CN117106414B - 一种环保型冷媒介质的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型冷媒介质的制备方法，所述冷媒介质的原料组分包括适合重量配比的第一组分、第二组分和第三组分，其中第一组分是由丙烷、二氟甲烷和丙烯组成的混合物，第二组分是由环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯组成的混合物，第三组分是由异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯组成的混合物；分别取第一组分、第二组分和第三组分进行充分混合后，制得的环保型冷媒介质，热力性能优良，能够适应在制冷、热泵及低沸点动力循环系统中使用；GWP值低于110，环保性能好，符合环保要求；具有良好的安全性能，安全等级不低于A2L。
Description
技术领域
本发明属于冷媒介质技术领域，具体涉及一种环保型冷媒介质的制备方法。
背景技术
冷媒介质是制冷系统正常运行，实现能量转换的关键媒介，其基础物性直接关系到制冷系统各部件的设计制造及协调配合。制冷技术不断发展的同时，冷媒介质也不断更新。在此过程中冷媒介质因为已经引发或者可能引发的环境问题使其备受瞩目。
目前，家用空调中相较广泛使用的R22(二氟一氯甲烷)冷媒介质，但其温室效应潜能值(GWP)较高，将逐渐被淘汰。在新一代环保冷媒介质的推广和应用当中，自然工质R290(丙烷)的GWP<1，且热力学性质优良，因此R290是目前有希望进行全面应用的冷媒介质之一。但R290易燃易爆，因此R290作为冷媒介质的安全性是影响其推广及产业化的瓶颈因素。冷媒介质的安全等级分为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R22(安全等级为A1)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。
碳氢类冷媒介质具有优越的热力学性能和环保性能，但是绝大部分属于A3类物质，极易燃；氢氟烃类冷媒介质安全稳定，不可燃，性能良好，但有较高的GWP，环保性能不佳；不饱和烯烃类冷媒介质具有良好的环保性能和较弱的可燃性，但是在热力学性能方面并不十分理想。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种环保型冷媒介质的制备方法。本发明所述的环保型冷媒介质，GWP值低于110，环保性能好，符合环保要求；具有良好的安全性能，安全等级不低于A2L；通过将各组分以适当的配比混合制得的混合冷媒介质的热力性能优良，能够适应在制冷、热泵及低沸点动力循环系统中使用。
本发明所采用的技术方案为：
一种环保型冷媒介质，包括第一组分、第二组分和第三组分，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为40-50:40-50:1-15；
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯组成的混合物；
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯组成的混合物；
所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和异丁烯组成的混合物。
进一步优选所述的环保型冷媒介质中，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为45:45:8。
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯按照摩尔比5-30:5-40:2-5组成的混合物。
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯按照摩尔比5:10:1组成的混合物。
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比5-18:8-12:5-12组成的混合物。
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比11:10:8组成的混合物。
所述第三组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比5-8:4-5:5-8组成的混合物。
所述第三组分为环丙烷、三氟碘甲烷和正丁烯按照摩尔比6:4:5组成的混合物。
所述的环保型冷媒介质的制备方法，具体操作为：
分别取第一组分、第二组分和第三组分，充分混合均匀，即得所述的环保型冷媒介质。
本申请发明人在长期研究中发现，现有技术中的冷媒介质在提高环保性能的同时，就会损失掉安全性能或热力学性能，进一步本申请发明人经过大量研究创造性地发现，通过将冷媒介质设置为包括三种组分并进行适当重量配比，每一组分均包括3-4个碳原子的烷烃、3-4个碳原子的烯烃和有机氟化物，具体为：第一组分包括丙烷、二氟甲烷和丙烯，第二组分包括环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯，第三组分包括异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯，在上述3-4个碳原子的烷烃、3-4个碳原子的烯烃和有机氟化物的协同作用下，使得所得冷媒介质的环保性能、安全性能和热力学性能得以同时提升。
本发明具体如下有益效果：
本发明所述的环保型冷媒介质，包括适合重量配比的第一组分、第二组分和第三组分，其中第一组分是由丙烷、二氟甲烷和丙烯组成的混合物，第二组分是由环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯组成的混合物，第三组分是由异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯组成的混合物；分别取第一组分、第二组分和第三组分进行充分混合后，制得的环保型冷媒介质，热力性能优良，能够适应在制冷、热泵及低沸点动力循环系统中使用；GWP值低于110，环保性能好，符合环保要求；具有良好的安全性能，安全等级不低于A2L。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施病例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
以下实施例中涉及的原料组分均为市售产品，以下实施例中以1份代表以g。
实施例1
本实施例提供一种环保型冷媒介质，包括：第一组分、第二组分和第三组分，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为40:50:1。
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯在常温液相状态下以摩尔比5:40:2进行物理混合组成的混合物；
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯在常温液相状态下以摩尔比5:12:5进行物理混合组成的混合物；
所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯在常温液相状态下以摩尔比5:5:5进行物理混合组成的混合物。
所述环保型冷媒介质的制备方法，具体操作如下：
分别取第一组分、第二组分和第三组分，在常温液相状态下进行物理混合均匀，即得所述的环保型冷媒介质。
实施例2
本实施例提供一种环保型冷媒介质，包括：第一组分、第二组分和第三组分，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为50:40:15。
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯在常温液相状态下以摩尔比30:5:5进行物理混合组成的混合物；
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯在常温液相状态下以摩尔比18:12:12进行物理混合组成的混合物；
所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯在常温液相状态下以摩尔比8:4:8进行物理混合组成的混合物。
所述环保型冷媒介质的制备方法，具体操作如下：
分别取第一组分、第二组分和第三组分，在常温液相状态下进行物理混合均匀，即得所述的环保型冷媒介质。
实施例3
本实施例提供一种环保型冷媒介质，包括：第一组分、第二组分和第三组分，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为45:45:8。
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯在常温液相状态下以摩尔比5:10:1进行物理混合组成的混合物；
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯在常温液相状态下以摩尔比11:10:8进行物理混合组成的混合物；
所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯在常温液相状态下以摩尔比6:4:5进行物理混合组成的混合物。
所述环保型冷媒介质的制备方法，具体操作如下：
分别取第一组分、第二组分和第三组分，在常温液相状态下进行物理混合均匀，即得所述的环保型冷媒介质。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为60:60:0.5。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为30:30:18。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯在常温液相状态下以摩尔比2:50:1进行物理混合组成的混合物。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于：所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比20:5:15组成的混合物。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于：所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯按照摩尔比2:10:3组成的混合物。
实验例
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1-3、对比例1-5和R290冷媒介质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REFPROP10.0，测定了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等性能参数，结果如下表1所示。
表1-不同冷媒介质在制冷系统中的性能参数
从表1可以看出，实施例1-实施例3的冷媒介质的GWP均小于110，环保性能优异，所有冷媒介质的相对容积制冷量(相对Qv)和相对性能系数(相对COP)均大于0.97，制冷能力与使用R290基本相当。所有冷媒介质的可燃等级为A2L，与R290相比具有明显优势。其中以实施例3所得冷媒介质的性能为最优，表明在实施例3的组分配比下，各原料组分协同发挥作用，使得所得冷媒介质的性能最优。若组分中某种不在本申请所提供的配比范围内时，制得的冷媒介质(对比例1-5)的性能则相对较差，GWP>150，不满足环保要求，容积制冷量较低，温度滑移较大，安全等级有的较低为A2。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种环保型冷媒介质，其特征在于，包括第一组分、第二组分和第三组分，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为40-50:40-50:1-15；
所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯按照摩尔比5-30:5-40:2-5组成的混合物；
所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比5-18:8-12:5-12组成的混合物；
所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯按照摩尔比5-8:4-5:5-8组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的环保型冷媒介质，其特征在于，所述第一组分、第二组分和第三组分的质量之比为45:45:8。
3.根据权利要求1所述的环保型冷媒介质，其特征在于，所述第一组分为丙烷、二氟甲烷和丙烯按照摩尔比5:10:1组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的环保型冷媒介质，其特征在于，所述第二组分为环丙烷、三氟碘甲烷和异丁烯按照摩尔比11:10:8组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的环保型冷媒介质，其特征在于，所述第三组分为异丁烷、三氟甲基甲基醚和正丁烯按照摩尔比6:4:5组成的混合物。
6.根据权利要求1-5任一所述的环保型冷媒介质的制备方法，其特征在于，具体操作为：
分别取第一组分、第二组分和第三组分，充分混合均匀，即得所述的环保型冷媒介质。
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