CN117402594A - 一种环保型三元混合制冷剂 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种环保型三元混合制冷剂，包括以下质量百分比组分：1,1‑二氟甲烷5％～35％、一氟乙烷20％～45％以及三氟碘甲烷34％～75％。将1,1‑二氟甲烷、一氟乙烷和三氟碘甲烷按质量百分比混合，得到所述多元混合制冷剂组合物；本申请以1,1‑二氟甲烷、一氟乙烷和三氟碘甲烷为混配组分，结合了各组分的优势，具有GWP低、绿色环保、制冷效果好、阻燃效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及可用于替代R407C的一种环保型三元混合制冷剂。
背景技术
2007年9月在蒙特利尔议定书第19届缔约方大会上，为了加速氢氯氟烃类(HCFCs)制冷剂的淘汰，国际社会对此做出进一步调整方案，中国作为发展中国家，到2030年要对HCFCs类制冷剂实现全部淘汰。目前我国轨道车辆的空调机组大部分使用R407C作为制冷剂，虽然与R22相比，R407C对高空臭氧层没有破坏作用，但其温室效应指数高达1620，属于《京都议定书》明确规定被限制使用的六大类温室气体。随着社会发展，人们对于环境问题的愈发重视，环保性也成为考量制冷剂的一个重要指标。因此，寻找臭氧消耗潜值(ODP)为零且全球变暖潜能值(GWP)低的环保制冷剂作为轨道车辆空调制冷剂的替代迫在眉睫。
本发明将基于制冷剂开发的基础理论与应用技术研究，通过仿真模拟等手段，针对轨道交通车辆空调用制冷剂，选取三氟碘甲烷(R13I1)作为基础组元，开展混合制冷剂组成及配比筛选，对其热物理性质和循环性能进行分析，进一步筛选组分，优化配比，开发出一种满足轨道车辆空调运行条件且清洁环保的新型制冷剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型三元混合制冷剂，适用于轨道车辆空调系统，在满足各项基础热物性及循环性能的同时具有更好的环保性能。
本发明采用如下技术方案：
一种环保型三元混合制冷剂，由R32(1,1-二氟甲烷)、R161(一氟乙烷)和R13I1(三氟碘甲烷)利用常规物理混合方法组成的混合物。
一种环保型三元混合制冷剂，包括用来替代R407C的三元混合物，包括如下质量百分数的组份：R32：5％～35％、R161：20％～45％以及R13I1：34％～75％。
优选地，一种环保型三元混合制冷剂，包括如下质量百分数的组份：R32：11％～35％、R161：27％～45％以及R13I1：34％～62％。
优选地，一种环保型三元混合制冷剂，包括如下质量百分数的组份：R32：15％～35％、R161：33％～45％以及R13I1：34％～52％。
优选地，一种环保型三元混合制冷剂，包括如下质量百分数的组份：R32：17％～27％、R161：34％～45％以及R13I1：34％～46％。
优选地，一种环保型三元混合制冷剂，包括如下质量百分数的组份：R32：19％～25％、R161：37％～45％以及R13I1：34％～41％。
R32(1,1-二氟甲烷)、R161(一氟乙烷)和R13I1(三氟碘甲烷)的基本物理性质如表1所示。
表1替代R407C的新混合物中所含组元的基本参数
本发明的有益效果如下：
1.全球变暖潜势值(GWP)明显低于R407C的GWP值，新型混合制冷剂具有极大的环保优势。
2.新型混合制冷剂中含有一定比例的不可燃制冷剂及高效阻燃剂，可以预估具有不可燃性。
3.相较于R407C，新型混合制冷剂的优选比例混合物的性能系数和单位容积制冷量有不同程度的提升，性能优势较明显，具有节能减排的优势。
4.可应用于R407C的制冷系统，不需做过多部件的更换，或只做部分部件的更改即可。
5.新型混合制冷剂的优选比例混合物在排气温度等其他性能参数方面也可不同程度的优于R407C。
本发明可以为尽快替代具高GWP值的R407C制冷剂提供有效方案，对于探索轨道车辆制冷剂低GWP替代，促进制冷剂的绿色发展具有非常重要的意义。
具体实施方式
下面以一些具体实施例对本发明作以详细描述：
实施例1：取5％R32、20％ R161、75％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例2：取7％ R32、22％ R161、71％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例3：取9％ R32、24％ R161、67％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例4：取11％ R32、27％ R161、62％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例5：取13％ R32、30％ R161、57％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例6：取15％ R32、33％ R161、52％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例7：取17％ R32、37％ R161、46％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例8：取19％ R32、40％ R161、41％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例9：取21％ R32、45％ R161、34％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例10：取23％ R32、42％ R161、35％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例11：取25％ R32、38％ R161、37％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例12：取27％ R32、34％ R161、39％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例13：取29％ R32、30％ R1216、41％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例14：取31％ R32、26％ R161、43％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例15：取33％ R32、23％ R161、44％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
实施例16：取35％ R32、20％ R161、45％ R13I1，将这三种组分常温下物理混合作为制冷剂。
上述16个实施例的有关参数和循环性能指标如表2-4所示。
表2实施例1～16的相对分子质量及其与R407C的环保性能参数比较
所选取的设计工况为：蒸发温度为0℃，冷凝温度为50℃，过冷度过热度均为5℃，计算时压缩机等熵效率为0.8。
理论计算分别使用上述实施例及R407C制冷剂在制冷系统中的循环性能参数，比较了其中的性能参数：蒸发压力、冷凝压力、压比、压缩机排气温度、温度滑移、相对性能系数COP和相对单位容积制冷量，如表3所示。
表3本发明中16个实施例与R407C性能参数比较
结果表明：
1.上述实施例的GWP值低于R407C的GWP值，均低于272甚至更低，因此作为R407C替代制冷剂，在环保性能方面具有显著的优势；
2.三组元中R13I1为不可燃制冷剂，且具有高阻燃性，因此可以预估新替代制冷剂所包含的比例混合物主要为不可燃制冷剂，而且通过制冷剂充灌量的比较发现，新制冷剂部分实施例(6-16)的充灌量可以明显低于被替代制冷剂的充灌量，所以可进一步提高系统的安全性；
3.另外通过性能参数的比较发现：应用新制冷剂部分实施例(4-16)的单位容积制冷量比R407C的单位容积制冷量有明显提升，仅从实施例可以看出最高可以提升32.6％，而系统的性能系数COP也均高于R407C，表明新制冷剂具有高效节能的优势；
4.由上述结果还能看出，新制冷剂与R22、R407C和R410A相比，除部分实施例外，大部分实施例的制冷剂饱和蒸发压力、冷凝压力差别不大，而且新制冷剂的对应压比均更小，这有助于提高压缩机的效率；
所以从以上多角度均表明新制冷剂混合物作为R22及其替代物的替代方案的可行性。
根据本发明介绍，制冷热泵系统在以上设计工况下，并且在以上理论计算的优选比例范围内，系统性能系数COP或单位容积制冷量均有一定程度提高，或与R407C性能接近或性能更好，而且有较好的低可燃性或不可燃性，系统充灌量也可有明显降低。突出优势是新制冷剂的GWP值与R407C比显著降低。综上，本发明具有非常好的应用效果和发展潜力。
Claims (6)
1.一种环保型三元混合制冷剂，其特征在于：包括1,1-二氟甲烷、一氟乙烷和三氟碘甲烷。
2.根据权利要求1所述的一种环保型三元混合制冷剂,其特征在于：以质量配比计，包括5％-35％的1,1-二氟甲烷、20％-45％的一氟乙烷、34％-75％的三氟碘甲烷。
3.根据权利要求2所述的一种环保型三元混合制冷剂，其特征在于：以质量配比计，包括11％-35％的1,1-二氟甲烷、27％-45％的一氟乙烷、34％-62％的三氟碘甲烷。
4.根据权利要求3所述的一种环保型三元混合制冷剂，其特征在于：以质量配比计，包括15％-35％的1,1-二氟甲烷、33％-45％的一氟乙烷、34％-52％的三氟碘甲烷。
5.根据权利要求4所述的一种环保型三元混合制冷剂，其特征在于：以质量配比计，包括17％-27％的1,1-二氟甲烷、34％-45％的一氟乙烷、34％-46％的三氟碘甲烷。
6.根据权利要求5所述的一种环保型三元混合制冷剂，其特征在于：以质量配比计，包括19％-25％的1,1-二氟甲烷、37％-45％的一氟乙烷、34％-41％的三氟碘甲烷。
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