CN112680193B - 一种混合制冷剂、换热系统和家用电器 - Google Patents
一种混合制冷剂、换热系统和家用电器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种混合制冷剂、换热系统和家用电器，混合制冷剂包括二氟甲烷、氟乙烷、3,3,3‑三氟丙烯和三氟碘甲烷，按照重量百分比计，二氟甲烷的含量为52％至88％，氟乙烷的含量为4％至28％，3,3,3‑三氟丙烯的含量为4％至16％，三氟碘甲烷的含量为4％至40％。该环保型的混合制冷剂，具有较低GWP的同时，温度滑移动小，且系统热力性能与R410A基本相当。
Description
技术领域
本发明涉及制冷剂技术领域，具体地说，是涉及一种混合制冷剂、换热系统和家用电器。
背景技术
随着环保趋势的日益严重，对于HFCs的“温室效应”，蒙特利尔议定书修订案要求一种既不破坏臭氧层又具有较低GWP值(全球变暖潜值)的制冷剂来替代目前高GWP制冷剂，并有效应用于家用空调系统中。
传统家用空调制冷剂为如R410A，其GWP值为2088，ODP值(臭氧消耗潜能)为0。目前技术手段常从单工质和制冷剂组合物角度出发，寻找既满足环保要求又满足空调系统能力能效要求的工质，但尚未能找到较为完美的替代方案。因此，面向未来环保型制冷剂的市场需求，积极探索新型制冷剂替代传统高GWP值的制冷剂是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种环保型的混合制冷剂，具有较低GWP的同时，温度滑移动小，且系统热力性能与R410A基本相当。
本发明的第二目的是提供一种采用上述混合制冷剂的换热系统。
本发明的第三目的是提供一种具有上述换热系统的家用电器。
为实现上述第一目的，本发明提供一种混合制冷剂，包括二氟甲烷、氟乙烷、3,3,3-三氟丙烯和三氟碘甲烷。按照重量百分比计，二氟甲烷的含量为52％至88％，氟乙烷的含量为4％至28％，3,3,3-三氟丙烯的含量为4％至16％，三氟碘甲烷的含量为4％至40％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为52％至64％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为52％，氟乙烷的含量为4％，3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，三氟碘甲烷的含量为40％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为60％，氟乙烷的含量为12％，3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，三氟碘甲烷的含量为24％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为64％，氟乙烷的含量为28％，3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，三氟碘甲烷的含量为4％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为64％，氟乙烷的含量为4％，3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，三氟碘甲烷的含量为28％。
一个优选的方案是，二氟甲烷的含量为65％至88％。
为实现上述第二目的，本发明提供一种换热系统，采用上述的混合制冷剂。
一个优选的方案是，换热系统为双级蒸气压缩式制冷系统。
为实现上述第三目的，本发明提供一种家用电器，包括上述的换热系统。
本发明的有益效果是，使用此种混合制冷剂的系统，温度滑移低于0.15℃，该混合制冷剂属于近共沸制冷剂，其容积制冷量与R410A相近，混合制冷剂的GWP值低，符合全球各地区的环保法规要求，在适当的配比下热力性能与R410A相接近，因此可成为替代R410A的环保制冷剂。
附图说明
图1是双级蒸气压缩式制冷系统的系统框图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
混合制冷剂和换热系统实施例：
本实施例的混合制冷剂适用于家用空调系统等换热系统。家用空调系统为双级蒸气压缩式制冷系统。如图1所示，该系统中制冷剂压缩分为两段进行，来自蒸发器1的低压蒸气先进入到低压压缩机2，经低压压缩机2压缩到中间温度后与中间冷却器3进行热交换，随后经高压压缩机4压缩后，排入冷凝器5中。整个循环过程中，与单级压缩制冷相比较，增加一台压缩机，而且增加了中间冷却器3和节流阀6，且高压压缩机4的制冷剂流量因加上了在中间冷却器3产生的蒸气而大于低压压缩机2的制冷剂流量。
本发明的混合制冷剂的制备方法是将二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I 1)四种组分按照其相应的质量配比在常温常压液相状态下进行物理混合成为四元混合物。各组元物质的基本参数见表1。
表1混合制冷剂中各组元物质的基本参数
按照上述方法，下面给出多个具体实施例和对比例，其中物质的比例均为质量占比，每种制冷剂的物质的质量百分数之和为100％。每种实施例中和对比例都是将各物质常温常压液相状态下按固定的质量比进行液相物理混合，混合均匀得到一种混合制冷剂。这里的常温指室温，大概在25℃左右，常压指制冷剂存储在罐中的压力，大概在0.6Mpa左右。
实施例1，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按52:4:4:40的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例2，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按60:12:4:24的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例3，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按64:28:4:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例4，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按64:4:4:28的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例5，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按64:12:4:20的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例6，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按64:16:4:16的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例7，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按68:12:4:16的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例8，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按68:12:8:12的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例9，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按72:8:4:16的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例10，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按72:8:8:12的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例11，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按72:16:4:8的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例12，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按76:8:12:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例13，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按76:4:12:8的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例14，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按76:16:4:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例15，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按76:4:16:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例16，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按80:4:12:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例17，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按80:8:4:8的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例18，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按80:12:4:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例19，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按84:4:4:8的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例20，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按84:4:8:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例21，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按84:8:4:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
实施例22，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按88:4:4:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例1，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:4:4:88的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例2，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:4:8:84的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例3，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:4:44:48的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例4，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:4:84:8的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例5，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:8:32:56的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例6，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按4:20:72:4的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例7，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按8:12:36:44的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例8，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按8:36:4:52的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例9，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按12:12:4:72的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
对比例10，二氟甲烷(R32)、氟乙烷(R161)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟碘甲烷(R13I1)四种组分在常温常压液相下按28:24:4:44的质量比进行物理混合，混合均匀后得到一种环保的混合制冷剂。
通过仿真计算，以同一条件计算上述家用环保混合制冷剂的空调系统循环性能，即蒸发温度为10℃，冷凝温度为36℃，过热度为5℃，过冷度为5℃，按照等熵效率0.7进行仿真计算，上述实施例计算得到制冷系统回路的制冷循环性能的对比结果见表2，上述实施例与R410A相对热力性能(即相对单位容积制冷量和相对制冷系数COP)的对比结果见表3。
表2各实施例与R410A的制冷循环性能比较
由表2可知，采用本发明的家用环保混合制冷剂的制冷系统的COP为R410A的95.0％至99.6％，本发明通过研究计算给了上述物质的组合方式以及质量占比，保证各物质之间性能能够发挥更大的协同作用，使制备得到的混合工质的温度滑移小，GWP值维持在600以内,ODP为0，较R410A的2088具有明显的环保优势。
表3各实施例与R410A相对热力性能比较
由表3可知，本发明提供的混合制冷剂的热力性能中，各实施例的温度滑移均低于0.15℃，混合制冷剂属于近共沸制冷剂，其容积制冷量与R410A相近，混合制冷剂的最高GWP为仅为R410A的28％，混合制冷剂的COP与R410A相接近且大于95％，因此可成为替代R410A的环保制冷剂。
本发明的混合制冷剂通过设置不同组分的质量百分占比范围，来保证混合制冷剂的GWP尽可能小，温度滑移小，且单位容积制冷量及COP与R410A基本相当。
家用电器实施例：
本实施例的家用电器包括上述换热系统实施例中的换热系统。家用电器可以为家用空调或冰箱等具有双级蒸气压缩式制冷系统的设备。
最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混合制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂由二氟甲烷、氟乙烷、3,3,3-三氟丙烯和三氟碘甲烷组成；
按照重量百分比计，所述二氟甲烷的含量为52％至88％，所述氟乙烷的含量为4％至28％，所述3,3,3-三氟丙烯的含量为4％至16％，所述三氟碘甲烷的含量为4％至40％。
2.根据权利要求1所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为52％至64％。
3.根据权利要求2所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为52％，所述氟乙烷的含量为4％，所述3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，所述三氟碘甲烷的含量为40％。
4.根据权利要求2所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为60％，所述氟乙烷的含量为12％，所述3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，所述三氟碘甲烷的含量为24％。
5.根据权利要求2所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为64％，所述氟乙烷的含量为28％，所述3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，所述三氟碘甲烷的含量为4％。
6.根据权利要求2所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为64％，所述氟乙烷的含量为4％，所述3,3,3-三氟丙烯的含量为4％，所述三氟碘甲烷的含量为28％。
7.根据权利要求1所述的混合制冷剂，其特征在于：
所述二氟甲烷的含量为65％至88％。
8.换热系统，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的混合制冷剂。
9.根据权利要求8所述的换热系统，其特征在于：
所述换热系统为双级蒸气压缩式制冷系统。
10.家用电器，其特征在于，包括权利要求8或9所述的换热系统。
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