CN116179162A - 一种混合制冷剂及制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种混合制冷剂及制冷系统，属于制冷剂技术领域，本发明的混合制冷剂包括第一组分、第二组分、第三组分和第四组分；其中，第一组分包括三氟碘甲烷；第二组分包括二氟甲烷；第三组分包括2,3,3,3‑四氟丙烯；第四组分包括1,1‑二氟乙烷、氟乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷中的至少一种。本发明的混合制冷剂的GWP值低于150，符合环保要求；同时本发明的混合制冷剂具有良好的安全性能，安全等级不以低于A2L，并且通过将各组分以适当的配比混合制得的混合制冷剂的热力性能优秀。
Description
技术领域
本发明属于制冷剂技术领域，尤其涉及一种混合制冷剂及制冷系统。
背景技术
在全球变暖的背景下，一系列法规颁布以限制高温室效应潜值GWP>150的制冷剂，当前广泛使用的R32制冷剂将要面临替代。R290作为一种自然工质，其GWP<1，且热力学性质优良，是有潜力的替代工质之一，但是R290易燃易爆。制冷剂的安全等级分为A1(低毒、无火焰传播)，A2L(低毒、微燃)，A2(低毒、可燃)和A3(低毒、易燃)，R290的安全等级为A3，与R32(安全等级为A2L)相比，在生产、运输、安装、维修和报废等阶段都面临着更大的安全风险与挑战。因此，在保障性能和安全的前提下，开发一种GWP<150的制冷剂十分必要。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提出了一种混合制冷剂及制冷系统。
本发明第一方面提出了一种混合制冷剂，所述混合制冷剂包括第一组分、第二组分、第三组分和第四组分；其中，
所述第一组分包括三氟碘甲烷；
所述第二组分包括二氟甲烷；
所述第三组分包括2,3,3,3-四氟丙烯；
所述第四组分包括1,1-二氟乙烷、氟乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷中的至少一种。
进一步可选地，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为1,1-二氟乙烷。
进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-52重量份的第一组分、8-20重量份的第二组分，20-72重量份的第三组分和1-20重量份的第四组分。
进一步可选地，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为氟乙烷。
进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-60重量份的第一组分、4-20重量份的第二组分，20-76重量份的第三组分和1-16重量份的第四组分。
进一步可选地，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为丙烷。
进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-36重量份的第一组分、4-12重量份的第二组分，48-80重量份的第三组分和1-12重量份的第四组分。
进一步可选地，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为丙烯。
进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-32重量份的第一组分、4-8重量份的第二组分，56-80重量份的第三组分和1-12重量份的第四组分。
进一步可选地，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为异丁烷。
进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-20重量份的第一组分、16-20重量份的第二组分，60-72重量份的第三组分和1-8重量份的第四组分。
本发明第二方面提出了一种制冷系统，所述制冷系统中流通本发明第一方面所提出的混合制冷剂。
本发明的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的混合制冷剂的GWP值低于150，符合环保要求；同时本发明的混合制冷剂具有良好的安全性能，安全等级不以低于A2L，并且通过将各组分以适当的配比混合制得的混合制冷剂的热力性能优秀。
本发明的混合制冷剂中：三氟碘甲烷(R13I1)可以降低混合制冷剂的可燃性和GWP值；
二氟甲烷(R32)可以提升混合制冷剂的容积制冷量；
2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)可以降低混合制冷剂的GWP值；
1,1-二氟乙烷(R152a)、氟乙烷(R161)、丙烷(R290)、丙烯(R1270)、异丁烷(R600a)可以降低混合制冷剂的GWP值，适当组分可以提升混合制冷剂的性能；
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本实施例按重量份分别称取液相状态的第一组分、第二组分、第三组分和第四组分，其中：第一组分为三氟碘甲烷(R13I1)、第二组分为二氟甲烷(R32)、第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)以及第四组分为1,1-二氟乙烷(R152a)、氟乙烷(R161)、丙烷(R290)、丙烯(R1270)、异丁烷(R600a)中的至少一种，将称取的各组分混合，即得混合制冷剂。各组分物质的基本参数见表1。
表1：各组分物质的基本参数
| 组元 | 名称 | 化学式 | 分子量 | 标准沸点℃ | GWP | 安全等级 |
| R13I1 | 三氟碘甲烷 | CF3I | 195.91 | -21.84 | 1 | A1 |
| R32 | 二氟甲烷 | CH2F2 | 52.02 | -51.63 | 675 | A2L |
| R1234yf | 2,3,3,3-四氟丙烯 | CF3CFCH2 | 114.04 | -29.46 | 1 | A2L |
| R152a | 1,1-二氟乙烷 | CHF2CH3 | 66.05 | -24.00 | 124 | A2 |
| R161 | 氟乙烷 | C2H5F | 48.06 | -37.52 | 4 | 3 |
| R290 | 丙烷 | CH3CH2CH3 | 44.10 | -42.09 | 1 | A3 |
| R1270 | 丙烯 | CH3CH＝CH2 | 42.08 | -47.60 | 2 | A3 |
| R600a | 异丁烷 | CH(CH3)2CH3 | 58.12 | -11.73 | 3 | A3 |
实施例1-实施例36，以及对比例1-对比例6中将各组分以不同配方混合制得不同的混合制冷剂，不同混合制冷剂的配方参见表2。
表2：不同混合制冷剂的配方
在设计工况为：蒸发器蒸发温度(蒸发器入口温度和对应压力下露点温度的算术平均值)为10℃，冷凝器冷凝温度(冷凝器中露点和泡点温度的算术平均值)为40℃，蒸发器出口的气相为过热状态，过热度为5℃，冷凝器出口的液相为过冷状态，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1～36、对比例1～6和R290制冷剂在制冷系统中的循环性能参数进行理论计算，物性数据均取自REFPROP 10.0，比较了其中的GWP(按质量百分比线性加和计算)，相对单位容积制冷/制热量Qv(与R290的单位容积制冷/制热量比值)，相对性能系数COP(与R290的性能系数比值)、温度滑移以及安全等级，比较结果如下表3所示：
表3：不同制冷剂在制冷系统中的性能参数
由以上结果可知，实施例1-实施例36的混合制冷剂配方的GWP均小于150，环保性能优异，所有混合制冷剂配方的相对容积制冷量(相对Qv)和相对性能系数(相对COP)均大于0.95，制冷能力和能效与使用R290制冷剂基本相当。所有制冷剂配方的可燃等级为A2L，与R290相比具有明显优势。若四种组分中某种不在本申请所提供的重量份范围内时，制得的混合制冷剂在不同方面具有明显缺陷，例如：对比例1的R32组分偏高，则GWP>150，不满足环保要求；对比例2的R152a的组分偏高，安全等级较低为A2，容积制冷量较低；对比例3的R13I1的组分偏高，容积制冷量较低，温度滑移较大；对比例4的R290，对比例5的R1270和对比例6的R600a组分偏高，温度滑移较大，安全等级较低为A2。
由上所述，本实施例的混合制冷剂具有较好的安全性、满足环保要求、热力性能优秀。本实施例的混合制冷剂的GWP<150，安全等级为A2L，热力性能与R290基本相当，可以实现对R290的替代。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (12)
1.一种混合制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂包括第一组分、第二组分、第三组分和第四组分；其中，
所述第一组分包括三氟碘甲烷；
所述第二组分包括二氟甲烷；
所述第三组分包括2,3,3,3-四氟丙烯；
所述第四组分包括1,1-二氟乙烷、氟乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂，其特征在于，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为1,1-二氟乙烷。
3.根据权利要求2所述的一种混合制冷剂，其特征在于，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-52重量份的第一组分、8-20重量份的第二组分，20-72重量份的第三组分和1-20重量份的第四组分。
4.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂，其特征在于，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为氟乙烷。
5.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂，其特征在于，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-60重量份的第一组分、4-20重量份的第二组分，20-76重量份的第三组分和1-16重量份的第四组分。
6.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂，其特征在于，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为丙烷。
7.根据权利要求6所述的一种混合制冷剂，其特征在于，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-36重量份的第一组分、4-12重量份的第二组分，48-80重量份的第三组分和1-12重量份的第四组分。
8.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂，其特征在于，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为丙烯。
9.根据权利要求8所述的一种混合制冷剂，其特征在于，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-32重量份的第一组分、4-8重量份的第二组分，56-80重量份的第三组分和1-12重量份的第四组分。
10.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂，其特征在于，所述第一组分为三氟碘甲烷，所述第二组分为二氟甲烷，所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯，所述第四组分为异丁烷。
11.根据权利要求10所述的一种混合制冷剂，其特征在于，以重量份计，所述混合制冷剂包括1-20重量份的第一组分、16-20重量份的第二组分，60-72重量份的第三组分和1-8重量份的第四组分。
12.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统中流通权利要求1-11任意一项所述的混合制冷剂。
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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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