CN110317574B - 混合制冷剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合制冷剂。该混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷和第三组分，其中第三组分为异丁烷或二氧化碳。将三氟碘甲烷与氟乙烷和异丁烷或二氧化碳进行组合，使得混合制冷剂的GWP大大降低，满足汽车空调制冷剂的GWP要求；且三氟碘甲烷为阻燃剂通过添加该阻燃剂可以消弱混合制冷剂的可燃性，从而达到安全的要求；另外，各组分的ODP值为零，即使长期使用也不会造成对臭氧层的破坏。因此，本申请的混合制冷剂具有较低的GWP能够满足汽车空调制冷剂的要求。

Description

混合制冷剂
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种混合制冷剂。
背景技术
目前广泛应用于制冷空调行业的HFCs类制冷剂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，而目前却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，成为国内外学者及企业的研究热点。
目前基于三氟碘甲烷的混合制冷剂有多种，比如吴剑锋课题组提出来一系列以三氟碘甲烷和四氟乙烷为主要组分的混合制冷剂，所形成的混合制冷剂的GWP有所降低，但是其仍然不能满足汽车空调制冷剂的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种混合制冷剂，以解决现有技术中的制冷剂GWP过高不能满足汽车空调制冷剂要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合制冷剂，该混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷和第三组分，其中第三组分为异丁烷或二氧化碳。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：14～70％的三氟碘甲烷、25～82％的氟乙烷以及2～20％的第三组分。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：45～61％的三氟碘甲烷、30～47％的氟乙烷以及2～9％的第三组分。
进一步地，上述混合制冷剂还包括第四组分，第四组分选自2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烷、丙烯和二甲醚中的任意一种或多种。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：9～66％的三氟碘甲烷、4～82％的氟乙烷、2～21％的第三组分以及0～76％的第四组分，其中第四组分的重量百分比不为0。
进一步地，上述混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷、异丁烷和第四组分，第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烯或二甲醚。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：48～66％的三氟碘甲烷、30～47％的氟乙烷、2～5％的异丁烷以及2～16％的第四组分。
进一步地，上述混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷、二氧化碳和第四组分，第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烷、丙烯或二甲醚。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：49～51％的三氟碘甲烷、43～47％的氟乙烷、2～3％的二氧化碳以及2～6％的第四组分。
进一步地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：49％的三氟碘甲烷、43％的氟乙烷、3％的异丁烷以及5％的2,3,3,3-四氟丙烯，或者混合制冷剂包括：50％的三氟碘甲烷、42％的氟乙烷、3％的异丁烷以及5％的二甲醚。
应用本发明的技术方案，将三氟碘甲烷与氟乙烷和异丁烷或二氧化碳进行组合，使得混合制冷剂的GWP大大降低，满足汽车空调制冷剂的GWP要求；且三氟碘甲烷为阻燃剂通过添加该阻燃剂可以消弱混合制冷剂的可燃性，从而达到安全的要求；另外，各组分的ODP值为零，即使长期使用也不会造成对臭氧层的破坏。因此，本申请的混合制冷剂具有较低的GWP能够满足汽车空调制冷剂的要求。
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。
如本申请背景技术所分析的，现有技术的混合制冷剂GWP过高不能满足汽车空调制冷剂要求，为了解决该问题，本申请提供了一种混合制冷剂，该混合制冷剂包括三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)和第三组分，其中第三组分为异丁烷(R600a)或二氧化碳(R744)。
本申请将三氟碘甲烷与氟乙烷和异丁烷或二氧化碳进行组合，使得混合制冷剂的GWP大大降低，满足汽车空调制冷剂的GWP要求；且三氟碘甲烷为阻燃剂通过添加该阻燃剂可以消弱混合制冷剂的可燃性，从而达到安全的要求；另外，各组分的ODP值为零，即使长期使用也不会造成对臭氧层的破坏。因此，本申请的混合制冷剂具有较低的GWP能够满足汽车空调制冷剂的要求。
在本申请一种实施例中，以重量百分比计，该混合制冷剂包括：14～70％的三氟碘甲烷、25～82％的氟乙烷以及2～20％的第三组分。通过对上述各组分的重量百分比限定，可以使制冷剂的综合性能得到改善，比如排气温度、压缩比、容积制冷量、EER(能效比)等参数的综合水平更好。进一步优选以重量百分比计，混合制冷剂包括：45～61％的三氟碘甲烷、30～47％的氟乙烷以及2～9％的第三组分。
在本申请另一种实施例中，上述混合制冷剂还包括第四组分，第四组分选自2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式-1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、丙烷(R290)、丙烯(R1270)和二甲醚(RE170)中的任意一种或多种。在上述第四组分的配合下，可以进一步使得混合制冷剂的综合性能参数可以得到进一步的调节。优选地，以重量百分比计，上述混合制冷剂包括：9～66％的三氟碘甲烷、4～82％的氟乙烷、2～21％的第三组分以及0～76％的第四组分，其中第四组分的重量百分比不为0。
在本申请另一种实施例中，上述混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷、异丁烷和第四组分，第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烯或二甲醚。上述各组分的配合，可以使得制冷剂的制冷效率、安全性和成本得到更好地匹配。优选地，以重量百分比计，混合制冷剂包括：48～66％的三氟碘甲烷、30～47％的氟乙烷、2～5％的异丁烷以及2～16％的第四组分。
在本申请又一种实施例中，该混合制冷剂包括三氟碘甲烷、氟乙烷、二氧化碳和第四组分，第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烷、丙烯或二甲醚。采用二氧化碳作为第三组分与其它组分进行配合，进一步降低了混合制冷剂的成本。优选地，以重量百分比计，混合制冷剂包括：49～51％的三氟碘甲烷、43～47％的氟乙烷、2～3％的二氧化碳以及2～6％的第四组分。
在本申请一种具体的实施例中，以重量百分比计，混合制冷剂包括：49％的三氟碘甲烷、43％的氟乙烷、3％的异丁烷以及5％的2,3,3,3-四氟丙烯，或者混合制冷剂包括：50％的三氟碘甲烷、42％的氟乙烷、3％的异丁烷以及5％的二甲醚。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
以下实施例中所采用的各物质的基本参数见表1。
表1
Figure BDA0002136241590000031
下面给出多个具体实例，其中组分的比例均为重量百分比，每种混合工质的各物质的重量百分数之和为100％。
实施例1
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及异丁烷(R600a)三种组分在常温液相下按50:47:3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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按49:43:3:5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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及二甲醚(RE170)四种组分在常温液相下按50:42:3:5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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及反式-1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))四种组分在常温液相下按48:43:3:6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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烯(R1270)四种组分在常温液相下按51:30:3:16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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烷(R290)四种组分在常温液相下按50:40:3:7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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烯(R1270)四种组分在常温液相下按14:62:21:3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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烷(R290)四种组分在常温液相下按15:4:5:76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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烯(R1270)四种组分在常温液相下按66:30:2:2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)、氟乙烷(R161)、异丁烷(R600a)及丙烯(R1270)四种组分在常温液相下按61:32:5:2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)、氟乙烷(R161)及二氧化碳(R744)三种组分在常温液相下按51:47:2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)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及二甲醚(RE170)四种组分在常温液相下按51:45:2:2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)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及反式-1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))四种组分在常温液相下按49:43:2:6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)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按49:43:2:6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)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及丙烯(R1270)四种组分在常温液相下按51:45:2:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例16
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及丙烷(R290)四种组分在常温液相下按51:45:2:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例17
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按33:22:2:43的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例18
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及二氧化碳(R744)三种组分在常温液相下按15:82:3的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例19
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及二氧化碳(R744)三种组分在常温液相下按61:37:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例20
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)、二氧化碳(R744)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)四种组分在常温液相下按9:28:2:61的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例21
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及异丁烷(R600a)三种组分在常温液相下按73:25:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
实施例22
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及异丁烷(R600a)三种组分在常温液相下按14:61:25的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
对比例1
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)两种组分在常温液相下按80:20的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
对比例2
将三氟碘甲烷(R13I1)、1,1-二氟乙烷(R152a)及二氧化碳(R744)三种组分在常温液相下按51:47:2的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
对比例3
将三氟碘甲烷(R13I1)、1,1-二氟乙烷(R152a)及异丁烷(R600a)三种组分在常温液相下按50:47:3的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
对比例4
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)三种组分在常温液相下按49:8:43的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
对比例5
将三氟碘甲烷(R13I1)、氟乙烷(R161)及二甲醚(RE170)三种组分在常温液相下按51:34:16的质量百分比进行物理混合作为制冷剂。
表2比较了上述各实施例与R134a的分子量、标准沸点及环境性能等基本参数。
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℃)，上述各实施例与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EER)对比结果见表3。
表2
Figure BDA0002136241590000061
Figure BDA0002136241590000071
(*注：滑移温度为冷凝温度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，本发明提供的混合制冷剂的环境性能优于R134a，其GWP均小于20；混合制冷剂的滑移温度较小，大部分实施例的温度滑移小于3℃，小部分实施例的滑移温度小于2℃，排除了温度滑移带来的不良影响。
表3
Figure BDA0002136241590000081
Figure BDA0002136241590000091
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。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请将三氟碘甲烷与氟乙烷和异丁烷或二氧化碳进行组合，使得混合制冷剂的GWP大大降低，满足汽车空调制冷剂的GWP要求；且三氟碘甲烷为阻燃剂通过添加该阻燃剂可以消弱混合制冷剂的可燃性，从而达到安全的要求；另外，各组分的ODP值为零，即使长期使用也不会造成对臭氧层的破坏。因此，本申请的混合制冷剂具有较低的GWP能够满足汽车空调制冷剂的要求。
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)

1.一种混合制冷剂，其特征在于，以重量百分比计，所述混合制冷剂由14～70％的三氟碘甲烷、25～82％的氟乙烷以及2～20％的异丁烷组成，
或者以重量百分比计，所述混合制冷剂由48～66％的三氟碘甲烷、30～47％的氟乙烷、2～5％的异丁烷以及2～16％的第四组分组成，所述第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丙烯或二甲醚。
2.根据权利要求1所述的混合制冷剂，其特征在于，以重量百分比计，所述混合制冷剂由：49％的所述三氟碘甲烷、43％的所述氟乙烷、3％的所述异丁烷以及5％的所述2,3,3,3-四氟丙烯组成，或者所述混合制冷剂由：50％的所述三氟碘甲烷、42％的所述氟乙烷、3％的所述异丁烷以及5％的所述二甲醚组成。
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