CN112409994A - 一种多替代性环保型碳氢混合制冷剂及其应用 - Google Patents
一种多替代性环保型碳氢混合制冷剂及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于混合制冷剂领域,具体涉及一种多替代性环保型碳氢混合制冷剂及其应用。该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯(R1270)为81%~89%,异丁烷(R600a)为11%~29%。本发明所提供的多替代性环保型碳氢混合制冷剂相比于R22、R410a和R32等目前常用的制冷剂具有充灌量低、排气温度低、可与矿物油和合成油溶解、流动阻力小、制冷制热效率高,且对臭氧层没有破坏作用、温室效应极低,环保性更好等优点。
Description
技术领域
本发明属于混合制冷剂领域,具体涉及一种多替代性环保型碳氢混合制冷剂及其应用。
背景技术
随着社会的进步和制冷技术的快速发展,越来越多的制冷设备在满足人们的日常生产生活需求的同时,却也带来了严重的世界性问题,特别是制冷剂CFCs(氯氟烃)和HCFCs(氢氯氟烃)更是对大气臭氧层带来极大破坏。中国自加入《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》后,按照协议要求,也正在加速淘汰相关有环境危害的HCFCs制冷剂,特别是国内广泛使用的R22制冷剂。
目前针对R22的主流替代方案有两种:一种是以美国、日本为代表的,支持采用HFCs作为替代工质,如R134a、R410a等,但是该类制冷剂有比较高的GWP值(全球变暖潜能值),对环境保护仍然存在不友好的一面,而目前作为替代的R410a也只是作为过渡制冷剂;另外一种是以欧洲一些国家为代表的,支持采用自然工质作为R22替代物,如R717、HCs(碳氢制冷剂)等,该方法中的碳氢制冷剂有非常好的环保性能,ODP值为0且GWP值较低,而在热物性方面也表现出了可替代R22、R410a的优越性能,而在2010年,我国环保部提出会用R290取代R410a成空调制冷剂,由此可见,天然碳氢制冷剂越来越受到重视。不过,我国空调产量非常庞大,替代任务也非常重,也需要多种不同制冷剂满足不同制冷设备的需求,因此,寻求可广泛、合适地替代R22和R410a的制冷工质,也是我国目前需要解决的主要问题之一。
专利号CN 1746257A、CN 1240804C、CN 107987795A、CN105018036A、CN101775268A等专利提出的混合制冷剂虽然在替代R22和R410a方面表现出较好的热物性,ODP值也较低,有较好的节能优势,但是因为混合制冷剂中存在着R152a、R32和R134a等高GWP值制冷剂,特别是R134a的GWP值达到了1430,使得混合制冷剂最终的GWP值也相对较高,会带来严重的温室效应问题。
作为替代R22的过渡制冷剂R410a,其在制冷系统中的工作压力比R22高许多,而且R410a的GWP值较高,且受到油溶性的影响,使其不能在R22制冷系统中直接替换,也不能长久使用。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供了一种多替代性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:
一种多替代性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)为81%~89%,异丁烷(R600a)为11%~29%。
上述技术方案所提供的多替代性环保型碳氢混合制冷剂充灌量低、对制冷系统的阻力小,且更为环保。
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的相关物性与安全参数:
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 |
具体的,该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯为84%,异丁烷为16%。
具体的,该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯为83%,异丁烷为17%。
具体的,该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯为87%,异丁烷为13%。
具体的,该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯为89%,异丁烷为11%。
具体的,该制冷剂包括以下质量百分比的各组分:丙烯为81%,异丁烷为19%。
上述多替代性环保型碳氢混合制冷剂可采用现有技术的常规方法制备,例如,包括以下步骤:将气态丙烯和气态异丁烷按比例混合均匀,即得所述的多替代性环保型碳氢混合制冷剂。
再例如,方法包括以下步骤:将液态丙烯和液态异丁烷按比例混合均匀,即得所述的多替代性环保型碳氢混合制冷剂。
上述技术方案中,R1270(丙烯)和R600a(异丁烷)作为低链碳氢化合物,可相互溶解,因此可根据重量比直接充入制冷剂罐中进行物理混合。
本发明还提供了上述多替代性环保型碳氢混合制冷剂的应用,作为中央空调、家用空调或热泵系统的制冷剂。
具体的,用于替代R22制冷剂或R410a制冷剂。
本发明作为可替代R22和R410a的环保型碳氢混合制冷剂,具有如下优势:
1、本发明制冷剂中的R1270与R600a饱和液体的汽化潜热和热导率比R22高许多,在相同工况下的制冷剂充灌量比R22更少,充灌量相对于R22系统可减少40%以上,从而为制冷系统节约更多材料,减少成本,同时也进一步降低因制冷剂泄漏带来的安全风险。
2、R1270与R600a都为碳氢化合物,水溶性小。此外,本发明可与R22制冷系统中的矿物油和R410a制冷系统中的多元醇酯类润滑油互溶,回油性能好,可直接充灌而不需更换润滑油。由于本发明整体相对分子量比R410a和R22小,制冷剂粘度也相对较小,制冷剂流动性好,因此可使得制冷系统的阻力损失大大降低,进一步降低能耗。
3、本发明中的碳氢混合制冷剂为环保制冷剂,无氯原子和氟原子,其ODP值为0,对大气臭氧层无害。最重要的是,本发明的GWP值小于6,而与之相比,R22和R410a有非常高的全球变暖潜能值,但是本发明所产生的温室效应影响远远小于R22和R410a。并且,本发明作为天然制冷剂更加环保。
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。
当前R22制冷剂被加速淘汰的背景下,R410a作为其替代的过渡制冷剂因其GWP值较高,工作压力较大等缺点也急需新的制冷剂进行替代。基于此,本发明所提出的碳氢混合制冷剂可直接用于使用过R22的存量制冷设备中,也可作为新的R410a替代工质用于当前的空调、热泵系统中。
本发明具体实施时,所用的R1270和R600a制冷剂为当前制冷相关领域所普遍使用的制冷剂,其中,R1270的质量百分比浓度占比为81%~89%,R600a的质量百分比浓度占比为11%~29%,二者的质量百分比之和为100%。其具体实施例如下:
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81%的R1270和19%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83%的R1270和17%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84%的R1270和16%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87%的R1270和13%的R600a进行充分物理混合。
实施例5:
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89%的R1270和11%的R600a进行充分物理混合。
将上述实施例与R22、R410a进行空调系统的理论循环计算,取空调的设计工况为: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。
利用制冷工程常用软件REFPEOP软件进行计算,所得出的相关参数如下表2:
表2:空调系统理论循环计算参数
由表2数据对比可发现,本发明的碳氢混合制冷剂COP值比R22和R410a高,表现出较好的节能效果。本发明的制冷剂在系统运行中的压缩机排气温度也相对较低,能在高温环境中有比较好的运行效果,且在相同工况下的工作压力和压缩比也比R22和R410a小,可有效提高压缩机运行效率和延长其使用寿命。
本发明以实施例3为例,实施例3中的碳氢混合物物性参数与R22和R410a作对比,可得出如下表3:
表3:R22、R410a和实施例3物性参数
参数 | R22 | R410a | 实施例3 |
相对分子质量 | 86.468 | 72.585 | 44.025 |
汽化潜热(0.1013MPa)kJ/kg | 233.75 | 272.97 | 436.214 |
标准沸点℃ | -40.81 | -51.446 | -45.391 |
临界压力kPa | 4990.0 | 4902.6 | 4483.7 |
临界温度℃ | 96.145 | 71.358 | 96.905 |
临界密度kg/m<sup>3</sup> | 523.84 | 459.53 | 227.01 |
安全级别 | A1 | A1 | A3 |
ODP | 0.055 | 0 | 0 |
GWP | 1810 | 1920 | 5 |
由表3数据可看出,本发明与R22物性相近,且汽化潜热比R22、R410a大,相同制冷量下,充灌量更少。本发明属于天然制冷剂,无毒无害,且GWP值远小于R22和R410a,几乎难以产生温室效应,环保优势突出,此外,本发明的相对分子量小,流动性好,沿程阻力更小,从而降低制冷系统运行损耗。本发明所述制冷剂可广泛应用于分体式空调、中央空调、家用空调及冰箱、中小型冷库、热泵系统等,应用广泛,由于是天然制冷剂,无需合成,成本低廉,有很大的商用价值。
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 (8)
1.一种多替代性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:丙烯为81%~89%,异丁烷为11%~29%。
2.根据权利要求1所述的多替代性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:丙烯为84%,异丁烷为16%。
3.根据权利要求1所述的多替代性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:丙烯为83%,异丁烷为17%。
4.根据权利要求1所述的多替代性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:丙烯为87%,异丁烷为13%。
5.根据权利要求1所述的多替代性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:丙烯为89%,异丁烷为11%。
6.根据权利要求1所述的多替代性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:丙烯为81%,异丁烷为19%。
7.一种根据权利要求1至6任一所述的多替代性环保型碳氢混合制冷剂的应用,其特征在于:作为中央空调、家用空调或热泵系统的制冷剂。
8.根据权利要求7所述的多替代性环保型碳氢混合制冷剂的应用,其特征在于:用于替代R22制冷剂或R410a制冷剂。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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