CN1412267A - 新型绿色混合制冷剂 - Google Patents

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Abstract

新型绿色混合制冷剂，含有HFC13I，HFC134a，CO2，以上三种工质在制冷系统中除做为制冷剂外，也做为阻燃剂。由HFC13I，HFC134a，CO2分别与HC1270、HC170、HC290组成不同组元和组分的新型绿色混合制冷剂。不同组元和组分采用有各自不同的摩耳配比。本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上消除工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在空调系统中替代HCFC22。

Description

新型绿色混合制冷剂
                               技术领域
本发明属于空调或制冷系统中的制冷剂。
                               背景技术
由于HCFC22的淘汰已成定局，寻求其替代物的研究正在全球范围内迅速展开。到目前为止，比较成熟的替代物有HFC134a、HFC32/HFC134a、HFC32/HFC125/HFC134a(R407C，质量组成23/25/52％)和HFC32/HFC125(R410A，质量组成50/50％)等卤代烃。但是随着温室效应给全球生态环境带来日益严重的后果与灾害，人们开始越来越多地关注全球变暖这一环境问题。事实上，只要是人工合成的制冷剂都有可能带来新的、某种意想不到的、有害于环境或人类的问题。因此，将替代物研究的注意力转向环境特性优良的自然物质，也就成为必然。而且某些自然工质，如氨、二氧化碳等，已经成功地得到应用。碳氢化合物是自然工质中的一大类。因为具有物系和性能上的多样性，所以可从中筛选出性能优良的物系，并根据优势互补原则形成多种混合工质组合，逼近被替代的CFCs和HCFCs，形成纯天然替代物。这些物质不仅ODP(臭氧破坏势)，GWP(温室效应势)值为0、GWP与CO2有相同的量级，而且易于获得、凝固点低、对金属不腐蚀、可与润滑油很好地互溶以保证换热。
但是碳氢化合物的可燃、易爆性阻碍了它们得到广泛的应用。如何解决碳氢化合物的安全性问题，是实现实际应用的关键。
                               发明内容
为推进碳氢化合物(HCs)自然工质的安全应用，本发明的目的是通过引入阻燃工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上消除工质的可燃性，组成以自然工质为主体，用以在空调系统中替代HCFC22。
本发明内容介绍及实施例：新型绿色混合制冷剂，含有HFC13I1，HFC134a，CO2，以上三种工质在制冷系统中除做为制冷剂外，也做为阻燃剂。由HC1270、HFC13I1、HC170组成新型绿色混合制冷剂-1，由HC1270、HFC134a、HC170组成新型绿色混合制冷剂-2，由HC290、HFC134a、HC170组成新型绿色混合制冷剂-3，由HC290、HFC134a、CO2组成新型绿色混合制冷剂-4，由HC1270、HFC134a、CO2组成新型绿色混合制冷剂-5，由HC290、HFC13I1、CO2组成新型绿色混合制冷剂-6，由HC1270、HFC13I1、CO2组成新型绿色混合制冷剂-7。各不同组元工质组成的新型绿色混合制冷剂其具体摩耳配比为：HC1270/HFC13I1/HC170(新型绿色混合制冷剂-1)：75-55/15-25/10-20mol％，HC1270/HFC134a/HC170(新型绿色混合制冷剂-2)：80-35/15-45/5-20mol％，HC290/HFC134a/HC170(新型绿色混合制冷剂-3)：75-35/15-45/10-20mol％，HC290/HFC134a/CO2(新型绿色混合制冷剂-4)：75-55/15-35/10mol％，HC1270/HFC134a/CO2(新型绿色混合制冷剂-5)：80-50/15-40/5-10mol％，HC290/HFC13I1/CO2(新型绿色混合制冷剂-6)：75-65/15-25/10mol％，HC290/HFC13I1/CO2(新型绿色混合制冷剂-7)：75-65/15-25/10mol％。本发明所述制冷剂其制备方法是，在常温下将容器和管路抽空后，将上述各组分工质按其相应摩尔的配比进行物理混合即可。
本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上消除工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在空调系统中替代HCFC22。
上述组分中的HC1270称为丙稀，其分子式为CH2CHCH3，分子量为42.081。HC290称为丙烷，其分子式为CH3CH2CH3，分子量为44.097。HC170称为乙烷，其分子式为CH3CH3，分子量为30.070。HFC134a称为四氟乙烷，其分子式为CH2FCF3，分子量为102.03。HFC13I1称为三氟碘甲烷，其分子式为CF3I，分子量为195.9。CO2(R744)称为二氧化碳，其分子式为CO2，分子量为44.01。
                             具体实施方式
实施例1：取65％HC1270，20％HFC13I1，15％HC170，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：取65％HC1270，30％HFC134a，5％HC170，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：取65％HC290，20％HFC134a，15％HC170，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：取75％HC290，15％HFC134a，10％CO2，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：取75％HC1270，20％HFC134a，5％CO2，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：取75％HC290，15％HFC13I1，10％CO2，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：取75％HC1270，15％HFC13I1，10％CO2，将这三种组分在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若空调、热泵系统的设计工况取为：蒸发温度为7.2℃，冷凝温度约为54.4℃，压机吸气温度为35℃，过冷温度为46.1℃，压机效率为85％，根据循环计算，将上述七个实施例的有关参数以及与R22和现有替代物之一R407C的比较列于下表1、2：
                                        表1
    R22   R407C   实施例1   实施例2   实施例3
    ODP     0.05     0     0     0     0
    GWP     1700     1370     142.4     392.1     262.4
  蒸发压力MPa     0.614     0.623     0.690     0.627     0.646
  冷凝压力MPa     2.100     2.321     2.329     2.134     2.227
    压比     3.42     3.72     3.38     3.40     3.45
  排气温度℃     110.7     100.1     101.7     96.1     93.4
  COP*(能效比)     1.00     0.94     0.90     0.95     0.93
    冷量*     1.00     0.96     1.04     1.33     1.39
  容积制冷量*     1.00     0.98     0.97     0.94     0.93
                                       表2
    R22 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
    ODP     0.05     0     0     0     0
    GWP     1700     197.35     262.3     107.35     107.35
  蒸发压力MPa     0.614     0.661     0.672     0.634     0.720
  冷凝压力MPa     2.100     2.382     2.280     2.338     2.389
    压比     3.42     3.60     3.39     3.69     3.32
  排气温度℃     110.7     97.05     97.8     98.4     102.2
  COP*(能效比)     1.00     0.88     0.95     0.88     0.93
    冷量*     1.00     1.41     1.42     1.13     1.18
  容积制冷量*     1.00     0.94     0.99     0.91     1.03
注：表中‘*’均为与R22的相对值
由上表可见，这七个实施例的环境性能ODP、GWP均比R22及现有替代物好。从排气温度看，这七实施例均比R22低。冷凝压力、蒸发压力等参数均与R22相近，而且均处于允许范围，可直接充灌。从热工性能上看，COP虽比R22略低，但与现有一种替代物R407C相当。冷量均比R22和现有替代物大，也即意味着充灌量可相对减少。容积制冷量大致与R22相当，有的还略高。
本发明属于绿色系列混合工质，以自然工质(碳氢化合物、CO2)为主体，环境特性优良(ODP值为0、GWP值低)；安全不可燃，与机组材料和润滑油兼容，价格低廉；热力性能优良，主要循环性能指标与HCFC22相近或略优，可用于在制冷、空调、热泵系统中灌注式替代环害工质HCFC22、R502。具有环保和节能效益。

Claims (2)

1.新型绿色混合制冷剂，含有HFC13I1，HFC134a，CO2，其特征是HFC13I1、HFC134a和CO2 mol％在制冷系统中除做为制冷剂外，也做为阻燃剂，由HC1270、HFC13I1、HC170组成新型绿色混合制冷剂-1，由HC1270、HFC134a、HC170组成新型绿色混合制冷剂-2，由HC290、HFC134a、HC170组成新型绿色混合制冷剂-3，由HC290、HFC134a、CO2组成新型绿色混合制冷剂-4，由HC1270、HFC134a、CO2组成新型绿色混合制冷剂-5，由HC290、HFC13I1、CO2组成新型绿色混合制冷剂-6，由HC1270、HFC13I1、CO2组成新型绿色混合制冷剂-7。
2.按照权利要求1所述的新型绿色混合制冷剂，其特征是所述的由各不同工质组成的新型绿色混合制冷剂其具体摩耳配比为：
HC1270/HFC13I1/HC170(新型绿色混合制冷剂-1)：75-55/15-25/10-20mol％，
HC1270/HFC134a/HC170(新型绿色混合制冷剂-2)：80-35/15-45/5-20mol％，
HC290/HFC134a/HC170(新型绿色混合制冷剂-3)：75-35/15-45/10-20mol％，
HC290/HFC134a/CO2(新型绿色混合制冷剂-4)：75-55/15-35/10mol％，
HC1270/HFC134a/CO2(新型绿色混合制冷剂-5)：80-50/15-40/5-10mol％，
HC290/HFC13I1/CO2(新型绿色混合制冷剂-6)：75-65/15-25/10mol％，
HC290/HFC13I1/CO2(新型绿色混合制冷剂-7)：75-65/15-25/10mol％。
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