FR2654427A1 - Nouveau melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un azéotrope à point d'ébullition minimum, utilisable comme fluide frigorigène en remplacement des chlorofluorocarbures. L'azéotrope selon l'invention est un mélange de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane et de perfluoropropane. Au point d'ébullition normale (environ -41,1degré C sous 1,013 bar), sa teneur en perfluoropropane est d'environ 76 % en masse et celle de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane de 24 %. Cet azéotrope peut également être utilisé comme propulseur d'aérosols ou comme agent d'expansion des mousses plastiques.
Description
La présente invention concerne un mélange de fluoroalcanes à bas point d'ébullition, n'ayant pas ou peu d'action sur l'environnement et utilisable pour remplacer les chlorofluorocarbures (CFC) dans les systèmes de réfrigération basse température à compression.
Il est maintenant établi qu'à cause de leur coefficient important d'action sur l'ozone, les CFC devront, à plus ou moins longue échéance, être remplacés par des fluides frigorigènes contenant moins de chlore et, de ce fait, moins agressifs vis-à-vis de l'environnement.
Le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (R 134a), compte tenu de sa très faible action sur l'environnement, a déjà été proposé comme substitut aux CFC. Cependant, en raison de son point d'ébullition élevé (-26,5"C), l'utilisation du R 134a seul est réservée aux applications à température d'évaporation moyenne (-250C ; -260C) et ne peut pas être envisagée pour les applications à basses températures d'ébullition (-400C par exemple).
En effet, la température minimale atteinte à l'évaporateur est, dans la pratique, limitée par la valeur de la température d'ébullition normale du fluide frigorigène afin d'éviter l'introduction d'air ou de saumure dans l'installation en cas de fuites à l'évaporateur, ce qui risquerait de perturber le fonctionnement normal du système.
Il a maintenant été trouvé que le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (R 134a) et le perfluoropropane (R 218) forment un azéotrope à point d'ébullition minimum égal à environ -41,10C à 1,013 bars et dont la teneur en R 218 au point d'ébullition normal est d'environ 76 % en masse. Bien entendu, cette composition varie en fonction de la pression du mélange et, à une pression donnée, peut être facilement déterminée suivant des techniques bien connues.
Du fait de son bas point d'ébullition, le mélange azéotropique selon l'invention peut être utilisé comme fluide frigorigène dans les applications aux basses températures d'ébullition (-400C ; -410C) comme dans le cas de la réfrigération commerciale basse température où le R 218 seul possède de médiocres propriétés thermodynamiques et où le R 134a seul ne peut pas être utilisé pour les raisons exposées ci-dessus.
Etant donné ses propriétés physiques proches de celles des CFC, le mélange selon l'invention peut également être utilisé comme propulseur d'aérosols ou comme agent d'expansion des mousses plastiques.
Les exemples suivants illustrent l'invention, sans la limiter.
EXEMPLE 1
L'azéotrope selon l'invention a été étudié expérimentalement à différentes températures par analyse, en chromatographie phase gaz, des compositions de la phase liquide et de la phase vapeur pour différents mélanges de R 134a et R 218.
L'azéotrope selon l'invention a été étudié expérimentalement à différentes températures par analyse, en chromatographie phase gaz, des compositions de la phase liquide et de la phase vapeur pour différents mélanges de R 134a et R 218.
Les pressions ont été mesurées avec une précision supérieure à 0,02 bar au moyen d'un manomètre HEISE. Les températures ont été mesurées à 0,02"C près au moyen d'une sonde de platine 1000 ohms.
Le Graphe 1 en annexe représente la courbe d'équilibre liquide/vapeur des mélanges R 218/R 134a, établie à la température de 20,30C. Sur ce graphe, l'axe des abcisses indique la fraction massique en R 218 et l'axe des ordonnées la pression absolue en bars ; les signes - correspondent aux points expérimentaux.
Pour chaque température, on obtient une courbe analogue à celle du Graphe 1. Par ajouts successifs de R 218 dans le
R 134a, la pression développée par le mélange augmente régulièrement, puis passe par un maximum et décroît régulièrement ce qui met en évidence l'existence de l'azéotrope à point d'ébullition minimum.
R 134a, la pression développée par le mélange augmente régulièrement, puis passe par un maximum et décroît régulièrement ce qui met en évidence l'existence de l'azéotrope à point d'ébullition minimum.
Le tableau 1 suivant donne la relation pression-température pour cet azéotrope, comparée à celle des corps purs.
TABLEAU 1
TABLEAU 1
<tb> Température <SEP> < Cc > <SEP> Pression <SEP> absolue <SEP> <SEP> bar) <SEP>
<tb> <SEP> Azéotrope
<tb> <SEP> R <SEP> 218/R <SEP> 134a <SEP> R <SEP> 134a <SEP> pur <SEP> R <SEP> 218 <SEP> pur
<tb> <SEP> -40,0 <SEP> 1,10 <SEP> 0,53 <SEP> 0,87
<tb> <SEP> 0,3 <SEP> 4,92 <SEP> 2,94 <SEP> 4,20
<tb> <SEP> 20,3 <SEP> 9,08 <SEP> 5,78 <SEP> 7,66
<tb> <SEP> 39,9 <SEP> 15,10 <SEP> 10,26 <SEP> 12,98
<tb>
La tension de vapeur de l'azéotrope reste sur une large gamme de température supérieure à la tension de vapeur des corps purs. Ces données indiquent que le mélange reste azéotropique dans tout cet intervalle de température.
<tb> <SEP> Azéotrope
<tb> <SEP> R <SEP> 218/R <SEP> 134a <SEP> R <SEP> 134a <SEP> pur <SEP> R <SEP> 218 <SEP> pur
<tb> <SEP> -40,0 <SEP> 1,10 <SEP> 0,53 <SEP> 0,87
<tb> <SEP> 0,3 <SEP> 4,92 <SEP> 2,94 <SEP> 4,20
<tb> <SEP> 20,3 <SEP> 9,08 <SEP> 5,78 <SEP> 7,66
<tb> <SEP> 39,9 <SEP> 15,10 <SEP> 10,26 <SEP> 12,98
<tb>
La tension de vapeur de l'azéotrope reste sur une large gamme de température supérieure à la tension de vapeur des corps purs. Ces données indiquent que le mélange reste azéotropique dans tout cet intervalle de température.
EXEMPLE 2
La caractérisation de l'azéotrope au point normal d'ébullition a été effectuée par mesure directe de la température d'ébullition de différents mélanges R 218/R 134a au moyen d'un ébulliomètre.
La caractérisation de l'azéotrope au point normal d'ébullition a été effectuée par mesure directe de la température d'ébullition de différents mélanges R 218/R 134a au moyen d'un ébulliomètre.
Le tableau 2 résume les résultats obtenus et permet de caractériser l'azéotrope par
- son point d'ébullition normal qui est égal à environ -41, 10C,
- sa composition massique en R 218 qui est égale à environ 76 %.
- son point d'ébullition normal qui est égal à environ -41, 10C,
- sa composition massique en R 218 qui est égale à environ 76 %.
<tb> Température <SEP> Composition <SEP> massique
<tb> <SEP> ( C) <SEP> en <SEP> R <SEP> 218
<tb> <SEP> - <SEP> 26,5 <SEP> 0
<tb> <SEP> - <SEP> 40,4 <SEP> 70,9
<tb> <SEP> - <SEP> 40,8 <SEP> 74,6
<tb> <SEP> - <SEP> 41,0 <SEP> 75,2
<tb> <SEP> - <SEP> 41,0 <SEP> 76,4
<tb> <SEP> - <SEP> 40,9 <SEP> 78,3
<tb> <SEP> - <SEP> 36,7 <SEP> 100,0
<tb>
EXEMPLE 3
Cet exemple illustre l'utilisation de l'azéotrope selon l'invention comme fluide frigorigène.
<tb> <SEP> ( C) <SEP> en <SEP> R <SEP> 218
<tb> <SEP> - <SEP> 26,5 <SEP> 0
<tb> <SEP> - <SEP> 40,4 <SEP> 70,9
<tb> <SEP> - <SEP> 40,8 <SEP> 74,6
<tb> <SEP> - <SEP> 41,0 <SEP> 75,2
<tb> <SEP> - <SEP> 41,0 <SEP> 76,4
<tb> <SEP> - <SEP> 40,9 <SEP> 78,3
<tb> <SEP> - <SEP> 36,7 <SEP> 100,0
<tb>
EXEMPLE 3
Cet exemple illustre l'utilisation de l'azéotrope selon l'invention comme fluide frigorigène.
Les performances thermodynamiques du mélange azéotropique selon l'invention ont été comparées aux performances des deux constituants seuls, dans des conditions proches de celles rencontrées dans les systèmes de réfrigération commerciale, à savoir les suivantes
- température de condensation : +300C
- température d'évaporation : -300C
- sous-refroidissement liquide : - 5"C
- surchauffe des vapeurs à
l'aspiration du compresseur : +150C
Le tableau 3 résume les performances thermodynamiques observées dans ces conditions pour le R 134a pur, le R 218 pur et le mélange azéotropique selon l'invention.
- température de condensation : +300C
- température d'évaporation : -300C
- sous-refroidissement liquide : - 5"C
- surchauffe des vapeurs à
l'aspiration du compresseur : +150C
Le tableau 3 résume les performances thermodynamiques observées dans ces conditions pour le R 134a pur, le R 218 pur et le mélange azéotropique selon l'invention.
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<tb> <SEP> Azéotrope <SEP> R <SEP> 218 <SEP> R <SEP> 134a
<tb> <SEP> R <SEP> 218/R <SEP> 134a <SEP> pur <SEP> pur
<tb> <SEP> Pression <SEP> évaporation
<tb> <SEP> (bar) <SEP> 1,69 <SEP> 1,36 <SEP> 0,85
<tb> <SEP> Pression <SEP> condensation
<tb> <SEP> (bar) <SEP> 11,58 <SEP> 10,1 <SEP> 7,70
<tb> <SEP> Taux <SEP> de <SEP> compression <SEP> 6,85 <SEP> 7,43 <SEP> 9,06
<tb> <SEP> Puissance <SEP> frigorifique
<tb> <SEP> (kJ/m3) <SEP> 877 <SEP> 710 <SEP> 640
<tb> <SEP> Coefficient <SEP> de <SEP> performance <SEP> 2,7 <SEP> 2,4 <SEP> 3,1
<tb>
On peut observer que le mélange azéotropique selon l'invention offre un certain nombre d'avantages sur le R 134a ou le R 218 pur, notamment
un taux de compression plus faible, donc une amélioration du rendement volumétrique du compresseur et par conséquent des coûts moindres d'exploitation de l'installation
une puissance frigorifique volumétrique disponible considérablement plus élevée, ce qui pratiquement, pour une puissance frigorifique donnée, permet l'utilisation d'un compresseur plus petit que celui défini pour utiliser le
R 134a ou le R 218 pur.
<tb> <SEP> Azéotrope <SEP> R <SEP> 218 <SEP> R <SEP> 134a
<tb> <SEP> R <SEP> 218/R <SEP> 134a <SEP> pur <SEP> pur
<tb> <SEP> Pression <SEP> évaporation
<tb> <SEP> (bar) <SEP> 1,69 <SEP> 1,36 <SEP> 0,85
<tb> <SEP> Pression <SEP> condensation
<tb> <SEP> (bar) <SEP> 11,58 <SEP> 10,1 <SEP> 7,70
<tb> <SEP> Taux <SEP> de <SEP> compression <SEP> 6,85 <SEP> 7,43 <SEP> 9,06
<tb> <SEP> Puissance <SEP> frigorifique
<tb> <SEP> (kJ/m3) <SEP> 877 <SEP> 710 <SEP> 640
<tb> <SEP> Coefficient <SEP> de <SEP> performance <SEP> 2,7 <SEP> 2,4 <SEP> 3,1
<tb>
On peut observer que le mélange azéotropique selon l'invention offre un certain nombre d'avantages sur le R 134a ou le R 218 pur, notamment
un taux de compression plus faible, donc une amélioration du rendement volumétrique du compresseur et par conséquent des coûts moindres d'exploitation de l'installation
une puissance frigorifique volumétrique disponible considérablement plus élevée, ce qui pratiquement, pour une puissance frigorifique donnée, permet l'utilisation d'un compresseur plus petit que celui défini pour utiliser le
R 134a ou le R 218 pur.
Cet accroissement de puissance frigorifique volumétrique disponible, dans le cas de l'azéotrope selon l'invention, permet également d'accroître de 37 % la puissance frigorifique disponible d'une installation déjà existante définie au R 134a.
Claims (4)
1. Azéotrope à point d'ébullition minimum, caractérisé en ce qu'il consiste d'un mélange de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane et de perfluoropropane et qu'à son point d'ébullition normale (environ -41,10C sous 1,013 bar) il contient environ 76 % en masse de perfluoropropane et 24 % en masse de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane.
2. Utilisation de l'azéotrope selon la revendication 1 comme fluide frigorigène.
3. Utilisation de l'azéotrope selon la revendication 1 comme propulseur d'aérosols.
4. Utilisation de l'azéotrope selon la revendication 1 comme agent d'expansion des mousses plastiques.
Priority Applications (15)
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FR8914788A FR2654427B1 (fr) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | Nouveau melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications. |
FR909007153A FR2662944B2 (fr) | 1989-11-10 | 1990-06-08 | Nouveau melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications. |
CA002028735A CA2028735A1 (fr) | 1989-11-10 | 1990-10-29 | Melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications |
NO904726A NO173230C (no) | 1989-11-10 | 1990-10-31 | Azeotrop blanding med minimumkokepunkt og anvendelse derav |
DK90403117.6T DK0427604T3 (da) | 1989-11-10 | 1990-11-05 | Azetrop blanding |
ES90403117T ES2069717T3 (es) | 1989-11-10 | 1990-11-05 | Nueva mezcla azeotropica de bajo punto de ebullicion a base de fluoralcanos y sus aplicaciones. |
AT90403117T ATE88452T1 (de) | 1989-11-10 | 1990-11-05 | Auf fluoralkanen basierende azeotropische mischung mit niedrigem siedepunkt und ihre verwendungen. |
DE9090403117T DE69001423T2 (de) | 1989-11-10 | 1990-11-05 | Auf fluoralkanen basierende azeotropische mischung mit niedrigem siedepunkt und ihre verwendungen. |
EP90403117A EP0427604B1 (fr) | 1989-11-10 | 1990-11-05 | Nouveau mélange azéotropique à bas point d'ébullition à base de fluoroalcanes et ses applications |
JP2302314A JPH0729956B2 (ja) | 1989-11-10 | 1990-11-07 | 新規なフルオロアルカンを主成分とする低沸点共沸混合物及びその使用 |
FI905565A FI97053C (fi) | 1989-11-10 | 1990-11-09 | Uusi fluorialkaaneihin perustuva matalan kiehumapisteen atseotrooppinen seos ja sen sovellutukset |
PT95848A PT95848B (pt) | 1989-11-10 | 1990-11-09 | Processo para a preparacao de uma nova mistura azeotropica de baixo ponto de ebulicao a base de fluoroalcanos |
IE404990A IE64735B1 (en) | 1989-11-10 | 1990-11-09 | An azeotropic mixture with a low boiling point based on fluoroalkanes |
KR1019900018190A KR920009972B1 (ko) | 1989-11-10 | 1990-11-10 | 플루오로알칸을 기재로 한 저비등점을 갖는 신규 공비 혼합물 및 그의 용도 |
AU66549/90A AU633648B2 (en) | 1989-11-10 | 1990-11-12 | New azeotropic mixture with a low boiling point based on fluoroalkanes and its applications |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8914788A FR2654427B1 (fr) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | Nouveau melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications. |
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---|---|
FR2654427A1 true FR2654427A1 (fr) | 1991-05-17 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8914788A Expired - Lifetime FR2654427B1 (fr) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | Nouveau melange azeotropique a bas point d'ebullition a base de fluoroalcanes et ses applications. |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR (1) | FR2654427B1 (fr) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3607755A (en) * | 1968-11-25 | 1971-09-21 | Allied Chem | Novel halocarbon compositions |
-
1989
- 1989-11-10 FR FR8914788A patent/FR2654427B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3607755A (en) * | 1968-11-25 | 1971-09-21 | Allied Chem | Novel halocarbon compositions |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RESEARCH DISCLOSURE, October 1977, page 70, disclosure no. 16265, Industrial Opportinities Ltd, Homewell, Havant, Hampshire, GB; "Fluorocarbon azeotropes" * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2654427B1 (fr) | 1992-01-17 |
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