CN113563847B - 四元环保混合制冷剂、其制备方法及制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及制冷剂技术领域，具体而言，涉及一种四元环保混合制冷剂、该四元环保混合制冷剂的制备方法及制冷系统。四元环保混合制冷剂包括2,3,3,3‑四氟丙烯、三氟甲基甲基醚、三氟碘甲烷和氟乙烷，所述四元环保混合制冷剂的GWP值小于100，ODP值为0。以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括5‑70％的2,3,3,3‑四氟丙烯、5‑25％的三氟甲基甲基醚、5‑25％的三氟碘甲烷和15‑85％的氟乙烷。四元环保混合制的制备方法为：将所述四元环保混合制的各组分在常温常压液相状态下混合并搅拌，得到所述四元环保混合制。本发明提出的四元环保混合制，不仅具有低GWP的环保特性，单位容积制冷量和系统性能系数与R134a相近或更优，能够较好的对R134a制冷剂进行替代。

Description

四元环保混合制冷剂、其制备方法及制冷系统
技术领域
本申请涉及制冷剂技术领域，具体而言，涉及一种四元环保混合制冷剂、该四元环保混合制冷剂的制备方法及制冷系统。
背景技术
2020年底，中国提出了二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的承诺，这无疑对制冷行业提出了更高的要求，在当前全球变暖问题日益严峻的形势下，减少HFC的使用是当前制冷领域工作的重点。1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)由于具有无毒性、不可燃、无腐蚀、材料相容性较好等特点，而被广泛用于汽车空调以及其他一些制冷系统等领域，但随着国内外对全球变暖潜值(GWP)高的制冷剂管控的进一步加强，使得R134a等HFCs制冷剂面临削减和淘汰，因此有必要寻找一种环保性能好，同时热力性能与R134a相当甚至更好的制冷剂进行替代，以便最大限度的满足制冷剂环保性和高效性的要求。
发明内容
为了解决现有技术中的R134a环保性能差的技术问题，本发明的首要目的在于，提出一种环保混合制冷剂，从制冷剂的环保性物性、性能及经济性多个维度进行仔细筛选，形成一种与R134a相比，GWP更低且热力学性能相当的替代制冷剂，并且提出了该环保混合制冷剂的制备方法以及应用该制冷剂的制冷系统。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种四元环保混合制冷剂。
根据本申请实施例的四元环保混合制冷剂，其包括2,3,3,3-四氟丙烯、三氟甲基甲基醚、三氟碘甲烷和氟乙烷，所述四元环保混合制冷剂的GWP值小于100，ODP值为0。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括5-70％的2,3,3,3-四氟丙烯、5-25％的三氟甲基甲基醚、5-25％的三氟碘甲烷和15-85％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括10-60％的2,3,3,3-四氟丙烯、10-15％的三氟甲基甲基醚、5-15％的三氟碘甲烷和25-75％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括15-55％的2,3,3,3-四氟丙烯、10-15％的三氟甲基甲基醚、5-15％的三氟碘甲烷和20-65％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括20-50％的2,3,3,3-四氟丙烯、10-15％的三氟甲基甲基醚、5-10％的三氟碘甲烷和20-60％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括5％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和85％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括10％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和80％的氟乙烷。
进一步地，以摩尔百分比计，四元环保混合制冷剂包括15％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和75％的氟乙烷。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种四元环保混合制的制备方法，用于制备本发明实施例第一方面提供的四元环保混合制，所述制备方法包括以下步骤：将所述四元环保混合制的各组分在常温常压液相状态下混合并搅拌，得到所述四元环保混合制。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种制冷系统，该制冷系统包括工质，所述工质包括本发明实施例第一方面提供的四元环保混合制。
本发明提出的四元环保混合制，不仅具有低GWP的环保特性，单位容积制冷量和系统性能系数与R134a相近或更优，能够较好的对R134a制冷剂进行替代。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供的四元环保混合制冷剂，其制备方法是将四元环保混合制冷剂的各组分，即2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)，按照其相应的摩尔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，具体可以在室温液相状态下混合并搅拌，制得四元环保混合制冷剂。本发明实施例中四元环保混合制冷剂中的各组元物质的基本参数见表1。
表1四元环保混合制冷剂中各组元物质的基本参数
Figure BDA0003182529930000041
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例对技术方案进行清楚完整地描述，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。下面将结合较优的实施例来详细说明本申请。下面给出多个具体实施例和对比例，其中组分的比例均为摩尔百分比，每种四元环保混合制冷剂的组元物质的摩尔百分数之和为100％，具体的各实施例和对比例的构成如表2所示。
实施例1
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按5:5:5:85的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例2
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按10:5:5:80的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例3
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按15:5:5:75的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例4
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按20:5:5:70的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例5
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按25:5:5:65的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例6
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按30:5:5:60的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例7
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按35:5:5:55的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例8
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按40:5:5:50的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例9
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按45:15:15:25的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例10
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按50:20:10:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例11
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按55:15:5:25的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例12
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按60:10:10:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例13
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按65:10:5:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
实施例14
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按70:5:10:15的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
对比例1
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按5:50:40:5的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
对比例2
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按5:70:15:10的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
对比例3
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按10:75:5:10的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
对比例4
将2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、三氟碘甲烷(R13I1)和氟乙烷(R161)按5:5:5:85的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种四元环保混合制冷剂。
表2各实施例及对比例的成分组成
Figure BDA0003182529930000071
Figure BDA0003182529930000081
为了比较各实施例和对比例的效果，所选取的设计工况制冷工况，具体地：蒸发温度为10℃，冷凝温度为40℃，过热度为5℃，过冷度为5℃，压缩机的绝热效率为0.75，分别使用上述实施例1-14、对比例1-4和R134a制冷剂在制冷系统中的循环性能参数进行测试和计算，比较了其中的GWP，相对单位容积制冷量Qv(与R134a的单位容积制冷量比值)和相对性能系数COP(与R134a的性能系数比值)等指标，记录在表3中，此外，经测试，实施例1-14各制冷剂的ODP值为0。
表3各实施例、对比例及R134a制冷剂的实验数据
Figure BDA0003182529930000082
Figure BDA0003182529930000091
由表3可知，本发明提供的四元环保混合制冷剂的环境性能远优于R134a，其GWP较低。具体的，所有制冷剂配方的GWP均小于100，远低于R134a的GWP值，完全可以满足《蒙特利尔议定书》基加利修正案对碳排放削减的目标，具有较好的环保特性。
同时可以看出，本发明提供的四元环保混合制冷剂的热力性能比R134a更优，所有实施例的容积制冷量与R134a相比均有提升，最高可提升29％，且所有实施例的相对性能系数均大于0.97，制冷能力和能效与使用R134a制冷剂基本相当或更优，因此可成为替代R134a的环保制冷剂。若三种组分中的一种或多种不在本申请提供的摩尔占比内，例如对比例1中三氟甲基甲基醚(RE143a)和三氟碘甲烷(R13I1)的含量较多，氟乙烷(R161)含量较少，对比例1制冷剂的GWP值明显较高，相对单位容积制冷量和相对性能系数均较低；再如对比例2-对比例4的制冷剂中三氟甲基甲基醚(RE143a)的含量较多，氟乙烷(R161)含量较少，对比例2-对比4中制冷剂的GWP值明显较高，相对单位容积制冷量和相对性能系数均较低。
综上，本发明提供的四元混合混合制冷剂，不仅具有低GWP的环保特性，而且热力性能与R134a相当，甚至更好，可以较好地对R134a进行替代。
本发明实施例还相应的保护使用本发明实施例提供的四元混合混合制冷剂作为工质的制冷系统，制冷系统可以应用于的电器设备包括但不限于空调、冰箱及除湿机等，制冷系统的其他构成和工作原理适用于现有技术，此处不再赘述。
本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种四元环保混合制冷剂，其特征在于，以摩尔百分比计，由5-40％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和50-85％的氟乙烷组成；所述四元环保混合制冷剂的GWP值小于100，ODP值为0。
2.根据权利要求1所述的四元环保混合制冷剂，其特征在于，以摩尔百分比计，包括5％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和85％的氟乙烷。
3.根据权利要求1所述的四元环保混合制冷剂，其特征在于，以摩尔百分比计，包括10％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和80％的氟乙烷。
4.根据权利要求1所述的四元环保混合制冷剂，其特征在于，以摩尔百分比计，包括15％的2,3,3,3-四氟丙烯、5％的三氟甲基甲基醚、5％的三氟碘甲烷和75％的氟乙烷。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的四元环保混合制冷剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将所述四元环保混合制冷剂的各组分在常温常压液相状态下混合并搅拌，得到所述四元环保混合制冷剂。
6.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括工质，其中，所述工质包括权利要求1至4中任一项所述的四元环保混合制冷剂。
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