FR2607143A1 - Nonazeotropic mixtures of at least three compounds which can be employed in thermodynamic compression cycles - Google Patents
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Abstract
Description
L'utilisation de mélanges de fluides non-azéotropiques dans un cycle thermodynamique à compression, et par exemple dans une pompe à chaleur, en vue de l'amélioration du coefficient de performance de ladite pompe à chaleur, a fait l'objet de demandes de brevets français antérieurs FR-A-2 337 855, FR-A-2 474 151, FR-A-2 474 666 et FR-A-2 497 931.The use of mixtures of non-azeotropic fluids in a thermodynamic compression cycle, and for example in a heat pump, with a view to improving the coefficient of performance of said heat pump, has been the subject of French patents FR-A-2,337,855, FR-A-2,474,151, FR-A-2,474,666 and FR-A-2,497,931.
En particulier, la demande de brevet publiée FR-A-2 474 151 décrit des mélanges non-azéotropiques de deux constituants permettant d'augmenter les performances d'une pompe à chaleur et donc de réduire les coûts d'exploitation de ladite pompe à chaleur. Les mélanges à deux constituants ainsi décrits ne permettent toutefois pas d'accroitre la puissance thermique pour un compresseur donné.In particular, the published patent application FR-A-2 474 151 describes non-azeotropic mixtures of two constituents for increasing the performance of a heat pump and thus reducing the operating costs of said heat pump. . The two-component mixtures thus described do not, however, make it possible to increase the thermal power for a given compressor.
Le but de la présente invention est de montrer que des mélanges spécifiques de fluides permettent d'augmenter la puissance thermique délivrée par une pompe à chaleur et simultanément son coefficient de performance par rapport au cas où la même pompe à chaleur fonctionne avec un fluide pur. En employant dans une pompe à chaleur les mélanges de fluides proposés par l'invention, il est ainsi possible de réduire le court d'investissement et le coût d'exploitation. En effet, les fluides mixtes de travail selon l'invention autorisent un accroissement de la capacité thermique d'une pompe à chaleur donnée, sans modification des composants de ladite pompe à chaleur, en particulier sans modification du compresseur et autorisent également un accroissement du coefficient de performance.The object of the present invention is to show that specific mixtures of fluids make it possible to increase the thermal power delivered by a heat pump and simultaneously its coefficient of performance with respect to the case where the same heat pump operates with a pure fluid. By employing in a heat pump the fluid mixtures proposed by the invention, it is thus possible to reduce the investment time and the operating cost. Indeed, the mixed working fluids according to the invention allow an increase in the heat capacity of a given heat pump, without modifying the components of said heat pump, in particular without modifying the compressor and also allow an increase in the coefficient performance.
Il existe deux moyens classiques d'accroitre la puissance thermique délivrée par une pompe à chaleur ; un premier moyen est d'équiper celle-ci d'un compresseur de plus grande capacité, qui permet d'aspirer un débit volumique plus important, mais cette solution conduit à un surinvestissement. L'autre moyen d'augmenter la capacité thermique d'une pompe à chaleur consiste à utiliser un fluide de travail dont le point d'ébullition est plus bas que celui du fluide usuel. En tout état de cause, une telle substitution conduit à une dégradation du coefficient de performance et aussi à une gamme plus restreinte des applications de la machine, étant donné que la température critique du fluide à point d'ébullition plus bas est généralement plus faible.There are two conventional ways of increasing the thermal power delivered by a heat pump; a first way is to equip it with a compressor of greater capacity, which allows to suck a larger volume flow, but this solution leads to over-investment. The other way to increase the heat capacity of a heat pump is to use a working fluid whose boiling point is lower than that of the usual fluid. In any case, such a substitution leads to a degradation of the coefficient of performance and also to a more restricted range of applications of the machine, since the critical temperature of the lower boiling fluid is generally lower.
Le principe de l'invention consiste à sélectionner un mélange nonazéotropique spécifique de fluides, ledit mélange étant caractérisé par le fait qu'il comprend alpha) du trifluorométhane (R23) fluide (a), béta) du trichlorofluorométhane (R11) fluide (b), gamma) au moins un fluide (c) choisi dans le groupe formé par les composés halogénés du méthane et de l'éthane ayant un point d'ébullition de -85 à +60 C et de préférence de -60 à +50 OC, à l'exclusion du R23, du R11 et du chloro-1 difluoro-1,1-éthane (R142b), la proportion molaire des fluides (a), (b) et (c) dans le mélange non-azéotropique de fluides étant telle que le rapport molaire a/b du nombre de moles de fluide (a) au nombre de moles de fluide (b) dans le mélange soit d'environ 0,1:1 à environ 1,2:1 et de préférence d'environ 0,2:1 à environ 1,05::1 et le rapport molaire (a+b)/(a+b+c) de la somme du nombre de moles du fluide (a) et du nombre de moles du fluide (b) contenus dans le mélange au nombre total de moles des fluides (a), (b) et (c) formant le mélange soit d'environ 0,2 à environ 0,5:1 et de préférence d'environ 0,25:1 à environ 0,4:1. The principle of the invention consists in selecting a nonazeotropic mixture specific for fluids, said mixture being characterized by the fact that it comprises alpha) of trifluoromethane (R23) fluid (a), beta) of trichlorofluoromethane (R11) fluid (b) , gamma) at least one fluid (c) selected from the group consisting of halogenated compounds of methane and ethane having a boiling point of -85 to +60 C and preferably -60 to +50 OC, excluding R23, R11 and chloro-1-difluoro-1,1-ethane (R142b), the molar proportion of fluids (a), (b) and (c) in the non-azeotropic mixture of fluids being such that the molar ratio a / b of the number of moles of fluid (a) to the number of moles of fluid (b) in the mixture is from about 0.1: 1 to about 1.2: 1 and preferably from about 0.2: 1 to about 1.05: 1 and the molar ratio (a + b) / (a + b + c) of the sum of the number of moles of the fluid (a) and the number of moles of the fluid (b) contained in the mixture at total moles of fluids (a), (b) and (c) forming the mixture of from about 0.2 to about 0.5: 1 and preferably from about 0.25: 1 to about 0.4 1.
Au sens de la présente invention on appelle mélange nonazéotropique un mélange de fluides, comprenant au moins trois fluides distincts, dont la température de changement d'état liquidevapeur à pression constante, n'est pas constante.For the purposes of the present invention, the term "nonazeotropic mixture" refers to a mixture of fluids, comprising at least three distinct fluids, whose constant fluid change temperature at constant pressure is not constant.
Le fluide (c) que l'on emploie peut former un azéotrope avec le fluide (a) ou avec le fluide (b) à la condition que le mélange (a) + (b) + (c) obtenu soit un mélange non-azéotropique. On emploie généralement un fluide (c) qui ne forme pas d'azéotrope ni avec le fluide (a), ni avec le fluide (b). Lorsqu'on emploie plusieurs fluides (c) on peut utiliser des fluides ne formant pas d'azéotropes entre eux, ou des fluides formant des azéotropes entre eux et se comportant comme un fluide unique ; ces fluides (c) devant être obligatoirement choisis de manière à ce que le mélange final de fluides (a), (b) et (c) soit un mélange non-azéotropique.The fluid (c) that is employed can form an azeotrope with the fluid (a) or with the fluid (b) provided that the mixture (a) + (b) + (c) obtained is a non-aqueous mixture. azeotropic. A fluid (c) is generally used which does not form azeotrope with either the fluid (a) or the fluid (b). When several fluids (c) are used, fluids which do not form azeotropes with each other, or fluids forming azeotropes with each other and behaving like a single fluid, can be used; these fluids (c) must be chosen so that the final mixture of fluids (a), (b) and (c) is a non-azeotropic mixture.
Au sens de la présente invention on appelle composé halogéné du méthane et de l'éthane tous les dérivés de l'un ou l'autre de ces hydrocarbures comprenant au moins un atome d'halogène, tel que le fluor, le chlore, le brome ou l'iode dans leur molécule. On préfère généralement utiliser des composés halogénés comprenant au moins un atome de fluor, éventuellement au moins un atome de chlore, et ne comprenant pas d'atome de brome, ni d'atome diode dans leur molécule.For the purposes of the present invention, the term "halogenated compound of methane and ethane" refers to all the derivatives of one or other of these hydrocarbons comprising at least one halogen atom, such as fluorine, chlorine or bromine. or iodine in their molecule. It is generally preferred to use halogenated compounds comprising at least one fluorine atom, possibly at least one chlorine atom, and not comprising a bromine atom or a diode atom in their molecule.
Parmi les fluides (c) que l'on préfère employer dans les mélanges selon la présente invention, on peut citer à titre d'exemples nonlimitatifs les composés suivants - le monochlorodifluorométhane (R22) - le dichlorodifluorométhane (R12) - le mélange azéotropique R500 constitué en poids de 73,8 % de R12 et de 26,2 % de difluoro-1,1 éthane (R152a) et - le mélange azéotropique R502 constitué en poids de 118,8 % de R22 et de 51,2 % de chloropentafluoroéthane (R115). Among the fluids (c) which are preferably used in the mixtures according to the present invention, the following compounds may be mentioned as non-limiting examples: monochlorodifluoromethane (R22) - dichlorodifluoromethane (R12) - the azeotropic mixture R500 constituted by weight of 73.8% of R12 and 26.2% of 1,1-difluoroethane (R152a) and the azeotropic mixture R502 consisting of 118.8% R22 and 51.2% chloropentafluoroethane ( R115).
Les mélanges non-azéotropiques particulièrement préférés selon la présente invention sont les suivants :
R23-R11-R22 ; R23-R11-R12 ; R23-R11-R500 et R23-R11-R502.The non-azeotropic mixtures that are particularly preferred according to the present invention are the following:
R23-R11-R22; R23-R11-R12; R23-R11-R500 and R23-R11-R502.
Les mélanges non-azéotropiques selon la présente invention sont utilisables dans les installations de pompes à chaleur destinées au chauffage et/ou conditionnement thermique des locaux. Dans le procédé de chauffage et/ou conditionnement thermique d'un local au moyen d'une pompe à chaleur utilisant les mélanges nonazéotropiques selon la présente invention, ladite pompe à chaleur fonctionne avec une étape de condensation, une étape de détente, une étape d'évaporation et une étape de compression du mélange nonazéotropique utilisé comme fluide de travail.The non-azeotropic mixtures according to the present invention can be used in heat pump installations for heating and / or thermal conditioning of premises. In the method of heating and / or thermal conditioning of a room by means of a heat pump using the nonazeotropic mixtures according to the present invention, said heat pump operates with a condensation step, an expansion step, a step of evaporation and a step of compressing the nonazeotropic mixture used as a working fluid.
Dans le cycle d'une pompe à chaleur donnée, pour des conditions de fonctionnement identiques, la pression d'évaporation d'un mélange du type précédent est supérieure, toutes choses égales par ailleurs, à la pression d'évaporation du fluide ou des fluides qui seraient utilisés sans le fluide (a).In the cycle of a given heat pump, for identical operating conditions, the evaporation pressure of a mixture of the above type is greater, all things being equal, than the evaporation pressure of the fluid or fluids. which would be used without the fluid (a).
En conséquence, le volume molaire des vapeurs aspirées au compresseur est plus faible, ce qui pour un compresseur de cylindrée donnée, augmente le débit molaire de fluide et donc la capacité thermique de la pompe à chaleur. Par ailleurs, l'utilisation d'un fluide mixte de travail comprenant du R23, du Rîl et au moins un fluide (c) conduit en général à une augmentation du rendement volumétrique dans le cas des compresseurs alternatifs à pistons et est donc favorable également à une augmentation de la capacité thermique. L'augmentation du rendement volumétrique est d'autant plus élevée que la concentration molaire du fluide (a) est importante. La fraction molaire du fluide (a) devra être comprise dans les limites définies ci-dessus ; en effet une proportion trop importante entraine une pression de condensation excessive.En effet, les compresseurs ont un domaine d'application limité par certains paramètres de fonctionnement (température de refoulement et différence de pression maximales) et, en particulier, par la pression maximale de refoulement. La pression de condensation d'un mélange selon l'invention sera de préférence inférieure à 0,3 MPa (30 bar).As a result, the molar volume of the vapors sucked into the compressor is lower, which for a given displacement compressor increases the molar flow rate of the fluid and therefore the thermal capacity of the heat pump. Moreover, the use of a mixed working fluid comprising R 23, R 11 and at least one fluid (c) generally leads to an increase in the volumetric efficiency in the case of reciprocating piston compressors and is therefore also favorable to an increase in thermal capacity. The increase in volumetric efficiency is even higher than the molar concentration of the fluid (a) is important. The mole fraction of the fluid (a) should be within the limits defined above; In fact, the compressors have a range of application limited by certain operating parameters (maximum discharge temperature and pressure difference) and, in particular, by the maximum pressure of the compressor. discharge. The condensation pressure of a mixture according to the invention will preferably be less than 0.3 MPa (30 bar).
Les mélanges de fluides proposés par l'invention sont plus particulièrement utilisables lorsque la température de sortie du fluide externe circulant dans le condenseur est de préférence comprise entre +50 C et +100 C. The fluid mixtures proposed by the invention are more particularly usable when the outlet temperature of the external fluid circulating in the condenser is preferably between +50 C and +100 C.
Les pompes à chaleur, dans lesquelles les mélanges définis précédemment sont utilisables, peuvent être d'un type quelconque.Heat pumps, in which the mixtures defined above are usable, can be of any type.
Le compresseur peut être, par exemple, un compresseur à pistons lubrifiés ou à pistons secs, un compresseur à vis ou un compresseur centrifuge. Les échangeurs peuvent entre, par exemple, des échangeurs double-tube, des échangeurs à tube et calandre, des échangeurs à plaques ou des échangeurs à lamelles ou des échangeurs classiques à ailettes pour un transfert thermique avec de l'air. On préfère un mode d'échange globalement à contre-courant ; celui-ci est bien réalisé dans le cas des échangeurs coaxiaux utilisés pour les échanges eau/réfrigérant dans les pompes à chaleur de faible puisssance. Il peut être réalisé de façon approchée dans les échangeurs air/réfrigérant selon un agencement décrit dans la demande de brevet français FR-A-2 474 666.La puissance thermique délivrée peut varier, par exemple, entre quelques kilowatts pour des pompes à chaleur utilisées en chauffage domestique et plusieurs mégawatts pour des pompes à chaleur destinées au chauffage collectif. The compressor may be, for example, a piston compressor with lubricated or dry pistons, a screw compressor or a centrifugal compressor. The exchangers can be between, for example, double-tube heat exchangers, tube and shell heat exchangers, plate heat exchangers or plate heat exchangers or conventional finned heat exchangers for heat transfer with air. An exchange mode is generally countercurrent; this is well done in the case of coaxial exchangers used for water / refrigerant exchanges in low power heat pumps. It can be made approximately in the air / refrigerant exchangers according to an arrangement described in the French patent application FR-A-2 474 666. The thermal power delivered can vary, for example, between a few kilowatts for heat pumps used in domestic heating and several megawatts for heat pumps for collective heating.
Un mode opératoire préféré est celui décrit dans la demande de brevet français FR-A-2 497 931.A preferred procedure is that described in the French patent application FR-A-2,497,931.
Ce mode opératoire comprend les étapes suivantes : (a) on comprime le flùide mixte de travail en phase vapeur, (b) on met en contact d'échange thermique le fluide mixte comprimé provenant de l'étape (a) avec un fluide extérieur relativement froid et que l'on désire réchauffer, et l'on maintient ce contact jusqu'à condensation sensiblement complète dudit fluide mixte, (c) on met en contact d'échange thermique le fluide mixte sensiblement complètement condensé provenant de étape (b) avec un fluide de refroidissement défini à l'étape (f), de manière à refroidir davantage ledit fluide mixte, (d) on détend le fluide mixte refroidi provenant de l'étape (c), (e) on met le fluide mixte détendu, provenant de l'étape (d), en contact d'échange thermique avec un fluide extérieur qui constitue une source de chaleur, les conditions de contact permettant la vaporisation partielle dudit fluide mixte détendu, (f) on met le fluide mixte partiellement vaporisé, provenant de l'étape (e), en contact d'échange thermique avec le fluide mixte sensiblement complètement liquéfié envoyé à l'étape (c), ledit fluide mixte partiellement vaporisé constituant le fluide de refroidissement de ladite étape (c), les conditions de contact permettant de poursuivre la vaporisation commencée à l'étape (e), et g) on renvoie le fluide mixte vaporisé, provenant de l'étape (f) à l'étape (a).This procedure comprises the following steps: (a) the mixed vapor phase working fluid is compressed, (b) the compressed mixed fluid from step (a) is brought into thermal exchange contact with a relatively external fluid. cold and that it is desired to heat up, and this contact is maintained until substantially complete condensation of said mixed fluid, (c) the substantially completely condensed mixed fluid coming from step (b) with a cooling fluid defined in step (f), so as to further cool said mixed fluid, (d) expanding the cooled mixed fluid from step (c), (e) expanding the mixed fluid, from step (d), in heat exchange contact with an external fluid which constitutes a source of heat, the contact conditions allowing the partial vaporization of said expanded mixed fluid, (f) placing the partially vaporized mixed fluid, from the step (e), in heat exchange contact with the substantially completely liquefied mixed fluid sent to step (c), said partially vaporized mixed fluid constituting the cooling fluid of said step (c), the contact conditions allowing continuing the vaporization started in step (e), and g) returning the mixed vaporized fluid, from step (f) to step (a).
La Figure 1 illustre schématiquement un arrangement classique d'une pompe à chaleur eau/eau dans laquelle les mélanges de la présente invention peuvent être employés. Cette pompe à chaleur comprend un évaporateur El dans lequel le mélange est introduit par le conduit 1 et d'où il ressort vaporisé par le conduit 2, un compresseur K1 dans lequel le mélange sous forme vapeur est comprimé et d'où il ressort par le conduit 3 pour hêtre envoyé dans le condenseur E2, d'où il ressort condensé par le conduit 4 puis est détendu dans la vanne de détente D1 et est recyclé à l'évaporateur. La source froide est de l'eau qui pénètre dans l'évaporateur El par le conduit 5 et en ressort refroidie par le conduit 6. La source chaude est de l'eau qui pénètre par le conduit 7 dans le condenseur
E2 et en ressort réchauffée par le conduit 8.Figure 1 schematically illustrates a conventional arrangement of a water / water heat pump in which the blends of the present invention may be employed. This heat pump comprises an evaporator El in which the mixture is introduced through the conduit 1 and from which it is vaporized by the conduit 2, a compressor K1 in which the mixture in vapor form is compressed and from which it emerges from the conduit 3 for beech sent into the condenser E2, where it spring condensed through the conduit 4 and is expanded in the expansion valve D1 and is recycled to the evaporator. The cold source is water that enters the evaporator E1 through the duct 5 and leaves it cooled by the duct 6. The hot source is water that enters through the duct 7 in the condenser
E2 and in the spring heated by the conduit 8.
La Figure 2 représente un autre arrangement de pompe à chaleur, comprenant un échangeur interne, dans laquelle les mélanges selon l'invention peuvent être employés.Figure 2 shows another heat pump arrangement, including an internal exchanger, in which the mixtures according to the invention can be used.
Dans la Figure 2, le fluide mixte de travail, issu du détendeur par le conduit 9, est partiellement vaporisé dans l'évaporateur E3 par le refroidissement de l'eau de la source froide qui circule à contre-courant du fluide de travail et qui entre dans l'évaporateur
E3 par le conduit 11 et en ressort par le conduit 12. Issu de l'évaporateur E3 par le conduit 10, le mélange de travail est entièrement vaporisé et éventuellement surchauffé dans l'échangeur
E4, par échange à contre-courant avec le condensat sous-refroidi qui pénètre dans E4 par le tuyau 18 et qui est évacué par le tuyau 19.In FIG. 2, the mixed working fluid resulting from the expander via the duct 9 is partially vaporized in the evaporator E3 by the cooling of the cold source water which circulates in the countercurrent of the working fluid and which enters the evaporator
E3 through the conduit 11 and out through the conduit 12. From the evaporator E3 through the conduit 10, the working mixture is fully vaporized and possibly superheated in the exchanger
E4, by countercurrent exchange with the subcooled condensate which enters E4 through the pipe 18 and which is discharged through the pipe 19.
Le fluide mixte de travail à l'état gazeux est aspiré dans le compresseur K1 par le tuyau 13 et est refoulé à haute pression par le tuyau 14. Ensuite, il est sous-refroidi et totalement condensé dans le condenseur E5 dans lequel il pénètre par le conduit 14 et d'où il ressort à l'état de liquide saturé par le conduit 15. Au cours de la condensation dans E5, le mélange cède la puissance thermique utile à l'eau du circuit extérieur qui, entre le tuyau d'arrivée 16 et le tuyau de sortie 17, circule à contre-courant du fluide de travail. Le mélange, une fois condensé dans E5, pénètre par la conduite 15 dans le ballon de recette B1 et ressort par la conduite 18 ; il est ensuite sous-refroidi dans l'échangeur E4 et accède au détendeur V1 par le tuyau 19.The mixed working fluid in the gaseous state is sucked into the compressor K1 through the pipe 13 and is discharged at high pressure by the pipe 14. Next, it is subcooled and totally condensed in the condenser E5 into which it enters by the duct 14 and from which it emerges in the saturated liquid state by the duct 15. During the condensation in E5, the mixture gives the useful thermal power to the water of the external circuit which, between the pipe of 16 and the outlet pipe 17 flows countercurrently with the working fluid. The mixture, once condensed in E5, enters via line 15 into the recipe flask B1 and exits via line 18; it is then subcooled in the exchanger E4 and accesses the regulator V1 through the pipe 19.
Sur le plan de la capacité, ce schéma apporte une amélioration lorsque le fluide de travail est un mélange de fluides non azéotropiques, car l'échangeur E4 où se réalise la fin de la vaporisation permet d'atteindre pour le mélange une température en fin d'ébullition plus élevée, donc une pression d'aspiration plus forte. Ce procédé permet à la fois une réduction du volume molaire à l'aspiration et une baisse du taux de compression.In terms of capacity, this scheme provides an improvement when the working fluid is a mixture of non-azeotropic fluids, because the exchanger E4 where the end of the vaporization is achieved allows to reach for the mixture a temperature at the end of higher boiling, so a stronger suction pressure. This process allows both a reduction of the molar volume at the suction and a reduction of the compression ratio.
Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre des mélanges spécifiques de fluides selon l'invention.The following examples illustrate the use of specific mixtures of fluids according to the invention.
EXEMPLE 1
Le schéma de fonctionnement de la pompe à chaleur est représenté par la Figure 1.EXAMPLE 1
The operating diagram of the heat pump is shown in Figure 1.
L'exemple 1 se réfère à trois cas d'utilisation définis ci-dessous et pour lesquels il est possible d'utiliser soit du R22, soit du
R500, soit un mélange non-azéotropique selon la présente invention.Example 1 refers to three use cases defined below and for which it is possible to use either R22 or
R500, a non-azeotropic mixture according to the present invention.
Les températures sur les circuits externes sont fixées pour chaque cas selon des conditions dénommées El, E2 et E3 répertoriées ciaprès.The temperatures on the external circuits are fixed for each case according to conditions called El, E2 and E3 listed below.
TEMPERATURES D'EAU C
EVAPORATEUR CONDENSEUR
WATER TEMPERATURES C
CONDENSER EVAPORATOR
<tb> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I
<tb> Cas <SEP> Tee <SEP> C <SEP> Tse <SEP> C <SEP> Tec <SEP> C <SEP> Tsc <SEP> C <SEP> #T <SEP> <SEP> C <SEP> #T' <SEP> <SEP> C
<tb> E1 <SEP> 40 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 30 <SEP> 1 <SEP> 55 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> l <SEP>
<tb> E2 <SEP> 40 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 40 <SEP> 1 <SEP> 65 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> 1
<tb> E3 <SEP> 45 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 55 <SEP> 10 <SEP> 35
<tb>
Tec est la température d'entrée de l'eau dans le condenseur,
Tsc est la température de sortie de l'eau du condenseur,
Tee est la température d'entrée de l'eau dans l'évaporateur, Tse est la température de sortie de l'eau de l'évaporateur.<tb> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I
<tb> Cases <SEP> Tee <SEP> C <SEP> Tse <SEP> C <SEP> Tec <SEP> C <SEP> Tsc <SEP> C <SEP>#T<SEP><SEP> C <SEP >#T'<SEP><SEP> C
<tb> E1 <SEP> 40 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 30 <SEP> 1 <SEP> 55 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP > l <SEP>
<tb> E2 <SEP> 40 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 40 <SEP> 1 <SEP> 65 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> 1
<tb> E3 <SEP> 45 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 55 <SEP> 10 <SEP> 35
<Tb>
Tec is the water inlet temperature in the condenser,
Tsc is the outlet temperature of condenser water,
Tee is the inlet temperature of the water in the evaporator, Tse is the evaporator water outlet temperature.
AT et AT' sont définis comme suit
AT = Tec-Tse = Tsc-Tee et AT' = Tee~Tse = Tsc~Tec
Le Tableau 1 ci-après indique les résultats comparés pour les cas suivants - le fonctionnement de la pompe à chaleur utilisant soit du R12, soit du R500, soit un mélange non-azéotropique R23-R11-R22 selon l'invention.AT and AT 'are defined as follows
AT = Tec-Tse = Tsc-Tee and AT '= Tee ~ Tse = Tsc ~ Tec
Table 1 below indicates the results compared for the following cases - the operation of the heat pump using either R12 or R500, or a non-azeotropic mixture R23-R11-R22 according to the invention.
Le COP représente le rapport de la puissance thermique en watt délivrée au condenseur (Qcond) à la puissance de compression en watt transmise au fluide de travail (W). Qévap. est la puissance thermique en watt prélevée à l'évaporateur.The COP represents the ratio of the thermal power in watt delivered to the condenser (Qcond) to the compression power in watt transmitted to the working fluid (W). Qévap. is the thermal power in watts taken at the evaporator.
Des résultats obtenus, donnés dans le tableau 1, il ressort que les mélanges ternaires tels que ceux préconisés selon la présente invention, permettent un gain en puissance thermique récupérable au condenseur par rapport au cas d'un fluide unique ou d'un mélange azéotropique se comportant comme un fluide unique (R12 et R500) dans les trois cas envisagés E1, E2 et E3. Ce gain en puissance thermique est simultanément accompagné par un gain en COP par rapport au cas où l'on emploie le R12 ou le R500.From the results obtained, given in Table 1, it appears that the ternary mixtures such as those recommended according to the present invention, allow a gain in heat recovery recoverable to the condenser compared to the case of a single fluid or azeotropic mixture is comprising as a single fluid (R12 and R500) in the three envisaged cases E1, E2 and E3. This gain in thermal power is simultaneously accompanied by a gain in COP compared to the case where the R12 or the R500 is used.
Les exemples précédents montrent que les mélanges non-azéotropiques selon l'invention permettent simultanément un accroissement du coefficient de performance et de la capacité thermique d'une pompe à chaleur. The preceding examples show that the non-azeotropic mixtures according to the invention simultaneously make it possible to increase the coefficient of performance and the heat capacity of a heat pump.
TABLEAU 1
TABLE 1
<tb> Cas <SEP> Fluides <SEP> (fraction <SEP> molaire) <SEP> Qcond <SEP> Qévap <SEP> W <SEP> COP <SEP> COP/COP <SEP>
<tb> (R12) <SEP>
<tb> E1 <SEP> R12 <SEP> 7005 <SEP> 5520 <SEP> 1675 <SEP> 4,18 <SEP> 1
<tb> E1 <SEP> j <SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 880216908 <SEP> 2000 <SEP> 4,40 <SEP> 1,052 <SEP> | <SEP>
<tb> E1 <SEP> R23(0,10)R11(0,18)R22(0,72) <SEP> 11559 <SEP> 9278 <SEP> 2475 <SEP> 4,67 <SEP> 1,117
<tb> E2 <SEP> j <SEP> R12 <SEP> 1 <SEP> 690915088 <SEP> 1950 <SEP> 3,54 <SEP> 1 <SEP> I
<tb> I <SEP> I <SEP> <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> -j <SEP>
<tb> E2 <SEP> j <SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 784715766 <SEP> 1221213,551 <SEP> 1,002 <SEP> 1
<tb> E2 <SEP> I <SEP> R23(0,10)R11(0,18)R22(0,72) <SEP> 11085618234 <SEP> 1282513,841 <SEP> 1,085 <SEP> I <SEP>
<tb> E3 <SEP> R12 <SEP> 6511 <SEP> 5072 <SEP> 1575 <SEP> 4,13 <SEP> 1
<tb> E3 <SEP> j <SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 777115910 <SEP> 1188914,111 <SEP> 0,995 <SEP> 1 <SEP>
<tb> E3 <SEP> R23(0,10)R11(0,18)R22(0,72) <SEP> 11401 <SEP> 9159 <SEP> 2300 <SEP> 4,96 <SEP> 1,201
<tb>
Un intérêt particulier des mélanges non-azéotropiques selon l'invention est qu'ils permettent un fonctionnement des pompes à chaleur avec une pression interne limitée à 0,3 MPa (30 bar), même dans le cas de la fourniture de chaleur au condenseur à une température proche de 100 C, par ajustement des compositions molaires des constituants. En effet, si la relation pression température n'est pas modifiable pour un corps pur, il est tout à fait possible dans le cas de mélange de baisser la pression de condensation pour une température donnée. <tb> Cases <SEP> Fluids <SEP> (fraction <SEP> molar) <SEP> Qcond <SEP> Qevap <SEP> W <SEP> COP <SEP> COP / COP <SEP>
<tb> (R12) <SEP>
<tb> E1 <SEP> R12 <SEP> 7005 <SEP> 5520 <SEQ> 1675 <SEQ> 4,18 <SEP> 1
<tb> E1 <SEP><SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 880216908 <SEP> 2000 <SEQ> 4.40 <SEP> 1,052 <SEP> | <September>
<tb> E1 <SEP> R23 (0.10) R11 (0.18) R22 (0.72) <SEP> 11559 <SEP> 9278 <SEP> 2475 <SEP> 4.67 <SEP> 1.117
<tb> E2 <SEP><SEP> R12 <SEP> 1 <SEP> 690915088 <SEP> 1950 <SEP> 3.54 <SEP> 1 <SEP> I
<tb> I <SEP> I <SEP><SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> -j <SEP>
<tb> E2 <SEP><SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 784715766 <SEP> 1221213,551 <SEP> 1,002 <SEP> 1
<tb> E2 <SEP> I <SEP> R23 (0.10) R11 (0.18) R22 (0.72) <SEP> 11085618234 <SEP> 1282513.841 <SEP> 1.085 <SEP> I <SEP>
<tb> E3 <SEQ> R12 <SEP> 6511 <SEQ> 5072 <SEQ> 1575 <SEQ> 4,13 <SEP> 1
<tb> E3 <SEP><SEP> R500 <SEP> 1 <SEP> 777115910 <SEP> 1188914,111 <SEP> 0.995 <SEP> 1 <SEP>
<tb> E3 <SEP> R23 (0.10) R11 (0.18) R22 (0.72) <SEP> 11401 <SEP> 9159 <SEP> 2300 <SEP> 4.96 <SEP> 1.201
<Tb>
A particular interest of the non-azeotropic mixtures according to the invention is that they allow operation of the heat pumps with an internal pressure limited to 0.3 MPa (30 bar), even in the case of the supply of heat to the condenser. a temperature close to 100 C, by adjusting the molar compositions of the constituents. Indeed, if the temperature pressure relationship is not modifiable for a pure body, it is quite possible in the case of mixing to lower the condensing pressure for a given temperature.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8616364A FR2607143B3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | NON-AZEOTROPIC MIXTURES OF AT LEAST THREE COMPOUNDS FOR USE IN COMPRESSION THERMODYNAMIC CYCLES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8616364A FR2607143B3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | NON-AZEOTROPIC MIXTURES OF AT LEAST THREE COMPOUNDS FOR USE IN COMPRESSION THERMODYNAMIC CYCLES |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2607143A1 true FR2607143A1 (en) | 1988-05-27 |
FR2607143B3 FR2607143B3 (en) | 1989-02-17 |
Family
ID=9341159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8616364A Expired FR2607143B3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | NON-AZEOTROPIC MIXTURES OF AT LEAST THREE COMPOUNDS FOR USE IN COMPRESSION THERMODYNAMIC CYCLES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2607143B3 (en) |
-
1986
- 1986-11-21 FR FR8616364A patent/FR2607143B3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2607143B3 (en) | 1989-02-17 |
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