ES2976211T3 - Composición que contiene refrigerante y método de refrigeración que usa dicha composición, método de operación para dispositivo de refrigeración y dispositivo de refrigeración - Google Patents

Composición que contiene refrigerante y método de refrigeración que usa dicha composición, método de operación para dispositivo de refrigeración y dispositivo de refrigeración Download PDF

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Mitsushi Itano
Yuuki Yotsumoto
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Abstract

La presente divulgación proporciona una composición que comprende un refrigerante caracterizado por tener un coeficiente de rendimiento (COP) y una capacidad de refrigeración equivalente o superior a las del R404A, y tener un GWP suficientemente bajo. Específicamente, la presente divulgación proporciona una composición que comprende un refrigerante, comprendiendo el refrigerante trans-1,2-difluoroetileno (HFO-1132 (E)) y 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), en donde HFO-1132 (E) está presente en una cantidad de 35,0 a 65,0 % en masa, y HFO-1234yf está presente en una cantidad de 65,0 a 35,0 % en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, y en donde El refrigerante se utiliza en el funcionamiento de un ciclo de refrigeración en el que la temperatura de evaporación es de -75 a -5 °C. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composición que contiene refrigerante y método de refrigeración que usa dicha composición, método de operación para dispositivo de refrigeración y dispositivo de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a una composición que comprende un refrigerante, al uso de esta composición como refrigerante alternativo y a un método de refrigeración y un aparato de refrigeración, todos los cuales usan la composición.
Antecedentes de la técnica
En medio del debate mundial sobre el calentamiento global como un tema muy serio, el desarrollo de acondicionadores de aire, aparatos de refrigeración, etc. respetuosos con el medio ambiente se ha vuelto cada vez más importante. Actualmente, se han propuesto varios refrigerantes mixtos que tienen un bajo potencial de calentamiento global (GWP) y que pueden reemplazar al R404A, que se usa como refrigerante para acondicionadores de aire, tales como los acondicionadores de aire domésticos. Por ejemplo, los documentos WO 2010/059677 y WO 2011/163117 describen, como refrigerante alternativo para R404A, una composición de refrigerante que comprende difluorometano (R32), pentafluoroetano (R125), 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (R1234yf) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a).
Además, se han propuesto varios refrigerantes mixtos que tienen un bajo GWP y que pueden sustituir al 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a o R134a), que se usa como refrigerante para aparatos de aire acondicionado, tales como los de uso doméstico. (p. ej., el documento WO 2005/105947).
El documento US 2017/058172 describe una composición para un sistema de ciclo térmico que comprende un fluido de trabajo para ciclo térmico que contiene 1,2-difluoroetileno (trans, cis o una mezcla de ambos) y un aceite refrigerante, y puede contener además al menos un hidrofluorocarbono insaturado distinto de 1,2-difluoroetileno, incluyendo R1234yf como una alternativa.
El documento US 2017/085173 se refiere a un fluido de trabajo para ciclo térmico, que contiene al menos dos miembros seleccionados de un hidrofluorocarbono saturado y un hidrofluorocarbono que tiene un doble enlace carbono-carbono distinto de 1,2-difluoroetileno y 1,2-difluoroetileno.
El documento JP-A-2015-229767 describe un medio de actuación para ciclo térmico que contiene al menos un primer compuesto seleccionado de (E)-1,2-difluoroetileno, 1,1 -difluoroetileno, fluoroetileno, fluoroetano, (Z)-1,2-difluoroetileno y etileno con una relación del contenido total del primer compuesto a la cantidad total del medio de actuación de < 1,5% en masa.
Sumario de la invención
Problema técnico
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición que comprende un refrigerante caracterizado por tener un coeficiente de rendimiento (COP) y una capacidad de refrigeración (que puede expresarse como "capacidad de enfriamiento" o "capacidad") equivalente o superior a las de R404A y que tenga un GWP suficientemente bajo. Otro objetivo es proporcionar una composición que comprende un refrigerante caracterizado por tener un coeficiente de rendimiento (COP) y una capacidad de refrigeración (que puede expresarse como "capacidad de enfriamiento" o "capacidad") equivalente o superior a las del R134a, y que tiene un GWP suficientemente bajo. Otro objetivo más es proporcionar un método de refrigeración, un método para operar un aparato de refrigeración y un aparato de refrigeración, todos los cuales usan la composición anterior.
Solución al problema
La presente invención proporciona una composición que comprende un refrigerante que comprende
(i) 21,0-28,4% en masa de trans-1,2-difluoroetileno (HFO-1132 (E)) y 79,0-71,6% en masa de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), cada uno basado en la masa total de h Fo -1132 (E) y HFO-1234yf, y (ii) < 0,5% en masa, basado en la masa total del refrigerante, de refrigerante distinto de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf.
Además, la presente invención proporciona el uso de la composición anterior como refrigerante alternativo para R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A. , R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf o R1234ze.
Además, la presente invención proporciona un método de refrigeración que comprende operar un ciclo de refrigeración usando la composición anterior.
Aún más, la presente invención proporciona un aparato de refrigeración que comprende la composición anterior como fluido de trabajo.
Las realizaciones preferidas de la invención son las definidas en las reivindicaciones dependientes adjuntas y/o en la siguiente descripción detallada.
Efectos ventajosos de la invención
La composición que comprende un refrigerante de la presente invención (también denominada "la presente composición" en lo sucesivo) se caracteriza por tener un coeficiente de rendimiento (COP) y una capacidad de refrigeración equivalente o superior a los del R404A, y tener un GWP suficientemente bajo. Adicionalmente, la presente composición c se caracteriza por tener un coeficiente de rendimiento (COP) y una capacidad de refrigeración equivalentes o superiores a los del R134a, y tener un GWP suficientemente bajo.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama que ilustra un aparato experimental para examinar la inflamabilidad (inflamable o no inflamable).
Descripción de realizaciones
Para resolver los problemas anteriores, los presentes inventores realizaron una extensa investigación y encontraron que una composición que comprende un refrigerante mixto que comprende trans-1,2-difluoroetileno (HFO-1132 (E)) y 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf) tiene las características anteriores.
La presente invención se ha completado como resultado de investigaciones adicionales basadas en los hallazgos anteriores.
Definición de términos
En la presente memoria descriptiva se aplican las siguientes definiciones.
El intervalo numérico expresado mediante el uso de "a" indica un intervalo que incluye valores numéricos antes y después de "a" indicados como valores mínimo y máximo, respectivamente.
Los términos "comprende" y "contienen" incluyen los conceptos de "que consiste esencialmente en" y "que consiste en". El término "refrigerante" incluye al menos compuestos que se especifican en ISO817 (Organización Internacional de Normalización) y a los que se les asigna un número de refrigerante (número ASHRAE) que representa el tipo de refrigerante con "R" al principio; y además incluye refrigerantes que tienen características equivalentes a las de tales refrigerantes incluso si aún no se les ha dado un número de refrigerante.
Los refrigerantes se dividen ampliamente en compuestos basados en fluorocarbono y compuestos no basados en fluorocarbono en términos de la estructura de los compuestos. Los compuestos basados en fluorocarbono incluyen clorofluorocarbonos (CFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC) e hidrofluorocarbonos (HFC). Los ejemplos de compuestos no basados en fluorocarbono incluyen propano (R290), propileno (R1270), butano (R600), isobutano (R600a), dióxido de carbono (R744) y amoníaco (R717).
La expresión "composición que comprende un refrigerante" incluye al menos:
(1) un refrigerante propiamente dicho (incluyendo una mezcla de refrigerantes, es decir, un refrigerante mixto); (2) una composición que se puede usar para obtener un fluido de trabajo para un aparato de refrigeración comprendiendo además uno o más componentes distintos y mezclándolo con al menos un aceite refrigerante; y (3) un fluido de trabajo para un aparato de refrigeración, que contiene un aceite refrigerante.
Entre estos tres modos, la composición (2) se denomina "composición refrigerante" para distinguirla del propio refrigerante (incluido un refrigerante mixto). Además, el fluido de trabajo para un aparato de refrigeración (3) se denomina "fluido de trabajo que contiene aceite refrigerante" para distinguirlo de la "composición refrigerante". Cuando el término "alternativa" se usa en un contexto en el que el primer refrigerante se reemplaza por el segundo refrigerante, el primer tipo de alternativa quiere decir que el equipo diseñado para operar usando el primer refrigerante puede operarse usando el segundo refrigerante en condiciones óptimas, opcionalmente con cambios de sólo unas pocas partes (al menos una de las siguientes: aceite refrigerante, junta, empaque, válvula de expansión, secador, otras partes) y ajuste del equipo. En otras palabras, este tipo de alternativa significa que el mismo equipo se opera con un refrigerante alternativo. Las realizaciones de este tipo de alternativa incluyen alternativas inmediatas, alternativas casi inmediatas y adaptaciones, en el orden en que el alcance de los cambios y ajustes necesarios para reemplazar el primer refrigerante por el segundo refrigerante es menor.
El término "alternativa" también incluye un segundo tipo de alternativa, lo que quiere decir que el equipo diseñado para operar usando el segundo refrigerante se hace operar para el mismo uso que el uso existente con el primer refrigerante usando el segundo refrigerante. Este tipo de alternativa quiere decir que se consigue el mismo uso con un refrigerante alternativo.
La expresión "aparato de refrigeración" en sentido amplio se refiere a aparatos en general que extraen calor de un objeto o espacio para que su temperatura sea más baja que la temperatura del aire ambiente y mantener la temperatura baja. En otras palabras, los aparatos de refrigeración en sentido amplio se refieren a aparatos de conversión que obtienen energía del exterior para realizar un trabajo y que realizan conversión de energía para transferir calor desde donde la temperatura es más baja hacia donde la temperatura es más alta. La expresión "aparato de refrigeración" es sinónimo de "bomba de calor" en sentido amplio.
La expresión "aparato de refrigeración" se distingue de "bomba de calor" en sentido estricto, dependiendo de la diferencia en el intervalo de temperatura aplicado y la temperatura de operación. En este caso, un aparato cuya fuente de calor de baja temperatura se coloca en un intervalo de temperatura inferior a la temperatura del aire puede denominarse "aparato de refrigeración", mientras que un aparato cuya fuente de calor de baja temperatura se coloca cerca de la temperatura del aire para usar la acción de liberación de calor causada por el ciclo de refrigeración puede denominarse "bomba de calor". Además, existen aparatos que tienen tanto la función de aparatos de refrigeración en sentido estricto como la función de bombas de calor en sentido estricto, a pesar de ser una sola máquina, como los aires acondicionados que proporcionan tanto un modo de refrigeración como un modo de calefacción. En la presente memoria descriptiva, a menos que se indique lo contrario, las expresiones "aparato de refrigeración" y "bomba de calor" se usan en sentido amplio en toda la memoria descriptiva.
La expresión "deslizamiento de temperatura" se puede reformular como un valor absoluto de la diferencia entre la temperatura inicial y la temperatura final del proceso de cambio de fase de la presente composición dentro de los elementos constituyentes de un sistema de ciclo térmico.
La expresión "sistema de aire acondicionado para vehículos" es un tipo de aparato de refrigeración para uso en vehículos, tales como vehículos de gasolina, vehículos híbridos, vehículos eléctricos y vehículos de hidrógeno. El sistema de aire acondicionado para vehículos se refiere a un aparato de refrigeración que tiene un ciclo de refrigeración en el que el intercambio de calor se realiza mediante un evaporador usando un refrigerante líquido, el gas refrigerante evaporado es absorbido por un compresor, el gas refrigerante comprimido adiabáticamente se enfría y se licua con un condensador, el refrigerante licuado se expande adiabáticamente haciéndolo pasar a través de una válvula de expansión, y luego el refrigerante se suministra nuevamente en forma de líquido al evaporador.
La expresión "máquina refrigeradora turbo" es un tipo de aparato de refrigeración enfriador grande y se refiere a un aparato de refrigeración que tiene un ciclo de refrigeración en el que el intercambio de calor se realiza mediante un evaporador que usa un refrigerante líquido, el gas refrigerante evaporado es absorbido por un compresor centrífugo, el gas refrigerante comprimido adiabáticamente se enfría y se licúa con un condensador, el refrigerante licuado se expande adiabáticamente pasándolo a través de una válvula de expansión y luego el refrigerante se suministra nuevamente en forma de líquido al evaporador. La expresión "máquina refrigeradora enfriadora grande" es un tipo de enfriadora y se refiere a un acondicionador de aire grande diseñado para acondicionar el aire en una unidad de un edificio.
La expresión "presión de saturación" se refiere a una presión del vapor saturado. La expresión "temperatura de saturación" se refiere a una temperatura del vapor saturado.
La expresión "temperatura de evaporación en un ciclo de refrigeración" se refiere a una temperatura a la que un líquido refrigerante absorbe calor y se convierte en vapor en la etapa de evaporación del ciclo de refrigeración. La temperatura de evaporación en un ciclo de refrigeración se puede determinar midiendo la temperatura de la entrada del evaporador y/o la salida del evaporador. La temperatura de evaporación de un refrigerante simple o azeotrópico es constante. Sin embargo, la temperatura de evaporación de un refrigerante no azeotrópico es un valor medio de la temperatura en la entrada del evaporador y la temperatura del punto de rocío. Más específicamente, la temperatura de evaporación de un refrigerante no azeotrópico se puede calcular con la siguiente ecuación.
Temperatura de evaporación = (temperatura de entrada del evaporador temperatura del punto de rocío) / 2
La expresión "temperatura de descarga" se refiere a una temperatura del refrigerante mixto a la salida de un compresor.
La expresión "presión de evaporación" se refiere a una presión de saturación a una temperatura de evaporación. La expresión "presión de condensación" se refiere a una presión de saturación a una temperatura de condensación.
La expresión "temperatura crítica" se refiere a una temperatura en el punto crítico y un límite de temperatura; es decir, a menos que la temperatura sea equivalente o inferior a la temperatura crítica, el gas no se convertiría en líquido comprimiéndolo.
La expresión “refrigerantes no inflamables" se refiere a aquellos cuya formulación en el peor de los casos de inflamabilidad (WCF), que es el punto más inflamable en el intervalo de concentración de refrigerante permitido según la norma ANSI/a Sh Ra E 34-2013 de EE. UU., están clasificados como Clase 1.
La expresión “refrigerantes ligeramente inflamables" se refiere a aquellos cuya formulación WCF está clasificada como Clase 2L según la norma ANSI/ASHRAE 34-2013.
La expresión “refrigerantes débilmente inflamables" se refiere a aquellos cuya formulación WCF está clasificada como Clase 2 según la norma ANSI/ASHRAE 34-2013.
El GWP (AR4) se evalúa en base a los valores establecidos en el cuarto informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC).
1. Composición
La presente composición comprende un refrigerante, refrigerante que comprende
(i) 21,0-28,4% en masa de trans-1,2-difluoroetileno (HFO-1132(E)) y 79,0-71,6% en masa de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), cada uno basado en la masa total de HFO-1132(E) y HFO-1234yf, y
(ii) < 0,5% en masa, basado en la masa total del refrigerante, de refrigerante distinto de HFO-1132(E) y HFO-1234yf.
Este refrigerante puede denominarse "el presente refrigerante".
El presente refrigerante tiene la característica anterior y de este modo tiene las siguientes características: (1) el GWP es suficientemente bajo (100 o menos); (2) tiene un COP casi equivalente al del R1234yf; (3) tiene una capacidad de refrigeración > 140% con respecto a la del R1234yf; y (4) es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L). Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,380-0,420 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Dado que el presente refrigerante comprende HFO-1132 (E) en una cantidad de > 21,0% en masa basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, el presente refrigerante tiene una capacidad de refrigeración de > 140% en relación con la del R1234yf. Además, el presente refrigerante comprende HFO-1132 (E) en una cantidad de < 28,4% en masa basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. Esto facilita garantizar una temperatura crítica de > 83,5 °C.
El presente refrigerante puede tener una capacidad de refrigeración de > 140%, preferiblemente > 142%, más preferiblemente > 143%, incluso más preferiblemente > 145%, y sobre todo preferiblemente >146%, con respecto a la del R1234yf.
Dado que el GWP es < 100, el presente refrigerante puede reducir notablemente la carga sobre el medio ambiente desde la perspectiva del calentamiento global, en comparación con otros refrigerantes de uso general.
En el presente refrigerante, la relación entre la capacidad de refrigeración y la energía consumida en un ciclo de refrigeración (coeficiente de rendimiento (COP)) con respecto a la del R1234yf es preferiblemente alta desde el punto de vista de la eficiencia del consumo de energía. Específicamente, el COP con respecto al del R1234yf es preferiblemente > 95%, más preferiblemente > 96%, incluso más preferiblemente > 97%, y sobre todo preferiblemente > 98%.
En el presente refrigerante, se prefiere que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 21,5-28,0% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 78,5-72,0% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 65,0°C; y la temperatura crítica es > 83,5°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,383-0,418 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo, es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, es más preferido que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 22,0-27,7% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 78,0-72,3% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 65,0°C; y la temperatura crítica es > 83,5°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,385-0,417 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, es aún más preferido que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 22,5-27,5% en masa, y que el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 77,5-72,5% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es 100 o menos; tiene un COP igual o superior al 98% con respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración igual o superior al 140% con respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es de 64,8°C o menos; y la temperatura crítica es 83,8°C o más. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,388 MPa o más y 0,414 MPa o menos a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, se prefiere particularmente que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 23,0-27,2% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 77,0-72,8% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 141% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,8°C; y la temperatura crítica es > 83,8°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,390-0,414 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, se prefiere particularmente además que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 23,5-27,0% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 76,5-73,0% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 142% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,8°C; y la temperatura crítica es > 83,8°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,390-0,414 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, lo más preferido es que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 24,0-26,7% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 76,0-73,3% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 144% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,6°C; y la temperatura crítica es > 84,0°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,396-0,411 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, la presión de saturación a una temperatura de saturación de -10°C es usualmente < 0,420 MPa, preferiblemente < 0,418 MPa, más preferiblemente < 0,417 MPa, incluso más preferiblemente < 0,415 MPa y sobre todo preferiblemente < 0,413 MPa. Cuando la presión de saturación está dentro de este intervalo, el presente refrigerante es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
En el presente refrigerante, la presión de saturación a una temperatura de saturación de -10°C es usualmente > 0,380 MPa, preferiblemente > 0,385 MPa, más preferiblemente > 0,390 MPa, incluso más preferiblemente > 0,400 MPa y sobre todo preferiblemente > 0,410 MPa. En estos casos, el presente refrigerante es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante se usa para operar un ciclo de refrigeración, la temperatura de descarga es preferiblemente < 65°C, más preferiblemente < 64,8°C, incluso más preferiblemente < 64,7°C, y sobre todo preferiblemente < 64,5°C, desde el punto de vista de extender la vida útil de los componentes de un aparato de refrigeración disponible comercialmente para R1234yf.
El presente refrigerante se usa preferiblemente para operar un ciclo de refrigeración en el que la temperatura de evaporación es de -75°C a 20°C, desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración de > 140% con respecto a la del R1234yf.
En un ciclo de refrigeración en el que se usa el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferiblemente < 20°C, más preferiblemente < 15°C, incluso más preferiblemente < 10°C, y sobre todo preferiblemente < 5°C, desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf.
En un ciclo de refrigeración en el que se usa el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferiblemente de -75°C a 20°C, más preferiblemente de -65°C a 15°C, incluso más preferiblemente de -60°C a 10°C, además preferiblemente de -55°C a 7,5°C, y sobre todo preferiblemente de -50°C a 5°C, desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración de > 140% con respecto a la del R1234yf.
En un ciclo de refrigeración en el que se usa el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferentemente de -75°C a 20°C, más preferentemente de -65°C a 10°C, más preferentemente de -60°C a 5°C, incluso más preferiblemente de -55°C a 0°C, y sobre todo preferiblemente de -50°C a -5°C, desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración de > 140% con respecto a la del R1234yf.
En un ciclo de refrigeración en el que se usa el presente refrigerante, la temperatura de descarga es preferiblemente < 65,0°C, más preferiblemente < 64,9°C, incluso más preferiblemente < 64,8°C, y sobre todo preferiblemente < 64,7°C, desde el punto de vista de extender la vida útil de los componentes de un aparato de refrigeración disponible comercialmente para R1234yf.
En la presente invención, cuando el presente refrigerante se usa para operar un ciclo de refrigeración, el ciclo de refrigeración requiere el proceso de licuar (condensar) el refrigerante; de este modo, la temperatura crítica debe ser notablemente más alta que la temperatura del agua de refrigeración o del aire de refrigeración para licuar el refrigerante. Desde este punto de vista, en un ciclo de refrigeración en el que se usa el presente refrigerante, la temperatura crítica es preferiblemente > 83,5°C, más preferiblemente > 83,8°C, incluso más preferiblemente > 84,0°C, y sobre todo preferiblemente > 84,5°C.
El presente refrigerante puede comprender además un refrigerante adicional además de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf siempre que las características anteriores no se vean afectadas. El contenido del refrigerante adicional es < 0,5% en masa, preferiblemente < 0,3% en masa, más preferiblemente < 0,2% en masa, y sobre todo preferiblemente < 0,1% en masa, de la totalidad del presente refrigerante. El refrigerante adicional no está limitado y puede seleccionarse de una amplia gama de refrigerantes conocidos y ampliamente usados en el campo. El presente refrigerante puede comprender un refrigerante adicional o dos o más refrigerantes adicionales.
Se prefiere particularmente que el presente refrigerante consista en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En otras palabras, la concentración total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf en el presente refrigerante es sobre todo preferiblemente 100% en masa de la totalidad del presente refrigerante.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, el HFO-1132 (E) suele estar presente en una cantidad de 21,0-28,4% en masa, y el HFO-1234yf está usualmente presente en una cantidad de 79,0-71,6% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. El presente refrigerante tiene la característica anterior y de este modo tiene las siguientes características: (1) el GWP es suficientemente bajo (< 100); (2) tiene un COP casi equivalente al del R1234yf; (3) tiene una capacidad de refrigeración > 140% con respecto a la del R1234yf; y (4) es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L). Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,380-0,420 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, se prefiere que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 21,5-28,0% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 78,5 -72,0% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 65,0°C; y la temperatura crítica es > 83,5°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,383-0,418 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y, de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, es más preferido que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 22,0-27,7% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 78,0-72,3% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 65,0°C; y la temperatura crítica es > 83,5°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,385-0,417 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, es incluso más preferido que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 22,5-27,5% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 77,5-72,5% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un<c>O<p>> 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 140% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,8°C; y la temperatura crítica es > 83,8°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,388-0,414 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, se prefiere particularmente que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 23,0-27,2% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 77,0-72,8% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 141% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,8°C; y la temperatura crítica es > 83,8°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,390-0,414 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, se prefiere particularmente además que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 23,5-27,0% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 76,5-73,0% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 142% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,8°C; y la temperatura crítica es > 83,8°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,390-0,414 MPa o menos a una temperatura de saturación de -10°C y de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Cuando el presente refrigerante consiste en HFO-1132 (E) y HFO-1234yf, lo más preferido es que el HFO-1132 (E) esté presente en una cantidad de 24,0-26,7% en masa, y el HFO-1234yf esté presente en una cantidad de 76,0-73,3% en masa, basado en la masa total de HFO-1132 (E) y HFO-1234yf. En este caso, el presente refrigerante tiene las siguientes características: el GWP es < 100; tiene un COP > 98% respecto al del R1234yf; tiene una capacidad de refrigeración > 144% respecto a la del R1234yf; es ligeramente inflamable según las normas ASHRAE (Clase 2L); la temperatura de descarga es < 64,6°C; y la temperatura crítica es > 84,0°C. Además, en este caso, el presente refrigerante tiene una presión de saturación de 0,396-0,411 MPa a una temperatura de saturación de -10°C y de este modo es aplicable a aparatos de refrigeración disponibles comercialmente para R1234yf sin cambios de diseño significativos.
Diferencia entre vehículos de gasolina y vehículos eléctricos
Los vehículos de gasolina reutilizan el calor de escape del motor para proporcionar aire caliente para la función de calefacción, mientras que los vehículos eléctricos no tienen una fuente de calor para reutilizar y de este modo usan energía eléctrica para calentar. En los acondicionadores de aire convencionales que usan un calentador eléctrico, el uso del calentador conduce directamente a consumo de energía, que reduce significativamente la autonomía real. Las bombas de calor, que calientan el interior usando la diferencia de temperatura entre un refrigerante y el aire exterior, consiguen un efecto de calentamiento que es más alto que la energía consumida, permitiendo calentar el interior de un vehículo con menos energía que antes.
Ventajas de las bombas de calor
Durante el calentamiento, se realizan las siguientes etapas: (a) una etapa de comprimir gas refrigerante, que se evapora absorbiendo calor del exterior en un intercambiador de calor, en un compresor para formar gas de alta temperatura y alta presión, y (b) convertir el aire frío del interior de un vehículo en aire caliente mediante intercambio de calor e inyectar aire caliente en el vehículo desde las rejillas de ventilación del aire acondicionado. Esto corresponde al ciclo inverso a un ciclo en el que el calor absorbido desde el interior de un vehículo se libera desde un intercambiador de calor exterior para proporcionar una función de calentamiento y enfriamiento en verano. Las bombas de calor, que pueden usarse tanto para enfriamiento como para calentamiento con un circuito refrigerante, se caracterizan por un coeficiente de rendimiento (COP) más alto que el del calentamiento con calentadores eléctricos convencionales.
1.6 Aplicación
La presente composición puede usarse ampliamente como fluido de trabajo para aplicaciones de refrigerante conocidas en 1) un método de refrigeración que comprende operar un ciclo de refrigeración y 2) un método para operar un aparato de refrigeración que opera un ciclo de refrigeración.
El ciclo de refrigeración aquí quiere decir realizar conversión de energía haciendo circular en el aparato de refrigeración el presente refrigerante en el estado de refrigerante único, o en el estado de una composición de refrigerante o un fluido de trabajo que contiene aceite refrigerante explicado a continuación, a través de un compresor.
La presente composición se usa adecuadamente en un ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Un ciclo de refrigeración por compresión de vapor comprende una serie de ciclos de (1) comprimir un refrigerante en estado gaseoso en un compresor, (2) enfriar el refrigerante para convertirlo en un estado líquido a alta presión en un condensador, (3) reducir la presión con una válvula de expansión, y (4) evaporar el refrigerante líquido a baja temperatura en un evaporador y retirar calor mediante el calor de evaporación. Dependiendo del sistema de compresión de refrigerantes gaseosos, los ciclos de refrigeración por compresión de vapor se pueden clasificar en un ciclo turbo (centrífugo), un ciclo alternativo, un ciclo de doble tornillo, un ciclo de un solo tornillo, un ciclo de compresor scroll, etc., y se pueden seleccionar según la capacidad calorífica, la relación de compresión y el tamaño.
La presente composición es adecuada como, p. ej., un refrigerante usado para refrigeradores enfriadores grandes y, en particular, compresores turbo (centrífugos).
La presente invención incluye el uso del presente refrigerante o composición en un método de refrigeración y un aparato de refrigeración que comprende el presente refrigerante o composición.
Desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración del 140% o más con respecto a la del R1234yf, la composición que comprende el presente refrigerante se usa preferiblemente para operar un ciclo de refrigeración en el que la temperatura de evaporación es de -75 a 20°C. En el ciclo de refrigeración en el que se usa la composición que comprende el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferiblemente de -65°C a 15°C, más preferiblemente de -60°C a 10°C, incluso más preferiblemente de -55°C a 7,5°C, y sobre todo preferiblemente de -50°C a 5°C.
Desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración del 140% o más con respecto a la del R1234yf, en el ciclo de refrigeración en el que se usa la composición que comprende el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferiblemente < 20°C, más preferiblemente < 15°C, incluso más preferiblemente < 10°C, y sobre todo preferiblemente < 5°C.
Desde el punto de vista de obtener una capacidad de refrigeración del 140% o más con respecto a la del R1234yf, en el ciclo de refrigeración en el que se usa la composición que comprende el presente refrigerante, la temperatura de evaporación es preferiblemente -75°C o más, más preferiblemente -60°C o más, incluso más preferiblemente -55°C o más, y sobre todo preferiblemente -50°C o más.
Los ejemplos preferibles de aparatos de refrigeración en los que se puede usar el presente refrigerante o composición incluyen sistemas de aire acondicionado, refrigeradores, congeladores, enfriadores de agua, máquinas de hacer hielo, vitrinas refrigeradas, vitrinas de congelación, unidades de congelación y refrigeración, máquinas de refrigeración para almacenes de congelación y refrigeración, sistemas de aire acondicionado para vehículos, máquinas de refrigeración turbo o máquinas de refrigeración de tornillo. De estos, se prefieren los sistemas de aire acondicionado para vehículos. De los sistemas de aire acondicionado para vehículos, los más preferidos son los sistemas de aire acondicionado para vehículos de gas, los sistemas de aire acondicionado para vehículos híbridos, los sistemas de aire acondicionado para vehículos eléctricos y los sistemas de aire acondicionado para vehículos de hidrógeno. Entre los sistemas de aire acondicionado para vehículos se prefieren especialmente los sistemas de aire acondicionado para vehículos eléctricos.
La composición que comprende el presente refrigerante se usa adecuadamente como refrigerante alternativo para R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A. R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf o R1234ze. La composición que comprende el presente refrigerante se usa adecuadamente como refrigerante alternativo para R12, R134a, R404A, R407C, R449C, R454C, R1234yf o R1234ze. Además, dado que la composición que comprende el presente refrigerante tiene una capacidad de refrigeración de > 140% con respecto a la del R1234yf, que se ha usado ampliamente, y un GWP suficientemente bajo, es particularmente adecuada como refrigerante alternativo para el R1234yf.
2. Composición refrigerante
La presente composición incluye al menos el presente refrigerante y puede usarse para las mismas aplicaciones que el presente refrigerante.
Además, la presente composición se puede mezclar con al menos un aceite refrigerante. La composición refrigerante se puede usar por ello para obtener un fluido de trabajo para un aparato de refrigeración.
La presente composición puede comprender además al menos otro componente además del presente refrigerante. La presente composición puede comprender opcionalmente al menos uno de los otros componentes que se describen a continuación.
Como se describió anteriormente, cuando la presente composición se usa como fluido de trabajo para un aparato de refrigeración, usualmente se mezcla con al menos un aceite refrigerante para su uso.
Preferiblemente, la presente composición está sustancialmente libre de aceite refrigerante. Específicamente, en la presente composición, la cantidad de aceite refrigerante con respecto a toda la composición refrigerante es preferiblemente 0-1% en masa, más preferiblemente 0-0,5% en masa, incluso más preferiblemente 0-0,25% en masa, y sobre todo preferiblemente 0-0,1% en masa.
2.1 Agua
La presente composición puede comprender una pequeña cantidad de agua.
El contenido de agua en la composición refrigerante es preferiblemente 0-0,1% en masa, más preferiblemente 0-0,075% en masa, incluso más preferiblemente 0-0,05% en masa y sobre todo preferiblemente 0-0,025% en masa con respecto a todo el refrigerante.
Una pequeña cantidad de agua contenida en la composición refrigerante estabiliza los dobles enlaces en las moléculas de compuestos insaturados basados en fluorocarbono que pueden estar presentes en el refrigerante; y hace menos probable que los compuestos basados en fluorocarbono insaturado se oxiden, aumentando de este modo la estabilidad de la composición refrigerante. Para lograr los efectos anteriores que se obtienen al contener agua, el límite inferior del contenido de agua es 0,001% en masa. Por ejemplo, el contenido de agua se puede ajustar en un intervalo de 0,001-0,1% en masa, 0,001-0,075% en masa, 0001-0,05% en masa y 0,001-0,025% en masa.
2.2 Trazador
Se añade un trazador a la presente composición a una concentración detectable de modo que cuando la composición se haya diluido, contaminado o haya sufrido otros cambios, el trazador pueda rastrear los cambios.
La presente composición puede comprender un único trazador o dos o más trazadores.
El trazador no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente de los trazadores usados normalmente. Preferiblemente, se puede seleccionar como trazador un compuesto que no puede convertirse en una impureza mezclada inevitablemente con el presente.
Los ejemplos de trazadores incluyen hidrofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, clorofluorocarbonos, hidroclorocarbonos, fluorocarbonos, hidrocarburos deuterados, hidrofluorocarbonos deuterados, perfluorocarbonos, fluoroéteres, compuestos bromados, compuestos yodados, alcoholes, aldehídos, cetonas y óxidos nitrosos (N<2>O). De estos, se prefieren hidrofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, clorofluorocarbonos, hidroclorocarbonos, fluorocarbonos y fluoroéteres.
Específicamente, los siguientes compuestos (en lo sucesivo denominados a veces "compuestos trazadores") son más preferidos como trazadores. HCC-40 (clorometano, CH<3>Cl), HFC-41 (fluorometano, CH<3>F), HFC-161 (fluoroetano, CH<3>CH<2>F), HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropano, CF<3>CH<2>CHF<2>), HFC-236fa (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano, CF<3>CH<2>CF<3>), HFC-236ea (1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano, CF<3>CHFCHF<2>), HCFC-22 (clorodifluorometano, CHCF<2>), HCFC-31 (clorofluorometano, CH<2>CF), CFC-1113 (clorotrifluoroetileno, CF<2>=CClF), HFE-125 (trifluorometildifluorometil-éter, CF<3>OCHF<2>), HFE-134a (trifluorometil-fluorometil-éter, CF<3>OCH<2>F), HFE-143a (trifluorometil-metiléter, CF<3>OCH<3>), HFE-227ea (trifluorometil-tetrafluoroetil-éter, CF<3>OCHFCF<3>), y HFE-236fa (trifluorometil-trifluoroetiléter, CF<3>OCH<2>CF<3>).
El compuesto trazador puede estar presente en la composición refrigerante en una concentración total de 10-1000 ppm. El compuesto trazador está presente preferiblemente en la composición refrigerante en una concentración total de 30-500 ppm, más preferiblemente 50-300 ppm, incluso más preferiblemente 75-250 ppm y sobre todo preferiblemente 100-200 ppm.
2.3 Colorante fluorescente ultravioleta
La presente composición puede comprender un único colorante fluorescente ultravioleta, o dos o más colorantes fluorescentes ultravioleta.
El colorante fluorescente ultravioleta no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente de colorantes fluorescentes ultravioleta usados normalmente.
Los ejemplos de colorantes fluorescentes ultravioleta incluyen naftalimida, cumarina, antraceno, fenantreno, xanteno, tioxanteno, naftoxanteno, fluoresceína y derivados de los mismos. De estos, se prefieren la naftalimida y la cumarina.
La cantidad de colorante fluorescente ultravioleta no está limitada y usualmente es de 0,01 a 5% en masa, preferiblemente de 0,05 a 3% en masa, más preferiblemente de 0,1 a 2% en masa, incluso más preferiblemente de 0,25 a 1,5% en masa y de manera particularmente preferida de 0,5 a 1% en masa, en relación con todo el refrigerante.
2.4 Estabilizador
La presente composición puede comprender un único estabilizador o dos o más estabilizadores.
El estabilizador no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente entre los estabilizadores usados normalmente.
Los ejemplos de estabilizadores incluyen nitrocompuestos, éteres y aminas.
Los ejemplos de nitrocompuestos incluyen nitrocompuestos alifáticos, tales como nitrometano y nitroetano, y nitrocompuestos aromáticos, tales como nitrobenceno y nitroestireno.
Los ejemplos de éteres incluyen 1,4-dioxano.
Los ejemplos de aminas incluyen 2,2,3,3,3-pentafluoropropilamina y difenilamina.
Como estabilizadores se incluyen, además de nitrocompuestos, éteres y aminas, también butilhidroxixileno y benzotriazol.
La cantidad de estabilizador no está limitada. La cantidad de estabilizador es usualmente 0,01-5% en masa, preferiblemente 0,05-3% en masa, más preferiblemente 0,1-2% en masa, incluso más preferiblemente 0,25-1,5% en masa y sobre todo preferiblemente 0,5-1% en masa, con respecto a todo el refrigerante.
La estabilidad de la presente composición se puede evaluar mediante un método comúnmente usado sin limitación. Los ejemplos de tales métodos incluyen un método de evaluación que usa la cantidad de iones flúor libres como índice según la norma ASHRAE 97-2007. Existe, por ejemplo, otro método de evaluación que usa como índice el índice de acidez total. Este método se puede realizar, por ejemplo, según la ASTM D 974-06.
2.5 Inhibidor de polimerización
La presente composición puede comprender un único inhibidor de polimerización, o dos o más inhibidores de polimerización.
El inhibidor de polimerización no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente entre los inhibidores de polimerización usados normalmente.
Los ejemplos de inhibidores de polimerización incluyen 4-metoxi-1-naftol, hidroquinona, hidroquinona-metil-éter, dimetil-t-butilfenol, 2,6-di-terc-butil-p-cresol y benzotriazol.
La cantidad del inhibidor de polimerización no está limitada. La cantidad del inhibidor de polimerización es usualmente 0,01-5% en masa, preferiblemente 0,05-3% en masa, más preferiblemente 0,1-2% en masa, incluso más preferiblemente 0,25-1,5% en masa, y sobre todo preferiblemente 0,5- 1% en masa, con respecto a todo el refrigerante.
2.6 Otros componentes que pueden estar contenidos en la composición refrigerante
La presente composición también puede contener los siguientes componentes.
Por ejemplo, pueden estar contenidos hidrocarburos fluorados que son diferentes de los refrigerantes mencionados anteriormente. No están limitados los ejemplos de hidrocarburos fluorados usados como otros componentes. Puede usarse al menos un hidrocarburo fluorado seleccionado de HCFC-1122, HCFC-124 y CFC-1113.
Como otro componente, puede estar contenido al menos un compuesto orgánico halogenado de fórmula CmHnXp (A), en la que X es cada uno independientemente F, Cl o Br; m es 1 o 2; (2m+2) > (n+p) y p > 1. El compuesto orgánico halogenado no está limitado y los ejemplos preferibles incluyen difluoroclorometano, clorometano, 2-cloro-1,1,1,2,2-pentafluoroetano, 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoroetano, 2-cloro-1,1-difluoroetileno y trifluoroetileno.
Como otro componente, puede estar contenido al menos un compuesto orgánico de fórmula CmHnXp (B), en la que X es cada uno independientemente un átomo distinto de halógeno; m es 1 o 2; (2m+2) > (n+p) y p > 1. El compuesto orgánico no está limitado y los ejemplos preferibles incluyen propano e isobutano.
La cantidad total de hidrocarburo fluorado, compuesto de fórmula (A) y compuesto de fórmula (B) es preferiblemente < 0,5% en masa, preferiblemente < 0,3% en masa y sobre todo preferiblemente < 0,1% en masa, con respecto a la cantidad total de la composición refrigerante.
3. Fluido de trabajo que contiene aceite refrigerante
El presente fluido de trabajo que contiene aceite refrigerante ("el presente fluido de trabajo") incluye al menos el presente refrigerante o composición y un aceite refrigerante, y se usa como fluido de trabajo en un aparato de refrigeración. Específicamente, el presente fluido de trabajo se puede obtener mezclando el refrigerante o la composición refrigerante con un aceite refrigerante usado en un compresor de un aparato de refrigeración.
La cantidad de aceite refrigerante no está limitada y usualmente es 10-50% en masa, preferiblemente 12,5-45% en masa, más preferiblemente 15-40% en masa, incluso más preferiblemente 17,5-35% en masa y sobre todo preferiblemente 20-30% en masa, en relación con todo el fluido de trabajo que contiene aceite refrigerante.
3.1 Aceite refrigerante
La presente composición puede comprender un único aceite refrigerante o dos o más aceites refrigerantes.
El aceite refrigerante no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente de los aceites refrigerantes usados normalmente. En este caso, los aceites refrigerantes que son superiores en cuanto a aumentar la acción sobre la miscibilidad con la mezcla del presente refrigerante (presente refrigerante mixto) y la estabilidad del refrigerante mixto, por ejemplo, se seleccionan adecuadamente según sea necesario.
El aceite base del aceite refrigerante es preferiblemente, por ejemplo, al menos uno seleccionado de polialquilenglicoles (PAG), poliolesteres (POE) y polivinileteres (PVE).
El aceite refrigerante puede comprender además un aditivo además del aceite base.
El aditivo puede ser al menos uno seleccionado de antioxidantes, agentes de presión extrema, eliminadores de ácidos, eliminadores de oxígeno, desactivadores de cobre, agentes anticorrosivos, agentes oleosos y agentes antiespumantes.
Desde el punto de vista de la lubricación, es preferible un aceite refrigerante con una viscosidad cinemática de 5-400 cSt a 40°C.
El presente fluido de trabajo puede comprender además opcionalmente al menos un aditivo. Los ejemplos de aditivos incluyen agentes compatibilizantes descritos a continuación.
3.2 Agente compatibilizante
El presente fluido de trabajo puede comprender un único agente compatibilizante o dos o más agentes compatibilizantes.
El agente compatibilizante no está limitado y puede seleccionarse adecuadamente de los agentes compatibilizantes usados normalmente.
Los ejemplos de agentes compatibilizantes incluyen polioxialquilenglicoleteres, amidas, nitrilos, cetonas, clorocarbonos, ésteres, lactonas, éteres arílicos, fluoroéteres y 1,1,1-trifluoroalcano. De estos, se prefiere un polioxialquilenglicoleter.
Ejemplos
A continuación se proporciona una explicación más específica con referencia a ejemplos.
Ejemplo de ensayo
El GWP de cada refrigerante mixto mostrado en los Ejemplos 1-7 y los Ejemplos Comparativos 1-5 se evaluó basándose en los valores del cuarto informe del IPCC.
El COP, la capacidad de refrigeración, la temperatura de descarga y la presión de saturación a una temperatura de saturación de -10°C de cada uno de los refrigerantes mixtos se determinaron realizando cálculos teóricos del ciclo de refrigeración para los refrigerantes mixtos usando el National Institute of Science and Technology (NIST) y Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database (Refprop 10.0) en las siguientes condiciones.
Temperatura de evaporación: 5°C
Temperatura de condensación: 45°C
Temperatura de sobrecalentamiento: 5 K
Temperatura de sobreenfriamiento: 5 K
Eficiencia del compresor: 70%
La "temperatura de evaporación de 5°C" quiere decir que la temperatura de evaporación del refrigerante mixto en el evaporador provisto en el aparato de refrigeración es de 5°C. Además, la "temperatura de condensación de 45°C" quiere decir que la temperatura de condensación del refrigerante mixto en el condensador provisto en el aparato de refrigeración es 45°C.
La Tabla 1 muestra los resultados de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos con respecto al presente refrigerante. En la Tabla 1, la "relación de COP" y la "relación de capacidad de refrigeración" se refieren a una relación (%) en relación con R1234yf. En la Tabla 12, la "presión de saturación (-10°C)" se refiere a una presión de saturación a una temperatura de saturación de -10°C, que es un valor típico de la temperatura de evaporación en la condición de refrigeración. En la Tabla 1, la "temperatura de descarga (°C)" se refiere a una temperatura a la cual el refrigerante tiene la temperatura más alta en los cálculos teóricos del ciclo de refrigeración del refrigerante mixto.
El coeficiente de rendimiento (COP) se calculó según la siguiente ecuación.
COP = (capacidad de refrigeración o capacidad de calentamiento) / (cantidad de energía eléctrica consumida) La temperatura crítica se determinó realizando cálculos usando el National Institute of Science and Technology (NIST) y la Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database (Refprop 10.0).
La inflamabilidad del refrigerante mixto se determinó especificando el fraccionamiento del refrigerante mixto a la concentración de WCF y midiendo la velocidad de combustión según la norma ANSI/ASHRAE 34-2013. El que tenía una velocidad de combustión de 0-10 cm/s se clasificó como Clase 2L (ligeramente inflamable), el que tenía una velocidad de combustión > 10 cm/s se clasificó como Clase 2 (débilmente inflamable) y el que no tenía propagación de la llama se clasificó como Clase 1 (no inflamable). En la Tabla 1, la clasificación de inflamabilidad de ASHRAE muestra los resultados basados en estos criterios.
El ensayo de velocidad de combustión se realizó de la siguiente manera. Primero, se usó un refrigerante mixto que tenía una pureza > 99,5% y el refrigerante mixto se desaireó repitiendo un ciclo de congelación, bombeo y descongelación hasta que no se observó rastro de aire en el vacuómetro. La velocidad de combustión se midió mediante un método cerrado. La temperatura inicial fue la temperatura ambiente. La ignición se realizó generando una chispa eléctrica entre los electrodos en el centro de la celda de muestra. La duración de la descarga fue 1,0-9,9 ms y la energía de ignición fue típicamente 0,1-1,0 J. La propagación de la llama se visualizó usando una fotografía Schlieren. Como celda de muestra se usó un recipiente cilíndrico (diámetro interior: 155 mm, longitud: 198 mm) que tiene dos ventanas acrílicas que transmiten luz y una lámpara de xenón como fuente de luz. La imagen schlieren de la llama se grabó usando una cámara de vídeo digital de alta velocidad a una velocidad de cuadro de 600 fps y se almacenó en un PC.
El intervalo inflamable del refrigerante mixto se midió usando un dispositivo de medición según la ASTM E681-09 (véase Fig. 1).
Más específicamente, se usó un matraz de vidrio esférico de 12 litros para poder observar visualmente y registrar fotográficamente el estado de combustión. Cuando se generó una presión excesiva por la combustión en el matraz de vidrio, se permitió que el gas escapara por la tapa superior. La ignición se lograba mediante descarga eléctrica de electrodos dispuestos a un tercio de la distancia desde el fondo.
Condiciones de ensayo
Recipiente de ensayo: esférico de 280 mm $ (volumen interno: 12 litros)
Temperatura de ensayo: 60°C ± 3°C
Presión: 101,3 kPa ± 0,7 kPa
Agua: 0,0088 g ± 0,0005 g (contenido de agua a una humedad relativa del 50% a 23°C) por gramo de aire seco Relación de mezcla de composición refrigerante/aire: incrementos de 1% vol. ± 0,2% vol.
Mezcla de composición refrigerante: ±0,1% en masa
Método de ignición: descarga de CA, voltaje: 15 kV, corriente eléctrica: 30 mA, transformador de neón.
Espacio entre electrodos: 6,4 mm (1/4 pulgada)
Chispa: 0,4 segundos ±0,05 segundos
Criterios de evaluación:
Cuando la llama se propagó en un ángulo > 90° desde el punto de ignición, se evaluó que había propagación de llama (inflamable). Cuando la llama se propagó en un ángulo de < 90° desde el punto de ignición, se evaluó que no había propagación de la llama (no inflamable).
Tabla 1
Números de referencia
1: Conducción de suministro
2: Conducción de muestreo
3: Termómetro
4: Manómetro
5: Electrodo
6: Pala de agitación (producida de PTFE)

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una composición que comprende un refrigerante que comprende
(i) 21,0-28,4% en masa de trans-1,2-difluoroetileno (HFO-1132(E)) y 79,0-71,6% en masa de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), cada uno basado en la masa total de HfO-1132(E) y HFO-1234yf, y (ii) < 0,5% en masa, basado en la masa total del refrigerante, de refrigerante distinto de HFO-1132(E) y HFO-1234yf.
2. La composición de la reivindicación 1, en la que el refrigerante consiste en HFO-1132(E) y HFO-1234yf.
3. La composición de la reivindicación 1 o 2, que comprende al menos uno de agua, trazadores, colorantes fluorescentes ultravioleta, estabilizadores e inhibidores de polimerización.
4. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que además comprende un aceite refrigerante.
5. La composición de la reivindicación 4, en la que el aceite refrigerante contiene al menos un polímero seleccionado de polialquilenglicol (PAG), polioléster (POE) y poli(éter vinílico) (PVE).
6. El uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1-5 como refrigerante alternativo para R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf o R1234ze.
7. Un método de refrigeración que comprende operar un ciclo de refrigeración usando la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
8. Un aparato de refrigeración que comprende la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 -5 como fluido de trabajo.
9. El aparato de refrigeración de la reivindicación 8, que es un sistema de aire acondicionado, un refrigerador, un congelador, un enfriador de agua, una máquina de hielo, una vitrina refrigerada, una vitrina de congelación, una unidad de congelación y refrigeración, una máquina de refrigeración para congelar y refrigerar almacenes, un sistema de aire acondicionado para vehículos, una máquina de refrigeración turbo o una máquina de refrigeración de tornillo.
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