CN117701253A - 制冷剂及其制备方法、制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及制冷技术领域，提供了制冷剂及其制备方法、制冷装置。本申请的制冷剂按质量百分比计，包括如下组分：二氟甲烷4％～7％；异丁烷8％～12％；丙烷36％～42％；四氟乙烷39％～49％。本申请按照一定的质量百分比将二氟甲烷、异丁烷、丙烷和四氟乙烷进行组合，具有优异的制冷效果、节能效果以及环保效果。
Description
技术领域
本申请属于制冷技术领域，尤其涉及制冷剂及其制备方法、制冷装置。
背景技术
制冷剂，又称制冷工质、雪种，是一种能够在制冷系统中不断进行热力循环，并通过其本身的状态变化来实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质(水或空气等)的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。
目前制冷剂种类繁多，发展迅速，从单一制冷剂发展到混合制冷剂，从无机物发展到有机物，各项性能也在不断完善。作为制冷剂，最主要考核的因素集中在于制冷、节能以及环保效果，其中制冷效果主要侧重于制冷速度，节能效果主要侧重于评价耗能情况，环保效果则侧重于臭氧保护以及避免温室效应。然而，目前的制冷剂均存在制冷速度较慢、耗能较高、不环保等情况。
发明内容
本申请的目的在于提供一种制冷剂及其制备方法、制冷装置，旨在解决制冷剂存在的制冷速度较慢、耗能较高、不环保等问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：
本申请实施例的制冷剂中，二氟甲烷吸热能力高，能够有效吸收被冷却介质的热量而汽化，从而提高系统压力。高系统压力可以加快制冷剂的循环速度，从而使制冷剂快速进行吸热、传热，这有利于提高制冷效果，并降低能耗。同时，二氟甲烷还具有热交换性能良好的特点，在工作过程中可以有效并将热量传递给周围空气或水，提高制冷效果。二氟甲烷的沸点低至-55℃，有利于降低制冷剂的工作温度。异丁烷和四氟乙烷在运行时流动性高的特点，能够快速循环，提高制冷效果，降低能耗。丙烷在工作时热交换良好，可以有效并将热量传递给周围空气或水，提高制冷效果；且丙烷沸点低至-46℃，有利于降低制冷剂的工作温度。通过按照一定的质量百分比将二氟甲烷、异丁烷、丙烷和四氟乙烷进行组合，能够有效发挥各组分的协同增效作用，提高制冷剂的制冷效果、节能效果。
同时，各组分几乎不对臭氧产生破坏，或者对臭氧的破坏作用很小，且温室效应低，将其进行组合后，所得制冷剂具有很好的环保效果。
第二方面，本申请提供一种制冷剂的制备方法，包括：
按照二氟甲烷4％～10％、异丁烷5％～15％、丙烷35％～45％、四氟乙烷35％～50％的质量百分比，将各组分进行混合处理，得到制冷剂。
本申请实施例的制备方法所得制冷剂包括按照一定质量百分比组合的二氟甲烷、异丁烷、丙烷和四氟乙烷，能够有效发挥各组分的协同增效作用，具有优异的制冷效果、节能效果以及环保效果。且该制备方法简单，适用于大规模生产。
第三方面，本申请提供一种制冷装置，该制冷装置包括上述制冷剂。
本申请实施例提供的制冷剂具有快速制冷、节能效果好、环保的特点，因此将其应用于制冷装置后，该制冷装置也将具有优异的制冷效果，且节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例11的制冷剂在24h内的制冷温度曲线(每间隔15s取一次温度值，横坐标为取值次数)；
图2是本申请对比例1的制冷剂在24h内的制冷温度曲线；
图3是本申请对比例2的制冷剂在24h内的制冷温度曲线；
图4是本申请对比例3的制冷剂在24h内的制冷温度曲线；
图5是本申请对比例4的制冷剂在24h内的制冷温度曲线。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在制冷剂技术领域，二氟甲烷的通用型号为R32，异丁烷的通用型号为R600a，丙烷的通用型号为R290，四氟乙烷的通用型号为R134a，为简洁起见，下文中均以通用型号表示制冷剂中的各组分。各组分的纯度可选为不低于99.96wt％，再可选为不低于99.99wt％。
本申请实施例第一方面提供一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：
R32 4％～10％；
R600a 5％～15％；
R290 35％～45％；
R134a 35％～50％。
本申请实施例的制冷剂中，R32吸热能力高，能够有效吸收被冷却介质的热量而汽化，从而提高系统压力。高系统压力可以加快制冷剂的循环速度，从而使制冷剂快速进行吸热、传热，这有利于提高制冷效果，并降低能耗。同时，R32还具有热交换性能良好的特点，在工作过程中可以有效并将热量传递给周围空气或水，提高制冷效果。R32的沸点低至-55℃，有利于降低制冷剂的工作温度。R600a和R134a在运行时流动性高的特点，能够快速循环，提高制冷效果，降低能耗。R290在工作时热交换良好，可以有效并将热量传递给周围空气或水，提高制冷效果；且R290沸点低至-46℃，有利于降低制冷剂的工作温度。通过按照一定的质量百分比将R32、R600a、R290和R134a进行组合，能够有效发挥各组分的协同增效作用，提高制冷剂的制冷效果、节能效果。
同时，各组分几乎不对臭氧产生破坏，或者对臭氧的破坏作用很小，且温室效应低，将其进行组合后，所得制冷剂具有很好的环保效果。
在一些实施方式中，按质量百分比计，制冷剂包括如下组分：
在一些实施方式中，R32在制冷剂中的质量百分比为4％～10％，可选地为4.5％～7％，再可选地为5％～7％。例如R32在制冷剂中的质量百分比可以是4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％中的任意一个点值或者任意两个点值之间的范围。
在一些实施方式中，R600a在制冷剂中的质量百分比为5％～15％，可选地为8％～10％，再可选地为8％～9％。例如R600a在制冷剂中的质量百分比可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、8.7％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％中的任意一个点值或者任意两个点值之间的范围。
在一些实施方式中，R290在制冷剂中的质量百分比为35％～45％，可选地为36％～40.5％，再可选地为39％～40％。例如R290在制冷剂中的质量百分比可以是35％、35.5％、36％、36.5％、37％、37.5％、38％、38.5％、39％、39.2％、39.5％、40％、40.5％、41％、41.5％、42％、42.5％、43％、43.5％、44％、44.5％、45％中的任意一个点值或者任意两个点值之间的范围。
在一些实施方式中，R134a在制冷剂中的质量百分比为35％～50％，可选地为42％～49％，再可选地为45％～46％。例如R134a在制冷剂中的质量百分比可以是35％、35.5％、36％、36.5％、37％、37.5％、38％、38.5％、39％、39.5％、40％、40.5％、41％、41.5％、42％、42.5％、43％、43.5％、44％、44.5％、45％、45.6％、46％、46.5％、47％、47.5％、48％、48.5％、49％、49.5％、50％中的任意一个点值或者任意两个点值之间的范围。
在一些实施方式中，按质量百分比计，制冷剂包括如下组分：
在一些实施方式中，按质量百分比计，制冷剂包括如下组分：
在该质量百分比下，制冷剂具有更好的制冷效果、节能效果和环保效果。
本申请实施例的制冷剂可以通过如下方法制备得到。
本申请实施例第二方面提供一种制冷剂的制备方法，包括：
按照R32 4％～10％、R600a 5％～15％、R290 35％～45％、R134a 35％～50％的质量百分比，将各组分进行混合处理，得到制冷剂。
本申请实施例的制备方法所得制冷剂包括按照一定质量百分比组合的R32、R600a、R290和R134a，能够有效发挥各组分的协同增效作用，具有优异的制冷效果、节能效果以及环保效果。且该制备方法简单，适用于大规模生产。
本申请实施例的制备方法中，混合处理可以在真空条件下进行，真空度可以设置为-30～-10inHg，例如-30inHg、-25inHg、-20inHg、-15inHg、-10inHg中的任意一个点值或者任意两个点值之间的范围。可以通过在具有抽真空功能的压力容器中实现该真空条件。在真空条件下混合各组分，可减少各组分提前与空气、水汽进行热量交换而降低制冷效果或者失效。
本申请实施例第三方面提供一种制冷装置，该制冷装置包括上述制冷剂。
本申请实施例提供的制冷剂具有快速制冷、节能效果好、环保的特点，因此将其应用于制冷装置后，该制冷装置也将具有优异的制冷效果，且节能环保。
本申请实施例的制冷剂可以广泛应用于各种制冷装置中，该制冷装置可以是制冷剂直接工作的小单位设备，如冷凝器、蒸发器等，也可以是包含这些小单位设备并直接呈现给消费者的产品，例如冰箱、冰柜、家用空调、商用空调、车载空调、冷库、冷藏车、冷藏船、冷藏集装箱、除湿机、冷冻式干燥器等。
下面结合具体实施例进行说明。如无特殊说明，以下实施例中所采用的原料均可以通过市场购买得到。
实施例1
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：4.0％的R32，8.0％的R600a，40.0％的R290，48.0％的R134a。
该制冷剂的制备方法包括：将各组分按质量百分比，于室温(25℃)下加入抽真空的压力容器中，均匀混合。期间控制压力容器的真空度为-30inHg，抽真空时间为15min。
实施例2
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：7.0％的R32，12.0％的R600a，36.0％的R290，45.0％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例3
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：5.0％的R32，10.0％的R600a，36.0％的R290，49.0％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例4
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：7.0％的R32，12.0％的R600a，42.0％的R290，39.0％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例5
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：4.0％的R32，8.0％的R600a，40.0％的R290，48.0％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例6
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：6.8％的R32，11.7％的R600a，36.1％的R290，45.4％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例7
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：5.4％的R32，10.5％的R600a，36.7％的R290，47.4％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例8
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：6.4％的R32，11.3％的R600a，41.5％的R290，40.8％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例9
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：4.9％的R32，8.7％的R600a，40.5％的R290，45.9％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例10
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：4.7％的R32，9.2％的R600a，40.3％的R290，45.8％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
实施例11
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：6.5％的R32，8.7％的R600a，39.2％的R290，45.6％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
对比例1
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：20％的R32，80％的R134a。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
对比例2
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：15％的R32，60％的R134a，25％的R125。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
对比例3
一种制冷剂，按质量百分比计，包括如下组分：18％的R32，11％的R600a，9％的R290，42％的R134a，20％的R125。
该制冷剂的制备方法同实施例1。
对比例4
该对比例中，单独采用R410a[由R32和R125(五氟乙烷)各占50wt％混合而成]以作为制冷剂。
对比例5
该对比例中，单独采用R32作为制冷剂。
对比例6
该对比例中，单独采用R600a作为制冷剂。
对比例7
该对比例中，单独采用R290作为制冷剂。
对比例8
该对比例中，单独采用R134a作为制冷剂。
上述各实施例和对比例的制冷剂组成如下表1所示。
[表1]
[性能测试]
测试1：
取实施例11和对比例1～对比例4的制冷剂各300g进行测试，测试方法如下：
将样品在25℃环境下保存24h。然后加入测试装置(冷柜，产品型号Q1000L4)的压缩机中，通电，测量24h的能耗以及测试装置中冷冻室的温度。测试条件为：环境温度25℃，相对湿度不超过75％，测试电压220V/50Hz±1％。测试过程中，仪器每间隔15s取一次温度值，以取值次数为横坐标，温度为纵坐标，绘制相关的制冷温度曲线。
测试结果见表2和图1～图5所示。
[表2]
表2中，“能耗偏差”指的是对比例1～对比例4的制冷剂相较实施例11的24h能耗的增加率。
根据表2和图1～图5的测试结果可知，实施例11将R32、R600a、R290和R134a按照合适比例组合后，所得制冷剂在24h内能够将冷冻室的温度由25℃降低到-31.2℃的低温，且在工作过程中，冷冻室温度的波动范围上限也接近-20℃低温，制冷效果非常好；同时，实施例11制冷24h的能耗只有12.863KWh，能耗低。
对比例1～对比例4采用现有技术的配方，冷冻室的最低温度只能降低到-11.6～-25.7℃，冷冻室温度的波动范围上限高至-4～-13.75℃，制冷效果均较实施例11明显降低。同时，在24h能耗方面，对比例1～对比例4相较实施例11增加了56.3％～69.6％，能耗更高。
可见，通过将R32、R600a、R290和R134a按照合适比例组合后，可以明显提高制冷剂的制冷效果并降低能耗。
测试2：
取实施例1～实施例11和对比例4～对比例8的制冷剂，测试其相对于现有常用的制冷剂R22(二氟一氯甲烷)的制冷效果提升率、节能效果提升率以及对温室效应改善率，以及各自的臭氧层破坏率等参数。其中制冷效果和节能效果的测试方法同“测试1”。结果如表3所示。
[表3]
表3中，“制冷效果提升率”指的是各实施例或对比例测试得到的“冷冻室最低温度”相较R22的“冷冻室最低温度”的变化百分比。例如实施例1的制冷效果提升率为3.3％，也就是：|(实施例1的冷冻室最低温度-R22的冷冻室最低温度)/R22的冷冻室最低温度|×100％＝3.3％。
“节能效果提升率”指的是各实施例或对比例测试得到的“24h能耗”相较R22的“24h能耗”的变化百分比，例如实施例1节能效果提升率为16.1％，也就是|(实施例1的24h能耗-R22的24h能耗)/R22的24h能耗|×100％＝16.1％。
“臭氧层破坏率”指的是各实施例或对比例的ODP(臭氧消耗潜能值)。ODP是一种用于描述化学物质对大气臭氧层的破坏能力的指标，表示大气中某物质对臭氧层破坏的能力与R11(一氟三氯甲烷)对臭氧层破坏的能力之比值，R11的ODP＝1.0。ODP值越大，表示该化学物质对大气臭氧层的破坏能力越强。ODP的测试方法是通过收集待测物质的物理化学性质、大气寿命等信息，然后使用大气化学模型和物质数据，计算出物质对臭氧层的损耗潜能值。测物质的损耗潜能值与基准物质R11的损耗潜能值相比，即可得到ODP。
“温室效应改善率”指的是各实施例或对比例的GWP(全球变暖潜能值，用来表示和比较消耗臭氧层物质对全球气候变暖影响力的大小的一种量值)相较R22的GWP的变化百分比。例如实施例1的温室效应改善率为70.2％，也就是|(实施例1的GWP-R22的GWP)/R22的GWP|×100％＝0.2％。
从表3中数据以看出，实施例1～实施例11通过将R32、R600a、R290、R134a这四种成分按特定的质量百分比混合，所得制冷剂不仅对臭氧层的破坏为零，而且能够使制冷效果和节能效果提高，同时能够改善温室效应。而对比例4～对比例8采用市场常用制冷剂，或者采用R32、R600a、R290、R134a中的一种作为制冷剂，并不能达到实施例1～实施例11的效果。因此，通过将R32、R600a、R290和R134a按照合适比例组合后，可以明显提高制冷剂的制冷效果、节能效果和环保效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制冷剂，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述制冷剂，其特征在于，按质量百分比计，所述制冷剂包括如下组分：
3.根据权利要求1或2所述制冷剂，其特征在于，所述二氟甲烷在所述制冷剂中的质量百分比为4.5％～7％。
4.根据权利要求1或2所述制冷剂，其特征在于，所述异丁烷在所述制冷剂中的质量百分比为8％～10％。
5.根据权利要求1或2所述制冷剂，其特征在于，所述丙烷在所述制冷剂中的质量百分比为36％～40.5％。
6.根据权利要求1或2所述制冷剂，其特征在于，所述四氟乙烷在所述制冷剂中的质量百分比为42％～49％。
7.根据权利要求6所述制冷剂，其特征在于，所述四氟乙烷在所述制冷剂中的质量百分比为45％～46％。
8.根据权利要求1或2所述制冷剂，其特征在于，按质量百分比计，制冷剂包括如下组分：
9.一种制冷剂的制备方法，其特征在于，包括：
按照二氟甲烷4％～10％、异丁烷5％～15％、丙烷35％～45％、四氟乙烷35％～50％的质量百分比，将各组分进行混合处理，得到制冷剂。
10.一种制冷装置，其特征在于，所述制冷装置包括权利要求1至8中任一项所述制冷剂。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311562924.6A CN117701253A (zh) | 2023-11-21 | 2023-11-21 | 制冷剂及其制备方法、制冷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311562924.6A CN117701253A (zh) | 2023-11-21 | 2023-11-21 | 制冷剂及其制备方法、制冷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117701253A true CN117701253A (zh) | 2024-03-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311562924.6A Pending CN117701253A (zh) | 2023-11-21 | 2023-11-21 | 制冷剂及其制备方法、制冷装置 |
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2023
- 2023-11-21 CN CN202311562924.6A patent/CN117701253A/zh active Pending
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