CN1775890A - 用于中高温热泵的三元混合工质 - Google Patents

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Abstract

用于中高温热泵的三元混合工质，所述三元混合工质由HCFC－22、HFC－125、HCFC－142b、HFC－152a和HFC－245fa分别组成。将各种组元按指定的配比在常温下进行物理混合即可，适合作为冷凝温度为70～100℃的中高温热泵系统的制冷剂。本发明工质对臭氧层的破坏接近或者等于零，温室效应较低，符合环保要求，热工参数及循环性能优良。可以用HCFC－22空调压缩机进行中高温热泵系统优化设计，也可将本发明工质直接灌注到现有HCFC－22空调机组中，将其转化为新工质的中高温热泵机组。

Description

用于中高温热泵的三元混合工质
                              技术领域
本发明属于热泵或制冷、空调系统中的制冷剂，尤其适合作为冷凝温度为70～100℃的中高温热泵系统的制冷工质。
                              背景技术
对于生产和生活中大量存在的、对热能品位要求相对较低(温度为65-100℃)的用能环节，采用热泵供热技术不仅有比常规供能方式更高的总能利用效率，减少CO2排放，从而降低温室效应，还可以有效利用工业余热、地热能、太阳能、以及环境(空气、土壤、地表水或潜层地下水)中蕴含的低品位能源，减小余热排放造成的热污染，当前，热泵技术正向中高温(冷凝温度为80-100℃)、高温(冷凝温度高于100℃)的方向发展，而至于其发展的关键之一，就是缺乏适合的循环工质。以往曾用作高温热泵系统的工质的物质有CFC11、CFC113、CFC114等，它们的臭氧破坏势(ODP)及温室效应势(GWP)都很大，发达国家已经于1996年禁止，发展中国家也将于2010年禁用。目前应用较多的以HCFC-22或其替代物R407C、R410A等为工质的空调-热泵系统，能够提供的热水最高温度为50-55℃(再高将不仅循环性能恶化，还将因为突破系统的压力和排温上限而造成事故)，无法提供更高温度水平的热能。开发环境友好、热力性能优良的新型工质，对中高温热泵技术的发展至关重要。
                              发明内容
本发明的目的是提供一组适于中高温热泵机组的三元混合工质，使其环境特性和循环性能俱佳。尤其适用于冷凝温度为70-100℃的中高温热泵系统，也可作为离心式制冷、空调机组的工质。
本发明内容介绍及实施例：一组用于中高温热泵的三元混合工质，所述三元混合工质由HFC-125、HFC-152a和HFC-245fa组成，质量百分比为：5-40/10-40/20-85％；或由HCFC-22、HFC-152a和HFC-245fa组成，质量百分比为：5-40/15-30/30-80％；或由HCFC-22、HCFC-142b和HFC-245fa组成，质量百分比为：10-55/30-40/15-50％。各组元物质的基本参数如表1所示。
本发明的制备方法是，将各组元物质按其指定的质量配比在常温下进行物理混合。
本发明具有以下几点有益效果：
(1)符合环保要求：ODP接近于零，GWP也很低。(2)热工参数适宜：在中高温热泵设计工况下，压力水平与HCFC-22在标准空调工况下的很相近，排温低于HCFC-22压缩机的排温限度。因此，中高温热泵系统中可采用HCFC-22的空调压缩机，无需为本发明工质另行专门设计压缩机。(3)循环性能优良：本发明在中高温热泵设计工况下的供热COP大于5，单位容积制热量基本在4200kJ/m3以上。换热器符合与HCFC-22空调系统相近，可将本发明工质直接灌注于现有HCFC-22空调机组，将其转化为新工质的中高温热泵机组，能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。
                             表1中高温热泵混合工质中所含组元的基本参数
                               Tb：正常沸点，Tc：临界温度，Pc：临界压力
组元 名称 分子式 分子量   Tb℃   Tc℃   PcMPa ODP GWP
HFC152a   1，1-二氟乙烷 CHF2CH3 66.05 -24.0 113.0 4.52 0 140
HFC125   1，1，1，2，2-五氟乙烷 CHF2CF3 120.02 -48.1 66.3 3.63 0 3200
HFC245fa   1，1，1，3，3-五氟丙烷 CHF2CF2CF3 134.05 15.3 157.6 3.64 0 950
HCFC142b   一氯-1，1-二氟乙烷 CH3CClF2 100.50 -9.0 137.2 4.12 0.043 2000
HCFC22   二氟一氯甲烷 CHClF2 86.47 -40.8 96.2 4.99 0.034 1700
                            具体实施方式
以下实施例中混合工质的各组元组分均指质量百分数。
实施例1：取12％HFC-125、34％HFC-152a、54％HFC-245fa，在常温下进行混合后作为制冷剂。
实施例2：取20s％HCFC-22、24％HFC-152a、56％HFC-245fa，在常温下进行混合后作为制冷剂。
实施例3：取28％HCFC-22、36％HCFC-142b、36％HFC-245fa，在常温下进行混合后作为制冷剂。
若热泵系统的平均工况取为：平均蒸发温度为45℃，平均冷凝温度为85℃，吸气过热度为5℃，过冷度为5℃，压缩过程定熵效率为0.85，根据循环计算，上述三个实施例的有关参数和循环性能指标如表2所示。
                   表2三个实施例循环性能
  参数于性能   实施例1   实施例2   实施例3
  蒸发压力MPa   0.6   0.6   0.6
  冷凝压力MPa   1.9   1.9   1.9
  压比   3.17   3.17   3.17
  排气温度℃   99.7   101.0   101.6
  COP   5.63   5.40   5.57
  供热量kJ/kg   182.9   174.8   170.3
  单位容积制热量kJ/m3   4554   4353   4528
  ODP   0   0.007   0.025
  GWP   944.6   905.6   1538

Claims (1)

1.用于中高温热泵的三元混合工质，其特征是所述混合工质由HFC-125、HFC-152a和HFC-245fa组成，质量百分比为：5-40/10-40/20-85％；或由HCFC-22、HFC-152a和HFC-245fa组成，质量百分比为：5-40/15-30/30-80％；或由HCFC-22、HCFC-142b和HFC-245fa组成，质量百分比为：10-55/30-40/15-50％。
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