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。而其可能替代物R513A的GWP值也有573。因此寻找GWP值更低，环保性能突出，且综合性能优良的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适用于制冷热泵系统的新型制冷剂，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。
本发明的技术方案是一种替代R134a的新型制冷剂，由R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)，RE170(二甲醚)和R13I1(三氟碘甲烷)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R134a为1％～98％，RE170为1％～98％，R13I1为1％～98％。
所述混合制冷剂中,所述R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为1％～70％，RE170(二甲醚)为1％～70％，R13I1(三氟碘甲烷)为10％～98％。
所述混合制冷剂中,所述混合制冷剂中,R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为6％～60％，RE170(二甲醚)为1％～30％，R13I1(三氟碘甲烷)为20％～65％。
所述混合制冷剂中,所述混合制冷剂中,R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为40％，RE170(二甲醚)为20％，R13I1(三氟碘甲烷)为40％。
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R134a/RE170/R13I1作为R134a制冷剂的替代物，该混合物的部分比例亦可作为R513A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.新制冷剂的GWP值明显低于R134a值，具有明显的环保优势；
2.新制冷剂与R134a系统充灌量接近或者可以明显降低，可间接的降低制冷剂泄露的不安全性；
3.新制冷剂的单位容积制冷量和系统性能系数COP均与R134a非常接近，具有直接替代的潜力；
4.可直接应用于R134a的制冷或热泵系统，不需做过多部件的更换，或只做部分部件的更改即可；
5.本发明可以加快具有高GWP值的R134a制冷剂，以及较高GWP值的R513A制冷剂的替代工作，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
下面以一些具体实施例对本发明作以详细描述。(注：部分实施例的配方具有一定的可燃性)。
实施例1
取1％R134a、1％RE170、98％R13I1，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％R134a、98％RE170、1％R13I1，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％R134a、1％RE170、1％R13I1，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例4
取6％R134a、70％RE170、24％R13I1，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例5
取10％R134a、25％RE170、65％R13I1，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例6
取15％R134a、65％RE170、20％R13I1，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例7
取40％R134a、20％RE170、40％R13I1，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％R134a、30％RE170、10％R13I1，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％R134a、5％RE170、25％R13I1，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、R513A充灌量及其GWP值比较
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、R513A的性能参数比较
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值可以明显低于R513A的GWP值甚至更低，因此作为R134a甚至是R513A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，新制冷剂除小范围比例混合物的充灌量高于R134a，优选比例范围混合物的充灌量与R134a的充灌量接近甚至更低，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，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接近或者略高一些，而新制冷剂的单位容积制冷量与R134a的单位容积制冷量接近，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。5.R134a和R13I1均不可燃，是典型的阻燃剂，特定比例条件下混合物可能为弱可燃甚至可能成为不可燃制冷剂。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，并且新制冷剂在以上理论计算的优选比例范围内，其单位容积制冷量，系统性能系数COP均与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，环保性能潜力明显。因此，本发明具有非常好的应用效果和发展潜力。

Claims (4)

1.一种适用于制冷热泵系统的新型制冷剂，其特征在于，由R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)，RE170(二甲醚)和R13I1(三氟碘甲烷)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R134a为1％～98％，RE170为1％～98％，R13I1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,所述R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为1％～70％，RE170(二甲醚)为1％～70％，R13I1(三氟碘甲烷)为10％～98％。
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,所述混合制冷剂中,R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为6％～60％，RE170(二甲醚)为1％～30％，R13I1(三氟碘甲烷)为20％～65％。
4.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,所述混合制冷剂中,R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为40％，RE170(二甲醚)为20％，R13I1(三氟碘甲烷)为40％。
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