CN113388371A - 一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用 - Google Patents

一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于多元混合制冷剂领域，具体涉及一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用，该混合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45％～55％，1,1,1,2‑四氟乙烷为1％～5％，二氟甲烷为10％～20％。本发明所提供的四元混合制冷剂，无ODP值，低GWP值(约为R410a GWP的5％‑10％)，滑移温度小，且能效高，对环境友好，可用于替代R22或R410a。其不可燃或者弱可燃性增加了制冷剂的使用安全，对家用和商用空调系统、热泵热水器、冷库冷藏、汽车空调等制冷设备都可适用。

Description

一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用
技术领域
本发明属于多元混合制冷剂领域，具体涉及一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用。
背景技术
自科学家发现臭氧层空洞以来，国际社会越来越重视控制对臭氧有严重破坏的物质的生产。为此，《蒙特利尔议定书》及其修正案都加速了氢氯氟烃(HCFCs)淘汰，并且规定了发达国家在2020年全面禁止使用，而发展中国家可延后10年的淘汰期限，而且决定自2004年起禁止缔约方同非缔约方的HCFCs贸易。目前我国的制冷行业中所用最多的HCFCs制冷剂为R22，并且R22在国内空调市场上仍然有较大的比重。R22有少量ODP值(消耗臭氧潜能值)，且有较高的GWP值(全球变暖潜值)，仍然严重危害着环境安全。当前对R22的替代主要使用的是R407c和R410a，特别是R410a在我国是作为主要的R22替代制冷剂。
虽然R410a对臭氧层无威胁，但是仍然有较高的GWP值，被列为《京都议定书》削减对象，尤其是2014年通过的《蒙特利尔议定书》基加利修正案十分明确的确定了HFCs的削减进度，发达国家到2036年必须削减85％，发展中国家到2045年必须削减80％，R410a因其高达2100的GWP值，只能作为过渡制冷剂使用，不能作为最终替代。欧洲国家主张可作为最终替代的碳氢制冷剂如R290、R600a等因为其ODP值为0，低GWP值的优秀环保性能受到了广泛关注，但是其自身的可燃性却带来了一定的安全风险，进而限制了在大规模制冷设备中的使用。因此，将碳氢制冷剂与其他不可燃制冷剂的混合使用是当前主流学者的研究思路之一。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂及其应用。本发明所提供的四元混合制冷剂，无ODP值，低GWP值(约为R410a GWP的5％-10％)，滑移温度小，且能效高，对环境友好，可用于替代R22或R410a。其不可燃或者弱可燃性增加了制冷剂的使用安全，对家用和商用空调系统、热泵热水器、冷库冷藏、汽车空调等制冷设备都可适用。
本发明所提供的技术方案如下：
一种可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，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45％～55％，1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)为1％～5％，二氟甲烷(R32)为10％～20％。
下表一给出了四种制冷剂的相关物性参数与安全系数：
Figure BDA0003104400840000021
Figure BDA0003104400840000031
所述四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40％，R1216为45％，R134a为5％，R32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32％，R1216为50％，R134a为3％，R32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35％，R1216为48％，R134a为2％，R32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45％，R134a为1％，R32为14％。
具体的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：R290为34％，R1216为45％，R134a为1％，R32为20％。
所述可替代R22或R410a的四元混合制冷剂可采用现有技术的常规方法，例如包括以下步骤：将气态R290、气态R1216、气态R134a和气态R32混合均匀，即得所述四元混合制冷剂。
再例如，其制备方法也可包括以下步骤：将液态R290、液态R1216、液态R134a和液态R32混合均匀，即得所述四元混合制冷剂。
上述制冷剂，根据相似相溶原理，作为低碳的制冷剂可相互溶解，从而可根据重量比按照沸点由高到低的顺序直接充入制冷剂罐中进行物理混合。
本发明所提供的制冷剂可作为R22或R410a的替代制冷剂，可广泛应用于家用空调、商用空调、中央空调、移动空调、汽车空调、热泵热水器、除湿机、冷冻式干燥器、冷库、食品冷冻设备、船用制冷设备、工业制冷、商业制冷，冷冻冷凝机组、超市陈列展示柜等制冷设备中。
本发明所提供的四元混合制冷剂，具有以下优点和有益效果：
1、相较于所需要替代的R22或R410a，本发明的有更突出的环保优势，其ODP值为0，GWP值低于150，符合欧盟关于汽车空调的使用规定，在欧洲市场有一定的应用前景。
2、国内当前用于替换R410a的纯制冷剂为R290，虽然R290作为天然制冷剂不损害臭氧层，无温室效应，完全环保，但是其可燃性对于制冷系统的密闭性有十分高的要求，而且鉴于安全考虑，R290不能应用于充灌量大的制冷设备中。本发明通过添加不可燃制冷剂R1216和R134a，弱可燃制冷剂R32，大大降低了制冷系统的爆炸风险，通过抑制燃烧进一步提高了其安全性。
3、本发明作为非共沸制冷剂，有较小的滑移温度，在4℃以下，远小于R407c，且可直接应用于R22或者R410a系统中，无需更换过多部件，降低企业成本。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，应当理解的是，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。
本发明在具体实施时，所用的制冷剂R290、R1216、R134a和R32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44％～55％，R134a的质量百分比浓度占比为1％～5％，R32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、R134a和R32，在液相状态下，将质量百分比为40％的R290、45％的R1216、5％的R134a和10％的R32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、R134a和R32，在液相状态下，将质量百分比为32％的R290、50％的R1216、3％的R134a和15％的R32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、R134a和R32，在液相状态下，将质量百分比为35％的R290、48％的R1216、2％的R134a和15％的R32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、R134a和R32，在液相状态下，将质量百分比为40％的R290、45％的R1216、1％的R134a和14％的R32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、R134a和R32，在液相状态下，将质量百分比为34％的R290、45％的R1216、1％的R134a和20％的R32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，取空调的标准设计工况为：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。所得出的计算参数如下表2所示：
表2：空调系统理论循环计算参数
Figure BDA0003104400840000051
Figure BDA0003104400840000061
根据上述结果，可得出：1、在相同工况下，本发明中的实施例冷凝压力略低于R22，蒸发压力相近，因此可在不更换或者少更换部件的情况下直接替换R22制冷剂，并且其压比低于R22与R410a，可提高制冷系统的使用寿命；2、就制冷效率而言，实施例的COP值高于R410a，并且与R22相近，甚至部分略高于R22，说明本发明拥有不低于所替代的制冷剂的工作性能，且混合制冷剂的滑移温度较小，符合实际使用需求；3、对比于压缩机出口温度，实施例的压缩机出口温度都小于R22或R410a的，因此本发明的使用有利于减少压缩机的使用损耗，并且在高温环境中的使用也比较理想；4、本发明的GWP值都小于150，温室效应潜值低，有很好的环保性能，并且由于混入不可燃及弱可燃制冷剂，可进一步抑制其燃烧性，大大减少制冷剂泄漏所带来的安全风险，并且本发明应用广泛，对于汽车空调、热泵热水器、冷库冷藏系统、中央空调等都可适用。
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R22或R410a的四元混合制冷剂，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45％～55％，1,1,1,2-四氟乙烷为1％～5％，二氟甲烷为10％～20％。
2.根据权利要求1所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，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5％，二氟甲烷为10％。
3.根据权利要求1所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为32％，六氟丙烯为50％，1,1,1,2-四氟乙烷为3％，二氟甲烷为15％。
4.根据权利要求1所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为35％，六氟丙烯为48％，1,1,1,2-四氟乙烷为2％，二氟甲烷为15％。
5.根据权利要求1所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，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1％，二氟甲烷为14％。
6.根据权利要求1所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：丙烷为34％，六氟丙烯为45％，1,1,1,2-四氟乙烷为1％，二氟甲烷为20％。
7.一种根据权利要求1至6任一所述的可替代R22或R410a的四元混合制冷剂的应用，其特征在于：用于替代R22制冷剂或R410a制冷剂。
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