DE69206623T2 - Chlorfreies fluorkohlenwasserstoffhaltiges kuehlmittel. - Google Patents
Chlorfreies fluorkohlenwasserstoffhaltiges kuehlmittel.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Kühlverfahren unter Verwendung eines chlorfreien Fluorkohlenstoff-Kühlmittels.
- Ein Kühlsystem ist so ausgelegt, daß es eine Kühlwirkung erzeugt, und wird zur Klimatisierung von Gebäuden und bei der Behandlung, beim Transport und zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet. Während eines Kühlcyclus durchläuft das Kühlmittel eine physikalische Änderung, die zu einem Kühleffekt führt, beispielsweise eine Änderung vom flüssigen Zustand in den Dampfzustand. Ein einfaches Kühlsystem ist im allgemeinen geschlossen und besteht aus vier Hauptkomponenten, nämlich einer Verdampfungs-, einer Komprimier-, einer Kondensier- und einer Expansionsvorrichtung. Während des Kühlcyclus verläßt das Kühlmittel in flüssiger Form den Kühler und durchläuft die Expansionsvorrichtung, wo der Druck abgesenkt wird. Das Kühlmittel tritt in den Verdampfer ein, wo die Wärme absorbiert und das Kühlmittel verdampft wird. Das Kühlmittel verläßt den Verdampfer als Dampf und tritt in den Kompressor ein, wo es zu einem überhitzten Dampf komprimiert wird, bevor es in den Kühler eintritt, um den Cyclus abzuschließen, der kontinuierlich wiederholt wird.
- Die am häufigsten verwendeten Kühlmittel sind als Chlorfluorkohlenstoffe (CFC) bekannt. Diese Verbindungen sind vollständig halogeniert, sehr stabil, besitzen eine geringe Toxizität und ein ausgezeichnetes thermodynamisches Verhalten während der Verwendung. Leider besitzen die CFCS aufgrund ihrer Stabilität eine lange Lebensdauer in der Atmosphäre. Es wurde postuliert, daß, wenn sich diese Materialien in der Stratosphäre unter dem Einfluß von ultravioletter Strahlung zersetzen, sie Chloratome freisetzen, die, so besagt die Theorie, mit dem Ozon reagieren und so diese Schutzschicht verarmen lassen, die die Erde von der schädlichen ultravioletten Strahlung abschirmt.
- Es besteht Bedarf nach Fluorkohlenstoff-Kühlmitteln, die im wesentlichen chlorfrei und umweltfreundlich, nicht entflammbar sind, eine niedrige Toxizität und ausgezeichnete thermodynamische Eigenschaften, insbesondere ihre Kühlkapazität bei einer gegebenen Verdampfertemperatur, und einen hohen Leistungskoeffizienten besitzen.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kühlung, welches die Kondensation eines chlorfreien Fluorkohlenstoff-Kühlmittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 1,1,1,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan (CHF&sub2;OCHFCF&sub3;) und 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan (CHF&sub2;OCF&sub2;CHF&sub2;), und danach das Verdampfen des Fluorkohlenstoff-Kühlmittels in der Nachbarschaft eines zu kühlenden Körpers umfaßt. Die chlorfreien Fluorkohlenstoffe sind umweltfreundlich, während sie gleichzeitig ausgezeichnete thermodynamische Eigenschaften zeigen, wenn sie gegen die kommerziell erfolgreichen Kühlmittel gemessen werden.
- Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten chlorfreien Fluorkohlenstoff-Kühlmittel sind 1,1,1,2-Tetrafluor-2- (difluormethoxy)-ethan und 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan. Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fluorkohlenstoff-Kühlmittel ist in der Technik bekannt. 1,1,1,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan kann durch Umsetzung von Isofluoran (CHF&sub2;OCHClCF&sub3;) mit Fluorwasserstoff in Gegenwart eines Antimonpentachlorid-Katalysators hergestellt werden, wobei das Molverhältnis von Isofluoran zu Fluorwasserstoff etwa 1:2 beträgt, wie offenbart in der europäischen Patentanmeldung 388 114. 1,1,2,2-Tetrafluor- 2-(difluormethoxy)-ethan kann durch Chlorierung von CH&sub3;OCF&sub2;CHF&sub2; zu CHCl&sub2;OCF&sub2;CHF&sub2; und durch anschließenden Austausch von Chlor durch Fluor, wie beschrieben von Terrell et al., J. Med. Chem., Bd. 15, Ss. 604-606 (1972), hergestellt werden. 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)- ethan kann auch durch elektrochemische Fluorierung von CHCL&sub2;OCF&sub2;CHClF hergestellt werden, wie von Okazaki et al., J. Fluorine Chem., Bd. 4, Ss. 387-397 (1974), beschrieben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Übertragung von Wärme in einem Kühlcyclus durch wiederholtes Verdampfen, Komprimieren und Kondensieren in einem geschlossenen System der chlorfreien Kohlenwasserstoffe 1,1,1,2- und 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan.
- Das Fluorkohlenstoff-Kühlmittel 1,1,1,2-Tetrafluor-2- (difluormethoxy)-ethan soll einen Siedepunkt bei 23,5 ºC besitzen. Das Fluorkohlenstoff-Kühlmittel 1,1,2,2-Tetrafluor- 2-(difluormethoxy)-ethan besitzt bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt von 28,5 ºC.
- Zusätzliche chlorfreie Kühlmittel können dem Fluorkohlenstoff-Kühlmittel in verschiedenen Mengen zugesetzt werden, beispielsweise um die thermodynamischen Eigenschaften des Gemisches zu verbessern oder um die erfindungsgemäßen Fluorkohlenstoff-Zusammensetzungen mit entflammbaren Gemischen zusammenzubringen, um ihre Entflammbarkeit zu erniedrigen. Solche Kühlmittel umfassen Fluorwasserstoffalkane, Fluor wasserstoffether, cyclische Fluorwasserstoffalkane, cyclische Fluorwasserstoffether. Die Zugabe von derartigen weiteren Bestandteilen schmälert nicht die Vorteile der chlorfreien Fluorkohlenstoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden.
- Die Vorteile der Erfindung können gesehen werden, wenn 1,1,1,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan (CHF&sub2;OCHFCF&sub3;) und 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan (CHF&sub2;OCF&sub2;CHF&sub2;) mit dem Verhalten des kommerziell erfolgreichen Kühlmittels Trichlorfluormethan (CFC-11) hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Kapazität verglichen werden, wie in Tabelle I nachstehend erläutert. TABELLE I Verdampfer-Temperatur ºC (ºF) Verdampfer-Druck, psia Kühler-Temperatur ºC (ºF) Kühler-Druck, psia rückgeführtes Gas Temperatur ºC (ºF) Kompressorabgabe-Temperatur ºC (ºF) Wirkungsgrad Kapazität - BTU/min. Dampfdruck bei 25 ºC, bar (psia) Impellerspitze-Geschwindigkeit, m/s
- Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Kapazität zu Kompressorarbeit. Er mißt den energetischen Wirkungsgrad des Kühlmittels.
- Kapazität bedeutet die Änderung in der Enthalpie des Kühlmittels in dem Verdampfer pro Pfund umlaufendes Kühlmittel, d.h. die durch das Kühlmittel in dem Verdampfer entfernte Wärme pro Zeit.
- Impellerspitze-Geschwindigkeit bedeutet die Geschwindigkeit, die benötigt wird, um ein Kühlmittel auf einen gesättigten Dampf bei 4,4 ºC (40 ºF) auf einen Druck zu komprimieren, der einer Kondensationstemperatur von 37,8 º(100 ºF) entspricht.
- Wirkungsgrad und Kapazität für die erfindungsgemäßen chlorfreien Fluorkohlenstoffe werden in Tabelle I vorstehend mit CFC-11 verglichen. Es kann gesehen werden, daß die Werte für Kapazität und Wirkungsgrad für umweltverträgliche chlorfreie Fluorkohlenstoff-Kühlmittel mit denjenigen des kommerziell erfolgreichen Kühlmittels CFC-11 verglichen werden können.
Claims (3)
1. Verfahren zur Erzeugung von Kühlung, welches die
Kondensation eines chlorfreien Fluorkohlenstoff-Kühlmittels,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
1,1,1,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan und 1,1,2,2-Tetrafluor-2-
(difluormethoxy)-ethan, und danach das Verdampfen des
Fluorkohlenstoff-Kühlmittels in der Nähe eines zu
kühlenden Körpers umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Fluorkohlenstoff-
Kühlmittel 1,1,1,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Fluorkohlenstoff
Kühlmittel 1,1,2,2-Tetrafluor-2-(difluormethoxy)-ethan
ist.
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