CN112080254B - 一种三元环保制冷剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三元环保制冷剂及其制备方法，所述的制冷剂由第一组分、第二组分和第三组分组成，所述的第一组分为三氟碘甲烷(R13I1)，所述的第二组分为二氟甲烷(R32)，所述的第三组分为丙烷(R290)或异丁烷(R600a)。本发明的制冷剂是本发明人经过大量的试验筛选得到的，通过本发明的三组组分在特定的比例下混合制备而成，利用R13I1的低GWP，阻燃性，R32的高容积制冷量和R290/R600a的低GWP，高性能系数，可以形成一种同时满足低可燃性，GWP小于600，容积制冷量和性能系数与R410A相当的制冷剂，可燃等级为微燃或不可燃。

Description

一种三元环保制冷剂及其制备方法
技术领域
本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及一种三元环保制冷剂及其制备方法。
背景技术
随着全球变暖问题愈发严重，包括制冷剂在内的高全球变暖潜能值(GWP)的物质将要被限制使用，环保制冷剂的研发成为全球共识。当前家用空调大量使用R410A作为制冷剂，R410A是二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)组成的混合物，是一种不可燃且性能优良的制冷剂，ODP(臭氧消耗潜能值)为0，但是其GWP值为1924，将要被替代。
目前公开的制冷剂组分较多，组成复杂，虽然具有较低的GWP，但是其可燃，热力性能与R134a相比性能相差不大，容积制冷量低。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种三元环保制冷剂及其制备方法，本发明制备的制冷剂GWP小于600，ODP为0，具备明显的环保优势，热力性能与R410基本相当，微燃或不可燃。
一种三元环保制冷剂，所述的制冷剂由第一组分、第二组分和第三组分组成，所述的第一组分为三氟碘甲烷(R13I1)，所述的第二组分为二氟甲烷(R32)，所述的第三组分为丙烷(R290)或异丁烷(R600a)。
进一步的，按照质量百分比，所述的制冷剂由4-44％的三氟碘甲烷(R13I1)、52-72％的二氟甲烷(R32)和4-24％的丙烷(R290)组成。
进一步的，按照质量百分比，所述的制冷剂由4-40％的三氟碘甲烷(R13I1)、56-88％的二氟甲烷(R32)和4-12％的异丁烷(R600a)组成。
本发明中的三氟碘甲烷(R13I1)GWP较低，不可燃，但是容积制冷量低；二氟甲烷(R32)微燃，容积制冷量高，但是GWP较高，丙烷(R290)或异丁烷(R600a)GWP较低，性能系数较高，但是易燃易爆。本发明人经过大量的试验，筛选得到通过本发明的三组组分在特定的比例下混合制备的制冷剂，利用R13I1的低GWP，阻燃性，R32的高容积制冷量和R290/R600a的低GWP，高性能系数，可以形成一种同时满足低可燃性，GWP小于600，容积制冷量和性能系数与R410A相当的制冷剂。
进一步的，所述的制冷剂的GWP小于600。
进一步的，所述的制冷剂为微燃或不可燃。
进一步的，所述的制冷剂与R410A相比相对单位容积制冷量Qv大于1。
进一步的，所述的制冷剂与R410A相比相对性能系数COP≥0.95。
进一步的，所述的制冷剂与R134a相比相对单位容积制冷量Qv≥2.3。
进一步的，所述的制冷剂应用于家用空调系统，家用冰箱、制冰机，除湿机中的任意一种。
本发明还提供了一种所述的三元环保制冷剂的制备方法，按照各原料的重量分别称取，将各原料进行混合搅拌，得到所述的制冷剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的制冷剂是本发明人经过大量的试验筛选得到的，由本发明的三组组分三氟碘甲烷(R13I1)、二氟甲烷(R32)和丙烷(R290)或异丁烷(R600a)在特定的比例下混合制备而成，利用R13I1的低GWP，阻燃性，R32的高容积制冷量和R290/R600a的低GWP，高性能系数，可以形成一种同时满足低可燃性，GWP小于600，容积制冷量和性能系数与R410A相当的制冷剂，ODP为0，具备明显的环保优势，本发明的制冷剂的安全性比较高，可燃等级为微燃或不可燃。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明中以下实施例及对比例制备的制冷剂为三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成，各组分的基本参数如表1所示。
表1
Figure BDA0002682896230000031
实施例1-39制备的制冷剂中三组分的具体物质及比例如表2所示，其中，对比例1-6制备的制冷剂中三组分的比例不在本发明的范围之内，具体见表2所示。
表2
Figure BDA0002682896230000032
Figure BDA0002682896230000041
Figure BDA0002682896230000051
试验例1
分别将实施例1-39和对比例1-6制备的制冷剂替换为制冷剂R410A，所选取的设计工况为：蒸发器出口温度为283.15K，冷凝器出口温度为313.15K，蒸发器出口的气相为过热状态，过热度为5K，冷凝器出口的液相为过冷状态，过冷度为5K，压缩机的绝热效率为0.75。
分别选用实施例1-39、对比例1-6制备的制冷剂、R410A制冷剂和R134a制冷剂在制冷系统中的循环性能参数进行理论计算，比较其中的GWP，相对单位容积制冷量Qv(与R410A的单位容积制冷量比值)，相对性能系数COP(与R410A的性能系数比值)，压缩机排气温度、压缩机压比和可燃等级，结果如表3所示，其中，可燃等级根据标准ASHRAE 34，制冷剂的可燃等级可以分为1(无火焰传播)，2L(低可燃)，2(可燃)和3类(高可燃)。
表3
Figure BDA0002682896230000052
Figure BDA0002682896230000061
Figure BDA0002682896230000071
从表3的数据可以看出，按照本发明的方法制备的制冷剂的GWP均小于600，具有较好的环保特性，本发明的配比下制备的制冷剂与R410A相比相对容积制冷量均大于1，相对性能系数均≥0.95，因此，本发明制备的制冷剂的制冷能力和能效与使用R410A制冷剂基本相当，且至少是R134a容积制冷量的2.3倍，本发明制备的制冷剂的容积制冷量与R134a相比提高了至少120％，可以在原R410A制冷系统直接进行替代使用；本发明的制冷剂的压缩机压比均与R410A相近，压缩机排气温度稍高，由于R32的质量分数超过50％，R32是一种微燃的制冷剂，向其中添加了阻燃剂R13I1及少量可燃的烷烃(R290或R600a)，该制冷剂可燃等级为微燃或不可燃。若三种组分中某种不在本发明所保护的的质量占比内，对比例1、对比例4和对比例5的容积制冷量和性能系数均偏低；对比例2和对比例3的性能系数偏低；对比例6的GWP偏高，大于600。
综上分析，可知本发明制备的制冷剂，不仅具有低GWP的环保特性，单位容积制冷量和系统性能系数与R410A相近且安全性较高，能够较好的对R410A制冷剂进行替代。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂由第一组分、第二组分和第三组分组成，所述的第一组分为三氟碘甲烷（R13I1），所述的第二组分为二氟甲烷（R32），所述的第三组分为丙烷（R290）或异丁烷（R600a）；
按照质量百分比，所述的制冷剂由4-44%的三氟碘甲烷（R13I1）、52-72%的二氟甲烷（R32）和4-24%的丙烷（R290）组成；或者按照质量百分比，所述的制冷剂由4-40%的三氟碘甲烷（R13I1）、56-88%的二氟甲烷（R32）和4-12%的异丁烷（R600a）组成。
2.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂的GWP小于600。
3.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂为微燃或不可燃。
4.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂与R410A相比相对单位容积制冷量Qv大于1。
5.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂与R410A相比相对性能系数COP≥0.95。
6.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂与R134a相比相对单位容积制冷量Qv≥2.3。
7.根据权利要求1所述的三元环保制冷剂，其特征在于，所述的制冷剂应用于家用空调系统，家用冰箱、制冰机，除湿机中的任意一种。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的三元环保制冷剂的制备方法，其特征在于，按照各原料的重量分别称取，将各原料进行混合搅拌，得到所述的制冷剂。
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