DE1719519A1 - Coolant - Google Patents
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Description
ü f I e η I e g u η gü f I e η I e g u η g
P 17 19 519.6-43 2. Juni 1970 P 17 19 519.6-43 June 2, 1970
Die Erfindung betrifft Gemleohe aus fluorierten Kohlenwasserstoffen« die sich zur Verwendung als Kompressionsktthlalttel Insbesondere in Systemen mit Zentrifugal- oder Drehkaepreesoren eignen.The invention relates to Gemleohe made of fluorinated hydrocarbons « which are suitable for use as compression devices Particularly in systems with centrifugal or rotating cupboards suitable.
Des Kühlvermögen pro um gepumptem Volumen eines Kühlmittel» hängt weitgehend vom Siedepunkt ab» wobei niedrigsiedende g The cooling capacity per um pumped volume of a coolant »largely depends on the boiling point» where low-boiling g
Kühlmittel bei gegebener Verdampfertemperatur im allgemeinen ein größeres Kühlνerwögen besitzen als höhersiedende. Diese Tatsache ist bei der Konstruktion von KUhlanli.gsn von Bedeutung, da sie die Kapazität, den Energiebedarf, die OrUSe und die Betriebskosten der Anlage beeinflußt. Eine weitere wichtige Oröße, die in direkter Besiehung zum Siedepunkt des Kühlmittels steht, ist die während des Kühlzyklus erwünsohte niedrigsteCoolant at a given evaporator temperature in general have a greater cooling weight than higher-boiling ones. These The fact is important in the construction of KUhlanli.gsn, since they have the capacity, the energy requirements, the OrUSe and affects the operating costs of the plant. Another important factor that is directly related to the boiling point of the coolant is the lowest desired during the cooling cycle
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Kühltemperatur, wobei die niedrigersiedenden Kühlmittel zur Erreichung der niedrigeren Kühl temperatur· η \ erwendet werden. Aus den genannten Gründen benötigt »an eine große Zahl an Kühlmitteln mit unterschiedlichem Siedepunkt und unterschiedlichem KUhlvermögen, um die Kühlbereiche der Kühleinrichtung variieren zu können. Da sich fortwährend die Not· wendigkeit zur Schaffung neuer Typen von Kühleinrichtungen ergibt, stellt sich auch stets die Aufgabe der Schaffung neuer Kühlmittel.Cooling temperature, whereby the lower-boiling coolants are used to achieve the lower cooling temperature · η \. For the reasons mentioned, »an requires a large number of coolants with different boiling points and different cooling capacities in order to be able to vary the cooling areas of the cooling device. Since there is a constant need to create new types of cooling devices, the task of creating new coolants also always arises.
Niedrigmolekulare, mit Fluor oder Chlor substituierte aliphatIsche Kohlenwasserstoffe sind bereits als Kühlmittel bekannt. Viele dieser Pluorchlorkohlenwasserstoffe besitzen bestimmte, hierfür erwünschte Eigenschaften· wie niedrige Toxizität und Klohtentflammbarkelt. Triohlorfluormethan und Olohlordlfluormethan (CCl2P2) llnd *"** der *"Low molecular weight aliphatic hydrocarbons substituted with fluorine or chlorine are already known as coolants. Many of these chlorofluorocarbons have certain properties that are desirable for this purpose, such as low toxicity and flammability. Triohlorfluoromethan und Olohlordlfluormethan (CCl 2 P 2 ) llnd * "** der *"
weitesten verbreiteten Chlorfluorkohlenwaaserstoffe, die heute als Kühlmittel erhältlich sind. Ss besteht jedoch Bedarf an einem Kühlmittel mit einem Siedepunkt zwischen der relativ hohen Siedetemperatur von Triohlorfluormethan (23,7"C bei AtmoephltrendruQk) und dem verhältnlemäeig niedrigen Siedepunkt von Diohlordifluormethan (-29,8"C bei AtmosphKrendruok). Mehrere Pluorohlorkohlenwasserstoffe besitzen Siedepunkte in diesem Bereich, leiden Jedooh an anderen Mängeln, wie beispielsweise Entflammbarkelt, Unbeständigkeitmost widely used chlorofluorocarbons, the are available today as a coolant. However, Ss exists A need for a coolant with a boiling point between the relatively high boiling point of triochlorofluoromethane (23.7 "C with atmospheric trend pressure) and the relatively low Boiling point of diohlodifluoromethane (-29.8 "C at AtmosphKrendruok). Have multiple fluorocarbons Boiling points in this range, Jedooh suffer from others Defects such as flammability, inconsistency
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oder schlechte« thereodynawisohen Verhalten. Beispiele für diese Arten von Kühl«lttein sind Tetrafluordichlor-Hthan, Fluordichlormethan, DifluorchlorKthan und Pluorchlormethan. or bad «thereodynawisohen behavior. examples for these types of coolants are tetrafluorodichlorohthane, Fluorodichloromethane, DifluorchlorKthan and Pluorochloromethan.
Zuweilen ist es möglich, ein Kühlmittel mit einen gewünschten Siedepunkt dadurch herzustellen, daS man zwei Kühlmittel mit Siedepunkten oberhalb und unterhalb des gewünschten Siedepunktes % miteinander vermischt, jedoch 1st es bekannt, daß einfache Gemische dieser Art gewöhnlich für die Konstruktion von Kühlvorrichtungen und ihren Betrieb Probleme verursachen, weil sich die Komponenten In der flüssigen und In der Dampfphase leicht trennen. Dieser Nachteil 1st besonders schwerwiegend bei Systemen, die sich der Zentrifugalkompresslon bedienen, weil hierbei gewöhnlich große PlUssigkeitsmengen , im Verdampfer vorhanden sind.It is sometimes possible to make a coolant with a desired boiling point characterized by incorporation of two coolant having boiling points above and below the desired boiling point% mixed together, however, it 1st known that simple mixtures of this type commonly used for the construction of cooling devices and their operating problems cause because the components in the liquid and in the vapor phase separate easily. This disadvantage is particularly serious in systems that use centrifugal compression, because there are usually large amounts of liquid in the evaporator.
Oegenstand der Erfindung ist ein niedrigsiedendes Kühlmittel, bestehend aus einem Gemisch aus halogenieren Kohlenwasserstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es zu 30 bis 80 Gew. -$, vorzugsweise *5 bis 65 Gew.-56 und insbesondere etwa 55 Gew.-Jt aus Monoohlormonofluormethan, Rest Dichlortetrafluoräthan, besteht.The subject of the invention is a low-boiling coolant consisting of a mixture of halogenated hydrocarbons, which is characterized in that it consists of 30 to 80% by weight , preferably 5 to 65% by weight and in particular about 55% by weight Monoohlormonofluormethan, remainder dichlorotetrafluoroethane, consists.
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Dichlortetrafluoräthan fällt bei seiner technischen Herstellung In der Form von Gemischen der beiden Isomeren an. Ein typisches solches Gemisch enthält hauptsächlich das symmetrische Isomere CClP2CClPg und nur wenige Prozent an dem unsymmetrischen CClgPCP-j, während ein anderes typisches Gemisch hauptsächlich das unsymmetrische Isomere und nur wenige Prozent an dem symmetrischen enthält. Der Siedepunkt des symmetrischen Isomeren liegt bei 2,64T und der des unsymmetrischen bei 2,145J. Die Siedepunkte der im Handel erhältlichen Gemische liegen zwischen diesen beiden Werten. Wegen des geringen Unterschiedes der Siedepunkte beider Isomeren sind Variationen der Zusammensetzung der Gemische für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung, d.h. unter "Dichlortetrafluoräthan" 1st hier sowohl praktisch reines CCl2FCP, als auch praktisch reines CClF als auch irgendein Gemisch beider Isomerer zu verstehen.During its industrial production, dichlorotetrafluoroethane is obtained in the form of mixtures of the two isomers. A typical such mixture contains mainly the symmetrical isomer CClP 2 CClPg and only a few percent of the unsymmetrical CClgPCP-j, while another typical mixture contains mainly the unsymmetrical isomer and only a few percent of the symmetrical. The boiling point of the symmetrical isomer is 2.64T and that of the unsymmetrical is 2.145J. The boiling points of the commercially available mixtures lie between these two values. Because of the small difference in the boiling points of the two isomers, variations in the composition of the mixtures are of no importance for the present invention, ie "dichlorotetrafluoroethane" is understood here to mean both practically pure CCl 2 FCP and practically pure CClF and any mixture of the two isomers.
Der Siedepunkt des erfindungsgemSSen, nicht entflammbaren Kühlmittels liegt zwischen den Siedepunkten von Trichlorfluormethan und Dichlordlfluoräthan. Die erfIndungegemäßenThe boiling point of the non-flammable according to the invention The coolant lies between the boiling points of trichlorofluoromethane and dichlorodlfluoroethane. The in accordance with the invention
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KUhlnlttel besitzen Kühlkapazita^en, die zwischen den KtihlkapazitSten von Triohlorfluormethan und DlohlordifluorKthan liegen, und eignen sich als KompreasionekUhlmlttel In Systemen, In denen eine KUhlwlrkung dadurch hervorgerufen wird, das das Kühlwittel in der NXhe des zu kühlenden Outes verdampft wird« und in denen wegen der Natur des Systems das Problem der !Componentent rennung von besonderer Bedeutung 1st, insbesondere also in Systemen, In denen ein Dreh- oder Zentrifugalkompressor verwendet wird. Monoohlor- i monofluormethan und DichlortetrafluorKthan besitzen Siedepunkte von -9,6"C bzw. +5,61C bei At raospha" rend ruck, überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindung«gemäßen Kühlmittel eine gegenüber den Siedetemperaturen der beiden Komponenten, aus denen sie sioh zusammensetzen, wesentlich erniedrigt· Siedetemperatur besitzen. Aus den Eigenschaften der Komponenten kann diese Erniedrigung des Siedepunktes und der Aseotropoharakter des Gemisches nicht hergeleitet werden.Cooling fluids have cooling capacities which lie between the cooling capacities of triochlorofluoromethane and DlohlordifluorKthan, and are suitable as compression coolants in systems in which a cooling effect is caused by the fact that the cooling agent is evaporated in the vicinity of the outside to be cooled Nature of the system The problem of component separation is of particular importance, especially in systems in which a rotary or centrifugal compressor is used. Monoohlor- i monofluoromethane and DichlortetrafluorKthan have boiling points of -9.6 "C or C + 5.6 at 1 At raospha" rend jerk, has surprisingly been found that the present refrigerant "modern one with respect to the boiling temperatures of the two components, from which they put together, have significantly lowered boiling temperature. This lowering of the boiling point and the aseotropic character of the mixture cannot be derived from the properties of the components.
Die neuen Gemische besitzen dementsprechend eine gegenüber der der Einze!komponenten stark erhöhte KUhlkapasltKt. Bei ihrer Verwendung tritt auch das Problem der Trennung der Komponenten innerhalb des Kühleystems nicht auf, weil sie sich wegen ihrer azeotropblldenden Eigenschaften wie eine einheitliche Verbindung verhalten. Außerdem wird die Brennbarkelt des Honochlormonofluormethans durch die Beimlsohung des DlohlortetrafluorSthans derart herabgesetzt,The new mixtures accordingly have a greatly increased cooling capacity compared to that of the individual components. When using them, the problem of the separation of the components within the cooling system does not arise either, because they like because of their azeotroping properties behave a uniform connection. In addition, the flammability of the honochloronofluoromethane is increased by the addition of DlohlortetrafluorSthans so reduced,
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das »amtliche Oemische Innerhalb des genannten Berelohea praktisch nicht entflammbar sind.the official Oemic within the Berelohea mentioned are practically non-flammable.
In der folgenden Tabelle I aind die KUhlelgenaohaften des Gemisches aus Monoohlormonofluormethan und Diohlortetrafluoräthan sowie die der beiden Binselkoeponenten zuaannengestellt. In the following table I aind the KUhlelgenaohaften des Mixture of monohydric monofluoromethane and di-chlorotetrafluoroethane as well as those of the two Binselkoeponenten put together.
T a be lie IT a be lie I
55 Oew.-J* CH0ClF in55 Oew.-J * CH 0 ClF in
(Bvap. Press.) KondensationedIU ck, atU(Bvap. Press.) Condensation pressure, atU
(Cond.Press.)
KompressionsverhKltnls 3,04 3,00 2,90(Cond.Press.)
Compression ratio 3.04 3.00 2.90
(Discharge)
Verhältnis Leistung/
Oewioht, PS/t 0,77 0,68 0,68(Discharge)
Ratio performance /
Oewioht, PS / t 0.77 0.68 0.68
(Mass Flow)(Mass flow)
Aus Tabelle I geht hervor, dad 1) das Konpresslonevefttltnls des Azeotropa niedriger ist als das jeder einseinen Komponente, wodurch ein wirkungsvollerer Kompressor und eine wirkungsvollere Konstruktion ermöglicht werden, und daß 2) die Kompressorverdrängung beim Azeotrop ebenfalls niedriger 1st als bei den einzelnen Komponenten, was ein fUr einen Kompressor auf der Hand liegender Vorteil ist.From Table I it can be seen that 1) the Konpresslonevefttltnls of the azeotropa is lower than that of any one Component, which enables a more efficient compressor and construction, and that 2) the compressor displacement with the azeotrope is also lower than with the individual components, which is a for a compressor is an obvious advantage.
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als bei Dichlortetrafluoräthan. Viele Kühlmittel besitzen, wenn sie/Khnlichen Kreisläufen eingesetzt werden, ähnlichethan with dichlorotetrafluoroethane. Have many coolants if they / similar circuits are used, similar ones
machen sich wegen der großen benötigten Snergienengen selbst kleine Differenzen Im Verhältnis von Leistung zu Gewichtmake themselves because of the large snergy genes required small differences in the ratio of power to weight
dar. Daher 1st ein niedriger Energiebedarf bei Kühlmitteln 'Therefore, a low energy requirement for coolants'
für Zentrlfugalsysteeie ein besonders wichtiger Vorteil. Bei den erfindungsgemäSen Gemisch treten auQerdem nicht die mit der Brennbarkeit von reinem Monochlormoncfluormethan verbundenen Probleme auf.a particularly important advantage for centrifugal systems. at In addition, the mixture according to the invention does not occur with the flammability of pure monochloromonecfluoromethane related problems.
Welter ist bekannt, (JaS bei einigen Kühlmittel!, wie beispielsweise Dichlortetrafluoräthan, der gesättigt ige Dampf bei Isentroplscher Kompression, wie sie In einem Kühlzyklus eines Zentrifugal- oder Dreh-Kompress.>re auftritt, μ It is well known (Yes with some refrigerants !, such as dichlorotetrafluoroethane, the saturated vapor with isentropic compression, as it occurs in a cooling cycle of a centrifugal or rotary compressor, μ
teilweise kondensiert. Dies 1st jedooh unerwUnsol.t, da die Flüssigkeit den Wirkungsgrad erniedrigt und in den Kompressor zu Erosionserschelnungen führt. Um diese sog. "feuchte Kompression" zu verhüten, buQ das Gas vor dem Komprimieren etwas überhitzt werden, was einen Wärmeaustauscher erfordert. Andererseits besitzen einige Kühlmittel die Eigenschaft, sich bei isentroplsoher Kompression außergewöhnlich stark zu erhitzen. Dadurch wird eine unerwünscht hohe Temperaturpartially condensed. However, this is unsolvable since the Liquid reduces the efficiency and leads to erosion in the compressor. To this so-called "damp Compression ", buQ the gas before compressing overheating a little, which requires a heat exchanger. On the other hand, some coolants have the property exceptionally strong with isentropic compression to heat. This creates an undesirably high temperature
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BAD OP1IG!MALBATHROOM OP 1 IG! MAL
In den System hervorgerufen. Monoohlormonofluonnethan und DichlormonofluorSthan sind Beispiele für diesen Kühlmitteltyp. Gemische aus Monochlormonofluormethan und Dichlortetrafluoräthan jedoch erwärmen sich beim Komprimieren nur wenig. Somit wird bei ihrer Verwendung sowohl die "feuchte Kompression1* als auch die Entstehung von überschüssiger Wärme beim Komprimieren vermieden, wodurch sie sich als Kühlmittel besondere gut eignen.Induced into the system. Mono-monofluorine and dichloromonofluorethane are examples of this type of coolant. Mixtures of monochloromonofluoromethane and dichlorotetrafluoroethane, however, only heat up slightly when they are compressed. Thus, when used both the "wet compression 1 * and the emergence avoid excess heat during compression, which makes them special are well suited as a coolant.
Zur Bestimmung der Siedepunkte von Monoohlomonofluormethan/ Dlchlortetrafluoräthan-GkNDieohen wurden die Komponenten In mehr als 99«9£-lger Reinheit verwendet. Man stellte Gemische verschiedener Zusammensetzung der beiden Komponenten her und stellte von diesen die Siedepunkte bei etwa 3,15 Atmosphären fest, indem man die Gemische thermostat leierte und die Temperatur so lange variierte, bis der Dampfdruck den Wert von ungeführt 3,15 Atmosphären erreicht hatte. Die Temperaturen wurden mit einem Platlnwiderstandsthermometer gemessen.To determine the boiling points of Monoohlomonofluormethan / Chlorotetrafluoroethane-GkNThe components In more than 99.9 pounds of purity used. Mixtures were made different composition of the two components and set the boiling points of these at about 3.15 atmospheres fixed by thermostating the mixture and varying the temperature until the vapor pressure reached the value of approximately 3.15 atmospheres. The temperatures were measured with a platinum resistance thermometer.
1098?4/151fi "BAD ÖR.Q.NAL1 1098? 4 / 151fi "BAD ÖR.Q.NAL 1
-■β - - ■ β -
T a b e 11 e IIT a b e 11 e II
3,15 Atmosphären3.15 atmospheres
der LusuniOew. -Ji CELClP in
the Lusuni
Die Daten der Tabelle ZI sind in der Zeichnung graphisch dargestellt, in der auf der Ordinate die Temperaturen und auf der Abszisse die Oew.-£ Nonoohlormonofluormethan aufgetragen sind. Diese Daten teigen, daß die Siedepunkte von Gemischen aus etwa 30 bis 80 Oew.-£ Monoohlornonofluonnethan innerhalb eines Bereloh von etwa \K Unterschied liegen und daft diese OsmlscheThe data in Table ZI are shown graphically in the drawing, in which the temperatures are plotted on the ordinate and the Oew.- £ Nonoohlormonofluormethan are plotted on the abscissa. These data show that the boiling points of mixtures of about 30 to 80 ow monohydric fluorine monohydrate are within a range of about \ K difference and that this osmosis
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daher praktisch gleiche Dampfdrücke besitzen. Bel I Atmosphäre beträgt der Siedepunkt dieser Mischungen etwa -12t. Gemische innerhalb des Bereiches von 45 bis 65 Gew.-^ Monochlormonofluormethan besitzen Siedepunkte« die innerhalb eines Bereiches von etwa 0,2*C Differenz liegen« weshalb derartige Gemische bevorzugt sind. Der insbesondere bevorzugte Gehalt an Monoohlormonofluormethan liegt bei etwatherefore have practically the same vapor pressures. Bel I atmosphere the boiling point of these mixtures is about -12t. Mixtures within the range of 45 to 65 weight percent monochloromonofluoromethane have boiling points "which are within a range of about 0.2 * C difference", which is why such Mixtures are preferred. The particularly preferred content of monohydric monofluoromethane is about
Die Herstellung des azeotropen Gemisches der Erfindung erfordert keine besonderen Verfahrensmaenahmn. Die Komponenten müssen praktisch rein sein» vorzugsweise mindestens etwa 99,OJi rein sein und dürfen keine Substanzen enthalten, die die Siedeeigensohaften des Gemisches oder seine Verwendung als Kühlmittel nachteilig beeinflussen.The preparation of the azeotropic mixture of the invention does not require any special processing measures. The components must be practically pure »preferably at least about 99.0% pure and must not contain any substances that the boiling properties of the mixture or its use as Adversely affect coolant.
Die erflndungsgemXSen Oemlsohe können außerdem auch für andere Zwecke» beispielsweise als wärmeübertragungsmittel, gasförmige Dielektrika und Arbeitsflüssigkeiten in EnergieübertragungskrelslXufen verwendet werden.The Oemlsohe according to the invention can also be used for other purposes »for example as a heat transfer medium, gaseous dielectrics and working fluids in energy transmission circuits be used.
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Legal Events
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