CN113388370B - 一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混合制冷剂技术领域，具体涉及一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用。该三元制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为30％～40％，六氟丙烯为40％～50％，1,1,1,2‑四氟乙烷为10％～20％。本发明所提供的三元混合制冷剂相较于所要替代的R134a在应用过程中具有充灌量少、排气温度和GWP值更低(仅为R134a的10％～20％)、分子量相当或略大等主要优点，且具有不可燃或弱可燃性，可广泛应用于中央空调、大型冷库等大中型制冷系统，以及汽车空调、家用空调等小型系统之中。

Description

一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用
技术领域
本发明属于混合制冷剂技术领域，具体涉及一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用。
背景技术
自1974年相关科学家提出卤代烃中的氯原子会造成臭氧层空洞以来，国际社会越来越重视在制冷与低温领域中大量使用的制冷剂所造成的影响。为此，世界多个国家分别于2015年和2016年共同签署了《巴黎协定》和《蒙特利尔议定书—基加利修正案》，这两个协议都对HFCs的使用加以限制管控，其中，《蒙特利尔议定书—基加利修正案》要求发达国家在2019年之前开始逐步淘汰HFCs，并要求发展中国家在2024～2028年期间对HFCs进行冻结停产。而在我国广泛应用于汽车空调、小型制冷设备，但有较高GWP值的R134a，是目前急需替代的主要对象。
当前，碳氢制冷剂(HCs)作为天然制冷剂，因其ODP值为0，低GWP值的优秀环保性能受到广泛的欢迎，而R290和R600a也被应用于R134a的替代。然而HCs因为自身的可燃特性在使用方面受到了一定的限制，只能应用于低冷量的小型制冷系统中，较大充灌量的HCs会带来不可忽视的因泄漏而产生的安全性问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种可替代R134a的三元混合制冷剂及其应用。本发明所提供的三元混合制冷剂相较于所要替代的R134a在应用过程中具有充灌量少、排气温度和GWP值更低(仅为R134a的10％～20％)、分子量相当或略大等主要优点，且具有不可燃或弱可燃性，可广泛应用于中央空调、大型冷库等大中型制冷系统，以及汽车空调、家用空调等小型系统之中。
本发明所提供的技术方案如下：
一种可替代R134a的三元混合制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：丙烷(R290)为30％～40％，六氟丙烯(R1216)为40％～50％，1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)为10％～20％。
上述技术方案所提供的三元混合制冷剂可燃性低，GWP值小，相对于R134a更加节能环保。
下表1给出了三种制冷剂的相关物性参数与安全系数：
表1：R290、R1216和R134a物性参数
Figure BDA0003104399130000021
Figure BDA0003104399130000031
所述三元混合制冷剂为非共沸制冷剂。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为30％，R1216为50％，R134a为20％。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为40％，R1216为50％，R134a为10％。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为40％，R1216为45％，R134a为15％。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为40％，R1216为40％，R134a为20％。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为37％，R1216为48％，R134a为15％。
所述可替代R134a的三元混合制冷剂可采用现有技术的常规方法，例如包括以下制备步骤：将气态R290、气态R1216和气态R134a混合均匀，即得所述三元混合制冷剂。
再例如，其制备方法也可包括以下步骤：将液态R290、液态R1216和液态R134a混合均匀，即得所述三元混合制冷剂。
上述制冷剂，根据相似相溶原理，作为低碳制冷剂可相互溶解，从而可根据重量比直接充入制冷剂罐中进行物理混合。
此外，本发明还提供了上述三元混合制冷剂的应用，可应用于大型制冷系统，如中央空调，冷库冷藏，焓差室，热泵系统中，也可应用于中小型制冷设备，如小型家用空调，汽车空调之中。
本发明作为替代R134a的三元混合制冷剂，具有以下优点和有益效果：
1、相比于R134a，本发明有更好的环保性能，其ODP值为0，GWP值更大大低于R134a，具有明显的环保优势。
2、相较于目前主要用来替代R134a的制冷剂R600a来说，本发明因含有不可燃的R1216和R134a，大大降低了混合制冷剂的可燃性，有效减少制冷剂泄漏带来的不安全因素，因此在需要高冷量、高充灌量的大型制冷设备中也可应用。
3、相比于R134a，本发明的分子量与R134a相当或略大，不仅可直接在采用容积式压缩机的R134a制冷系统中进行替代，而且也可直接在采用离心式压缩机的R134a制冷系统中进行替代，不需要做过多的部件更换，节约成本。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明进行清楚、详细地阐述。应当理解的是，此处所描述的实施例仅仅是用作解释本发明，并不限定于本发明。
本发明在具体实施时，所用的制冷剂R290、1216和R134a均为制冷与低温技术领域所常用的高纯度制冷剂，其中，R290的质量百分比浓度占比为30％～40％，R1216的质量百分比浓度占比为40％～50％，R134a的质量百分比浓度占比为10％～20％，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R290、R1216和R134a，在液相状态下，将质量百分比为30％的R290、50％的R1216和20％的R134a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R290、R1216和R134a，在液相状态下，将质量百分比为37％的R290、48％的R1216和15％的R134a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R290、R1216和R134a，在液相状态下，将质量百分比为40％的R290、50％的R1216和10％的R134a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R290、R1216和R134a，在液相状态下，将质量百分比为40％的R290、45％的R1216和15％的R134a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R290、R1216和R134a，在液相状态下，将质量百分比为40％的R290、40％的R1216和20％的R134a进行充分物理混合。
将上述实施例与R134a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℃，压缩机绝热效率取0.75。所得出的计算参数化如下表2所示：
表2：空调系统理论循环计算参数
Figure BDA0003104399130000051
Figure BDA0003104399130000061
上述结果表明：1、在相同工况下，本发明中的实施例基本上有更高的制冷量，特别是单位容积制冷量，这意味着在相同制冷量下，本发明在制冷设备的使用过程中，可以充注更少制冷剂，较少的充灌量在节约成本的同时，也进一步保证了制冷系统的整体安全；2、通过对压缩机方面的性能比较，可以看出，实施例中的压缩机出口温度和整体压比比使用R134a时更小，这有利于提高压缩机的整体使用寿命，并且也表明在温度较高的环境中，本发明有更好的使用前景；3、作为非共沸制冷剂，本发明的滑移温度相对较小，均在2℃以内，并且本身的环保性能也优于R134a，全球变暖潜值(GWP)小于R134a；4、本发明所用的R1216和R134a为不可燃制冷剂，其三元混合制冷剂具有弱可燃性或不可燃性，可应用于家用和商用中央空调、冰箱、热泵装置、低温冷库冷藏、汽车空调等制冷系统中，应用广泛且安全性高，有很大的实用价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的技术范围内之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为30％～40％，六氟丙烯为40％～50％，1,1,1,2-四氟乙烷为10％～20％。
2.根据权利要求1所述的可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为30％，六氟丙烯为50％，1,1,1,2-四氟乙烷为20％。
3.根据权利要求1所述的可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为37％，六氟丙烯为48％，1,1,1,2-四氟乙烷为15％。
4.根据权利要求1所述的可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为40％，六氟丙烯为50％，1,1,1,2-四氟乙烷为10％。
5.根据权利要求1所述的可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为40％，六氟丙烯为45％，1,1,1,2-四氟乙烷为15％。
6.根据权利要求1所述的可替代R134a的三元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为40％，六氟丙烯为40％，1,1,1,2-四氟乙烷为20％。
7.一种根据权利要求1至6任一所述的可替代R134a的三元混合制冷剂的应用，其特征在于：作为家用中央空调、商用中央空调、冰箱、热泵装置、低温冷库冷藏或汽车空调的制冷剂。
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