CN112391145A - 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用 - Google Patents

一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112391145A
CN112391145A CN202011305210.3A CN202011305210A CN112391145A CN 112391145 A CN112391145 A CN 112391145A CN 202011305210 A CN202011305210 A CN 202011305210A CN 112391145 A CN112391145 A CN 112391145A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refrigerant
mixed refrigerant
hydrocarbon mixed
environment
replacing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011305210.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112391145B (zh
Inventor
何国庚
庞淇聪
刘菁菁
蔡德华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Huahui Supportan Energy Management Co
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Hubei Huahui Supportan Energy Management Co
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Huahui Supportan Energy Management Co, Huazhong University of Science and Technology filed Critical Hubei Huahui Supportan Energy Management Co
Priority to CN202011305210.3A priority Critical patent/CN112391145B/zh
Publication of CN112391145A publication Critical patent/CN112391145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112391145B publication Critical patent/CN112391145B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/042—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising compounds containing carbon and hydrogen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/40—Replacement mixtures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用。该碳氢混合制冷剂包括以下质量百分比的各组分：丙烯(R1270)36％～39％，异丁烷(R600a)61％～64％。本发明的碳氢混合制冷剂相比于R134a，具有绝热指数低的特点，在相同压比下，可降低排气温度，提高输气系数，减少压缩过程的不可逆损耗，提高系统的能效。本发明所提供的碳氢混合制冷剂可直接作为R134a的替代制冷剂，适用于制冷领域的大部分系统设备，能有效解决高GWP制冷剂的替代问题。

Description

一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用
技术领域
本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用。
背景技术
目前，R134a因其无毒性、不可燃、对臭氧层无破坏、热物性优异等特点广泛应用于汽车空调、冰箱、冷柜等制冷系统中。但是，在对环境问题越来越重视的今天，R134a的使用因其较高的全球变暖潜值开始逐渐受到越来越多的限制。欧盟在2004年规定，自2011年开始，欧盟国家所新推出的汽车空调系统中所使用的制冷剂的GWP值必须小于150，而2017年开始将禁止汽车空调系统使用GWP值大于150的制冷剂；此外，《京都议定书》也将R134a列为限制使用和生产的制冷剂；而2015年签订的《巴黎协定》和2016年通过的基加利修正案都加强了有高温室效应的HFCs的管控，在未来将会大幅削减R134a等制冷剂的使用。因此，R134a现如今只能作为过渡制冷剂短暂使用，其淘汰和被替代是必然的。
针对R134a的替代问题，近年来有不少研究人员开始对混合制冷剂进行开发，以期能找到更合适的替代制冷剂。
专利号为CN 109762526 A、CN 109810674 B的专利都分别提出不同的三元混合制冷剂作为替代制冷剂，并且其温度滑移较小，热物性能与R134a相近，可适合直接作为替代制冷剂进行充灌，但是，两种三元混合制冷剂的成分里都包含有R134a，并不能做到完全替代。
专利号为CN 111004610 A、CN 109722226 A的专利所公开的混合制冷剂在制冷系统中表现出较高的能效值，且其工作压力与R134a相近，但是，混合制冷剂都存在压比较高的问题，压缩机排气温度也未有任何改善，而且GWP值也远未达到欧盟标准，仍处于一个比较高的水平。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用。
本发明所提供的技术方案如下：
一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，包括以下质量百分比的各组分：丙烯(R1270)36％～39％，异丁烷(R600a)61％～64％。
下表1给出了ASHRAE(美国采暖、制冷与空调工程师协会)手册中关于R1270和R600a的相关物理性质与安全参数：
表1：R1270和R600a物性参数
参数 R1270 R600a
分子式 C<sub>3</sub>H<sub>6</sub> C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>
相对分子质量 42.08 58.122
汽化潜热(0.1013MPa)kJ/kg 439.16 365.11
标准沸点℃ -47.62 -11.75
凝固点℃ -185.2 -159.42
临界压力kPa 4554.8 3629
临界温度℃ 91.061 134.66
临界密度kg/m<sup>3</sup> 230.03 225.5
安全级别 A3 A3
ODP 0 0
GWP 1.8 ～20
所述碳氢混合制冷剂为非共沸混合制冷剂。
具体的，该制冷剂包括以下质量百分比的各组分：丙烯38％，异丁烷62％。
具体的，该制冷剂包括以下质量百分比的各组分：丙烯36％，异丁烷64％。
具体的，该制冷剂包括以下质量百分比的各组分：丙烯37％，异丁烷63％。
具体的，该制冷剂包括以下质量百分比的各组分：丙烯39％，异丁烷61％
该替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂的制备可采用现有技术的常规方法，例如，包括以下步骤：将气态丙烯和气态异丁烷混合均匀，即得所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂。
再例如，其制备方法包括以下步骤：将液态丙烯和液态异丁烷混合均匀，即得所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂。
根据相似相溶原理，可在液态下相互溶解，因此可根据重量比直接充入制冷剂罐中进行物理混合，也可在需要的时候按比例选取分别充入压缩机中使用。
本发明还提供了一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂的应用，作为汽车空调制冷剂。
本发明作为可替代R134a的碳氢混合制冷剂，与现有技术相比，有如下有益效果：
1、本发明的碳氢混合制冷剂的汽化潜热和饱和液体导热系数相对于R134a更大，相同制冷量下，在制冷系统中的充灌量少，所需换热器的传热面积也相对更小。制冷剂充灌量少，降低了易燃易爆的危险性。而且R1270(丙烯)和R600a(异丁烷)来源广泛，为天然工质，相对于需人工合成的R134a成本更低廉。
2、R1270与R600a都为碳氢化合物，水溶性小，且与R134a制冷系统中常用的聚酯类润滑油相溶，可直接在制冷系统中替代而不用更换润滑油，也不需要更换过多的部件。且本发明的相对分子质量比R134a小很多，制冷剂粘度较小，从而可进一步减少制冷系统的压降损失，达到系统节能的效果。
3、本发明中的混合物成R1270和R600a都为天然碳氢制冷剂，无氟氯原子，其大气臭氧破坏潜值为0，而且本发明的总体GWP值远小于R134a，基本不会有任何效应影响，作为天然工质更无人工合成物质的潜在未知风险。
4、本发明的碳氢混合制冷剂相比于R134a，具有绝热指数低的特点，在相同压比下，可降低排气温度，提高输气系数，减少压缩过程的不可逆损耗，提高系统的能效。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
取制冷剂领域常用且纯度达到99.99wt％以上的R1270和R600a，在液相状态下，将质量百分比为36％的R1270和64％的R600a进行充分物理混合。
实施例2：
取制冷剂领域常用且纯度达到99.99wt％以上的R1270和R600a，在液相状态下，将质量百分比为37％的R1270和63％的R600a进行充分物理混合。
实施例3：
取制冷剂领域常用且纯度达到99.99wt％以上的R1270和R600a，在液相状态下，将质量百分比为38％的R1270和62％的R600a进行充分物理混合。
实施例4：
取制冷剂领域常用且纯度达到99.99wt％以上的R1270和R600a，在液相状态下，将质量百分比为39％的R1270和61％的R600a进行充分物理混合。
以实施例与R134a为对象，按照现有技术标准的空调设计工况(蒸发温度为7.2℃，冷凝温度为54.4℃，冷凝器出口温度为46.1℃，压缩机进口温度18.3℃，压缩机效率取0.82)进行制冷剂在制冷系统中的理论循环计算。
理论循环计算主要针对压力、压比、压缩机出口温度、单位制冷量、制冷系数和滑移温度进行相关比较，其对比参数结果如表2所示：
表2：空调系统理论循环计算参数
Figure BDA0002788128150000051
本发明还以优选的实施例3为例，用化工软件Aspen模拟实施例3中的碳氢混合物物性参数，与R134a作对比，可得出如下表3：
表3：R134a和实施例3物性参数
Figure BDA0002788128150000052
Figure BDA0002788128150000061
根据表2中R134a与本发明的碳氢混合制冷剂在制冷循环中各参数的对比可以看出，本发明的实施例在蒸发压力与R134a相近的情况下，冷凝压力较低，在较小压比的情况下可有效延长压缩机的使用寿命，进一步减少泄漏的风险，而且在压缩机的排气温度上也相较于R134a更小，从而为本发明应用于恶劣的高温干燥环境中提供了进一步的可能；在制冷性能方面，本发明的单位质量制冷量远高于R134a，单位容积制冷量并未相差过大，系统充灌量小，其COP值也较高，表明制冷系统的能效得到很大改善，可有效降低能耗；本发明作为非共沸混合制冷剂，其滑移温度也处于允许范围内。
根据表3中制冷剂的物性方面来看，本发明实施例3的临界压力和临界温度都与R134a相近，标准沸点上实施例3比R134a更低，这意味着本发明更容易获得冷量；本发明的分子量也远小于R134a，流动性好，对系统的沿程损耗更小；在环保性能方面，本发明的ODP值为0，而GWP值小于20，无臭氧层破坏危害，全球变暖影响较小，是符合未来长期环保节能要求的混合制冷剂。综上所述，本发明的碳氢混合制冷剂可广泛应用于家用空调、中央空调、冷柜、热泵等制冷系统中，具有非常好的应用前景和发展潜力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：丙烯36％～39％，异丁烷61％～64％。
2.根据权利要求1所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：丙烯38％，异丁烷62％。
3.根据权利要求1所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：丙烯36％，异丁烷64％。
4.根据权利要求1所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：丙烯37％，异丁烷63％。
5.根据权利要求1所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：丙烯39％，异丁烷61％。
6.一种根据权利要求1至5任一所述的替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂的应用，其特征在于：作为汽车空调制冷剂。
CN202011305210.3A 2020-11-19 2020-11-19 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用 Active CN112391145B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011305210.3A CN112391145B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011305210.3A CN112391145B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112391145A true CN112391145A (zh) 2021-02-23
CN112391145B CN112391145B (zh) 2022-05-20

Family

ID=74607653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011305210.3A Active CN112391145B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112391145B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114106777A (zh) * 2021-11-18 2022-03-01 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种高温节能环保型热泵工质及其应用
CN114149791A (zh) * 2021-11-18 2022-03-08 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种可实现高温制热的节能环保型热泵工质及其应用
CN114163977A (zh) * 2021-11-16 2022-03-11 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种直接替代R134a的节能环保型碳氢混合制冷剂及其应用
CN114752360A (zh) * 2022-04-13 2022-07-15 华中科技大学 一种用于热泵锅炉的节能环保型工质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1364846A (zh) * 2001-01-19 2002-08-21 范志平 绿色制冷剂
CN1673307A (zh) * 2004-03-25 2005-09-28 顾雏军 高效节能环保型制冷剂
CN101984013A (zh) * 2010-03-11 2011-03-09 濮阳市中炜精细化工有限公司 替代1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）用新型环保制冷剂组成物
CN103604040A (zh) * 2013-11-26 2014-02-26 吴晓东 一种替代R134a的碳氢制冷剂
CN103881659A (zh) * 2014-03-28 2014-06-25 深圳市美可达科技有限公司 一种混合烷烃及其应用和制冷方法
CN104059614A (zh) * 2014-05-27 2014-09-24 安徽超美发动机测试用油有限公司 一种混合烷烃制冷剂
CN109439285A (zh) * 2018-12-12 2019-03-08 合肥蓝梦新能源科技有限公司 三元混合制冷剂

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1364846A (zh) * 2001-01-19 2002-08-21 范志平 绿色制冷剂
CN1673307A (zh) * 2004-03-25 2005-09-28 顾雏军 高效节能环保型制冷剂
CN101984013A (zh) * 2010-03-11 2011-03-09 濮阳市中炜精细化工有限公司 替代1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）用新型环保制冷剂组成物
CN103604040A (zh) * 2013-11-26 2014-02-26 吴晓东 一种替代R134a的碳氢制冷剂
CN103881659A (zh) * 2014-03-28 2014-06-25 深圳市美可达科技有限公司 一种混合烷烃及其应用和制冷方法
CN104059614A (zh) * 2014-05-27 2014-09-24 安徽超美发动机测试用油有限公司 一种混合烷烃制冷剂
CN109439285A (zh) * 2018-12-12 2019-03-08 合肥蓝梦新能源科技有限公司 三元混合制冷剂

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAN LIU: "Thermodynamic analysis of a novel dual-temperature air-source heat pump combined ejector with zeotropic mixture R1270/R600a", 《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》 *
王康迪: "空调系统中碳氢化合物替代HCFC22的研究", 《天津大学硕士学位论文》 *
王怀信: "HC1270/HC600a的PVTx实验研究", 《工程热物理学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114163977A (zh) * 2021-11-16 2022-03-11 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种直接替代R134a的节能环保型碳氢混合制冷剂及其应用
CN114106777A (zh) * 2021-11-18 2022-03-01 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种高温节能环保型热泵工质及其应用
CN114149791A (zh) * 2021-11-18 2022-03-08 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种可实现高温制热的节能环保型热泵工质及其应用
CN114149791B (zh) * 2021-11-18 2023-12-29 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种可实现高温制热的节能环保型热泵工质及其应用
CN114106777B (zh) * 2021-11-18 2024-01-16 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种高温节能环保型热泵工质及其应用
CN114752360A (zh) * 2022-04-13 2022-07-15 华中科技大学 一种用于热泵锅炉的节能环保型工质

Also Published As

Publication number Publication date
CN112391145B (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112391145B (zh) 一种替代R134a的环保型碳氢混合制冷剂及其应用
CN112409994A (zh) 一种多替代性环保型碳氢混合制冷剂及其应用
CN110878195B (zh) 一种含三氟碘甲烷的冷媒和含有其的混合物和换热系统
CN110878196B (zh) 一种四元混合环保制冷剂及组合物
CN110843457B (zh) 一种采用环保制冷剂的汽车空调热泵系统
CN101157849A (zh) 一种环保型制冷剂
CN103965836B (zh) 一种用于汽车空调的环保型制冷剂及其制备方法
CN110845997B (zh) 一种热传递介质及适用于冷却器的组合物
CN114149791B (zh) 一种可实现高温制热的节能环保型热泵工质及其应用
CN110628390B (zh) 一种环保混合制冷剂及组合物和换热系统
CN102241962A (zh) 一种低gwp值的组合物
CN114106777B (zh) 一种高温节能环保型热泵工质及其应用
CN114163977A (zh) 一种直接替代R134a的节能环保型碳氢混合制冷剂及其应用
CN113388370B (zh) 一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用
CN114350321B (zh) 一种节能环保型热泵工质及其应用
CN114605964B (zh) 环保混合制冷剂、制冷系统、提高能效的方法及制冷设备
CN113637458A (zh) 制冷工质、制冷装置及应用
CN110628388B (zh) 一种适用涡旋式压缩机的混合工质和汽车空调系统
CN103289648A (zh) 一种替代R134a的环保节能制冷剂
CN101182408A (zh) 一种三元混合制冷剂组合物
CN113736429B (zh) 一种环保混合制冷剂及其应用
CN113046029B (zh) 一种含有氟代烯烃的组合物及其制备方法
CN111019610B (zh) 一种温度应用范围在-17℃～-42℃的节能环保型混合制冷剂
CN101671544B (zh) 一种制冷剂组合物
CN113528090B (zh) 一种可替代r410a的环保型制冷组合物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant