HUP0202743A2

HUP0202743A2 - Cfc 12 replacement refrigerant

Info

Publication number: HUP0202743A2
Application number: HU0202743A
Authority: HU
Inventors: Richard Powell; John Edward Pool; John Derek Capper; James Victor Thomas
Original assignee: Refrigerant Products Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-12-28
Also published as: AP2002002473A0; ES2226919T3; DE60013459T2; MXPA02003357A; DE60013459D1; IL148827A; CA2385949A1; WO2001023491A1; AU7536100A; BR0014579A; BR0014579B1; IL148827A0; ATE275181T1; HU228261B1; CA2385949C; TR200201542T2; HK1049857A1; OA12032A; PT1216282E; CN1377398A

Abstract

A jelen találmány egy hűtőgáz készítményre vonatkozik, amely egyhidrofluorokarbon összetevőt tartalmaz, ami magában foglalja az1,1,1,2-tetrafluoretánt (R134a) és a penta.fluoretánt (R125), és akészítmény tartalmaz továbbá egy, a telített szénhidrogének közülválasztott segédanyagot vagy ezek keverékét, amelynek forráspontja -5-től +70°C-ig terjed. A találmány szerinti készítmény főként, de nemkizárólagosan, légkondicionáló berendezésekben alkalmazható. Arendszer főként olyan hűtőgázkészítményekre vonatkozik, amelyek nemkárosítják az atmoszférában az ózonréteget, és amelyek hozzáadhatók alétező hűtőgázokhoz, továbbá amelyekkel kompatibilisek a hűtő- és alégkondicionáló rendszerekben általánosan alkalmazott lubrikánsanyagok. Ó

Description

Ρ02ΰ j ► SB.G.&K.

H-lOőzS¹®' ^υ^θί Iroda

74.4 6 7 / S Z E «1®““$^ •^: ·.:· ::·

KÖZZÉTÉTELI

PÉLDÁNY

CFC 12 helyettesítő hűtőgáz

A találmány főként, de nem kizárólagosan, légkondicionáló berendezésekben alkalmazott hűtőgázra vonatkozik. A rendszer különösen olyan hűtőgáz készítményekre vonatkozik, amelyek nem károsítják az atmoszférában az ózon réteget, és olyan készítményekre, amelyeket hozzáadhatunk a már létező hűtőgázokhoz, és amelyek kompatibilisek a hűtő- és lég kondicionáló rendszerekben általánosan alkalmazott lubrikáns anyagokkal. A találmány hűtő- és légkondicionáló rendszerek átalakítási eljárására is vonatkozik.

A klórozott-fluorozott szénhidrogének (CFC-k), például a CFC 11 és a CFC 12, stabilak, kicsi a toxicitásuk, nem gyúlékonyak, és ezért alacsony kockázattal alkalmazhatók a hűtő és légkondicionáló rendszerekben. Kibocsátásukkor a sztratoszférába távoznak, és megtámadják az ózon réteget, ami a természeti környezetet védi az ultraibolya sugaraktól. A körülbelül 160 ország által aláírt montreali egyezmény - ami egy nemzetközi természetvédelmi megállapodás - kimondja a CFC gázok megadott időrendi sorrendben történő kivonását a használatból. Ez az egyezmény magában foglalja a hidroklorofluorokarbonok (HCFC) kivonását is, mivel ezek is károsítják az ózon réteget.

Bármely anyaggal szemben, ami a CFC 12 helyettesítője lehet, elvárás az, hogy ne károsítsa az ózon réteget. A jelen találmány szerinti készítmények nem tartalmaznak klór atomokat, ebből következően nem károsíthatják az ózon réteget, de ugyanakkor a CFC 12-hez hasonló módon alkalmazhatók a hűtőberendezésekben.

►

A szabadalmi irodalomban számos definíció használatos a hűtő keverékekre. Ezeket az alább megadott módon definiálhatjuk:

Zeotróp: olyan folyadék halmazállapotú keverék, amelynek a gőz- és a folyadék összetétele egy adott hőmérsékleten eltérő.

Hőmérséklet elcsúszás: Ha egy zeotróp folyadékot állandó nyomáson desztillálunk, a foráspontja megemelkedik. A forráspontnak desztilláció kezdetétől addig a pontig történő megváltozását, amikor a folyadék fázis éppen eltűnik hőmérséklet elcsúszásnak nevezzük. Az elcsúszás akkor is megfigyelhető, ha a zeotróp telített gőzét állandó nyomáson kond^ztód^bp; adott összetételű, folyékony halmazállapotú keverék, amelynek a gőz- és folyadék összetétele adott hőmérsékleten azonos. Szorosabban véve az a folyadék keverék, ami például az evaporálás körülményei között azeotróp, nem lehet azeotróp a kondenzálás körülményei között is. A hűtéstechnika irodalma azonban azeotrópnak írhat le egy keveréket akkor is, ha az a működési tartományán belül egy bizonyos hőmérsékleten megfelel a fenti definíciónak.

Közel-azeotrópok: olyan anyagok, amelyek forráspontja kismértékű hőmérséklet elcsúszást mutató szűk hőmérséklet tartományba esik.

Módosított hűtőkeverék: klórmentes keverék, amelyet az eredeti CFC és HCFC hűtőgázok teljes kiváltására alkalmazunk.

Kiegészítő hűtőkeverék: klórmentes keverék, amit egy egység szervizelésekor a CFC vagy HCFC hűtőgáz maradékhoz utántöltésként adunk, az elszivárgás ellensúlyozására.

Hermetikus kompresszor: olyan kompresszor, amely ugyanazon hermetikusan zárt védőborítás alatt található, mint a motor. A motort a kompresszorba visszaáramló hűtőanyag gőze hűti. A motor által termelt hőt a KONDENZÁTORon át távolítjuk el.

Nem teljesen hermetikus kompresszor: hasonló a hermetikus kompresszorhoz, de a fő különbség a kettő között az, hogy a borítás csavarkötéssel van felerősítve, és felnyitható, ha a kompresszort vagy a motort javítani kell.

Nyitott kompresszor: olyan kompresszor, amit egy, a kompresszor borításán kívül elhelyezkedő külső motor hajt meg a borításon áthatoló tengely révén. A motor hője közvetlenül a környezetbe távozik, és nem a kondenzátor közvetítésével. Ennek eredményeképpen ez a kompresszor kicsivel hatékonyabban működik, mint a hermetikus típusú, de a tengely tömítésénél előfordulhat a hűtőanyag szivárgása.

A leírásban a százalékokat és arányokat, hacsak másként nem jelöljük, tömegben kell érteni. A százalékokat és az arányokat úgy adjuk meg, hogy öszesen 100 %-ot tegyenek ki.

A jelen találmány első megvalósításában a hűtőgáz keverék 1,1,1,2-tetrafluoretánt (R 134a), pentafluoretánt (R 125) és egy, a telített szénhidrogének közül választott segédanyagot vagy ezekből egy olyan keveréket tartalmaz, amelynek forráspontja - 5°C-tól + 70°C-ig terjed; és amelyben az R 125 és az R 134 mennyisége R 125 1-17%,

R 134a 99-83% tartományban van.

Előnyösen az R 125 és az R 134a mennyisége

R 125 2-15%

R 134a 98-85% tartományban van.

Az állandó pozitív lökettérfogatú kompresszorok, más néven dugattyús vagy forgódugattyús kompresszorok, amelyeket a hűtőrendszerekben alkalmaznak, a forgattyúházból kis mennyiségű kenőanyagot is beszívnak, amit a hűtőgáz nyomása juttat át a kibocsátó szelepeken. A kompresszor kenésének fenntartása érdekében biztosítani kell ennek az olajnak a körbeáramlását a hűtőgáz révén, és visszatérését a forgattyúházba. Mivel a CFC és a HCFC hűtőgázok elegyednek a szénhidrogén olajokkal, így magukkal viszik az olajat a rendszerben. A HFC hűtőgázok és a szénhidrogén kenőanyagok egymásban való oldékonysága gyenge, ezért az olaj hatékony visszaforgatása nem valósul meg. Különösen jelentős ez a probléma az evaporátorokban, ahol az alacsony hőmérséklet oly mértékben megnövelheti az olajok viszkozitását, ami megakadályozza átvitelüket a csövek fala mentén. A CFC és HCFC hűtőgázok esetén ezekből elegendő marad az olajban ahhoz, hogy csökkentse a viszkozitást, és ezáltal lehetővé tegye az olaj visszaforgatását.

Amikor HFC-ket alkalmazunk szénhidrogén kenőanyag olajokkal együtt, az olaj visszaforgatását elősegíthetjük egy olyan szénhidrogén folyadéknak a rendszerbe adásával, ami a következő jellemzőkkel rendelkezik:

a) az evaporátor hőmérsékletén még elegendő oldékonyságot mutat a kenőanyagban ahhoz, hogy lecsökkentse annak viszkozitását; és

b) eléggé illékony ahhoz, hogy elpárologjon a forró kenőanyagból a kompresszor forgattyúházban.

A szénhidrogének megfelelnek ezeknek az elvárásoknak.

Az előnyös szénhidrogén adalékok a 2-metilpropán, 2,2dimetilpropán, bután, pentán, 2-metilbután, ciklopentán, hexán, 2-metilpentán, 3-metilpentán, 2,2-dimetilbután és metil ciklopentán. Előnyös a n-pentán, ciklopentán, ízopentán és ezek keverékének alkalmazása. Még előnyösebb a n-pentán vagy az ízopentán vagy ezek keverékének alkalmazása.

A találmány különösen előnyös megvalósításában pentán, előnyösen n-pentán, ízopentán vagy ezek keverékét alkalmazzuk butánnal együtt. Ez azzal az előnnyel jár, hogy ily módon egy, a forráspont közelében lévő vagy majdnem azeotróp keveréket kaphatunk, és így megelőzzük, hogy például egy tároló tartályból történő szivárgáskor magas pentán arányú, gyúlékony elegy távozzék.

A szénhidrogén adalék mennyisége 10 %-ig terjedhet, előnyösen 1-8 %, még előnyösebben 2-4 %. Az R 125 mennyiségét növelhetjük a szénhidrogén adalék mennyiségének növelésével együtt. A pentán és a bután relatív arányát úgy választhatjuk meg, hogy összesen az összetétel teljes tömegének 0,2-5 %-át tegye ki, előnyösen 2-4 %-át, még előnyösebben 3-4 %-át. Egy olyan összetételben, amely összesen 5 % szénhidrogént tartalmaz, a pentán, előnyösen az ízopentán mennyiségét 0,2-2 %nak választhatjuk a bután ennek megfelelő 4,8-3 % mennyiségével együtt. Azokban az összetételekben, amelyekben a szénhidrogének mennyisége kevesebb, mint 5 %, például 1 % vagy 4 %, relatíve nagy bután:pentán arányokat alkalmazhatunk hogy minimálisra csökkentsük a szénhidrogének kitapadását a szivárgások helyén. A gyúlékonyság kockázata is lecsökken ezáltal.

Egy különösen előnyös összetétel:

R 125 9,5%

R 134a 88,5% pentán 2% >

Egy másik összetétel:

R 125 5% bután/pentán keverék 3-4%

R 134a amennyi a 100%-hoz szükséges.

A pentán/bután arány 1:3 -1:8; előnyösen 1:5 lehet.

A találmány szerinti hűtőkeverékek számos előnnyel rendelkeznek. Az R 125 lecsökkenti a hűtőkeverék gyúlékonyságát. A magasabb HFC tartalom lehetővé teszi a nagyobb mennyiségű pentán alkalmazását, ami által lecsökken a keverék hagyományos kenőanyagokra, például ásványi olajokra és a alkil-benzol olajokra vonatkozó oldékonysága.

A jelen találmánynak számos előnye van az R 12-vel szemben, beleértve az alacsonyabb belső globális felmelegedési potenciált, és az alacsonyabb kibocsátási hőmérsékletet. Jelen találmány számos előnnyel rendelkezik a tiszta R 134a-val szemben beleértve a nagyobb elegyedés! képességet, a szénhidrogén olajokra vonatkozó nagyobb kapacitást, és ebből adódóan az olaj jobb visszaforgatását.

A találmányt a továbbiakban példákkal szemléltetjük, anélkül azonban, hogy azokra korlátoznánk.

1. Példa

R125/R134a/pentán összetételeket értékeltünk standard hűtő-ciklus vizsgáló módszerekkel, hogy megállapítsuk alkalmasságukat az R12 rendszerek modernizálására hermetikus és nem teljesen hermetikus rendszerekben. A működési feltételeket úgy állítottuk be a vizsgálathoz, hogy az jellemző legyen a hűtőrendszerekben tapasztalható állapotokra. Bár a keverékek szigorúan véve zeotrópok, az evaporátorban és a kondenzátor7 ban a hőmérséklet elcsúszási felezőpontjaikat választottuk ki arra, hogy meghatározzuk a ciklus hőmérsékleti határértékeit. Ugyanezeket a hőmérséklet értékeket alkalmaztuk az R12-vel végzett összehasonlító vizsgálatban is.

Az R125/R134a keverék teljes tömegében kifejezve 4 % pentánt tartalmazott az összetétel. A számítások megkönnyítése érdekében ezt a kis mennyiségű pentánt nem vettük figyelembe.

Olyan összetételeket vizsgáltunk, amelyek 1 % és 15 % R125-öt tartalmaztak.

A vizsgálat alatt a ciklus körülményei az alábbiak voltak:

EVAPORATOR

A folyadék evaporálási hőmérséklet felezőpontja 7,0°C Tűlhevítés5,0°C

Szívó vezeték nyomásesés (telítési hőmérsékleten)! ,5°C

KONDENZÁTOR

A folyadék kondenzálási hőmérséklet felezőpontja 45,0°C Aláhűtés5,0°C

Leeresztő vezeték nyomásesés (telítési hőmérsékleten)1,5°C

FOLYADÉK VEZETÉK/SZÍVÓ VEZETÉK HŐCSERÉLŐ

Hatékonyságq,3

KOMPRESSZOR

Elektromotor hatékonysága0,85

Kompresszor izentrópiás hatékonysága0,7

Kompresszor térfogati hatékonysága0,82

PARAZITA TELJESÍTMÉNY

Külső ventilátor 0,3kW

Belső ventillátor 0,4kW

Kontroll 0,1kW

Az eredményeket, amiket a fenti körülmények között működő légkondicionáló berendezés teljesítményének vizsgálata során kaptunk, az 1. táblázat tartalmazza, és a kulcsfontosságú paramétereket az 1. diagramm mutatja be.

Valamennyi keverék alacsonyabb kibocsátási hőmérsékletet mutat, mint az R12, és ezért ebben a tekintetben megfelel a specifikációs követelményeknek.

A COP értékek (rendszer) nem kevesebb, mint 97%-át teszik ki az R12 értékeinek. Valamennyi keverék hűtő kapacitása a teljes hígítási tartományban nagyobb volt, mint az R12 hűtőkapacitásának 90 %-a.

Azoknak az összetételeknek, amelyek 3 % vagy több R125öt tartalmaztak, a kapacitása nagyobb volt, mint az R12 kapacitásának 95%-a. Azoknak az összetételeknek, amelyek 12 % vagy több R125-öt tartalmaztak, a kapacitása nagyobb volt, mint az R12 kapacitása.

A leeresztő nyomás valamennyi összetételnél nem haladta meg jobban az R12 leeresztő nyomás értékét, mint 200 kPa.

Valamennyi összetétel megfelelt a találmány szerinti követelményeknek. Főleg azok az összetételek ígéretesek, amelyek 9-13 % R125-öt tartalmaznak, mivel jó kompromisszumot jelentenek a leeresztő nyomás és a kapacitás között.

2. Példa

R125/R134a/pentán összetételeket értékeltünk standard hűtő-cikus vizsgáló módszerekkel, hogy megállapítsuk alkalmasságukat az R12 rendszerek modernizálására hordozható légkondicionáló berendezésekben. A működési feltételeket úgy állítottuk be a vizsgálathoz, hogy az jellemző legyen a MAC rendszerekben tapasztalható állapotokra. Bár a keverékek szigorúan véve zeotrópok, az evaporátorban és a kondenzátorban a hőmérséklet elcsúszási felezőpontjaikat választottuk ki arra, hogy meghatározzuk a ciklus hőmérsékleti határértékeit. Ugyanezeket a hőmérséklet értékeket alkalmaztuk az R12-vel végzett összehasonlító vizsgálatban is.

Olyan összetételeket vizsgáltunk amelyek 1 % és 17 % R125-öt tartalmaztak.

A vizsgálat alatt a ciklus körülményei az alábbiak voltak:

EVAPORATOR

A folyadék evaporálási hőmérséklet felezőpontja 7,0°C

Túlhevítés 5 qoq

Szívó vezeték nyomásesés (telítési hőmérsékleten) 1,5°C

KONDENZÁTOR

A folyadék kondenzálási hőmérséklet felezőpontja 60,0°C

Aláhűtés 5 qoq

Leeresztő vezeték nyomásesés (telítési hőmérsékleten) 1,5°C

KOMPRESSZOR

Kompresszor izentrópiás hatékonysága

Kompresszor térfogati hatékonysága

PARAZITA TELJESÍTMÉNY

Kondenzátor ventillátora

0,7

0,82

0,4kW

Az eredményeket, amiket a fenti körülmények között működő légkondicionáló berendezés teljesítményének vizsgálata során kaptunk, a 2. táblázat tartalmazza, és a kulcsfontosságú paramétereket a 2. diagramm mutatja be.

Valamennyi keverék hűtő kapacitása a teljes tartományban nagyobb volt, mint az R12 hűtőkapacitása.

Azoknál az összetételeknél, amelyek 3 %-ig terjedő menynyiségben tartalmazták az R125-t, a leeresztő nyomás nem haladta meg jobban az R12 leeresztő nyomás értékét, mint 200 kPa.

Azoknál a készülékeknél, amelyek bírják a nagyobb nyomást, a nagy kapacitás érdekében 5-17 %, még inkább 10-17 % R125 alkalmazása előnyös.

Abban az esetben, ha a maximális nyomás értéke a fontos, olyan keverékek alkalmazása előnyös, amelyek 0-3 %-ban tartalmaznak R125-öt, mivel ezek fokozzák a kapacitást, de nem haladják meg jobban az R12 nyomását, mint 200 kPa. Ezek a keverékek közel azeotrópok.

.·' ..

3.példa

R12 és számos Rí 34a/pentán összetételt vizsgáltunk meg egy tipikus hűtőrendszerben, hogy meghatározzuk (a) azt a minimális pentán mennyiséget, ami ahhoz szükséges, hogy az R134a-hoz adva biztosítsa a megfelelő olaj visszaforgatást ásványi olajok alkalmazása esetén tipikus hűtőrendszerekben, amelyeket közepes vagy magas hőmérsékleten üzemeltetünk; és (b) azt, hogy a végső összetétel biztosít-e olyan teljesítményi, nyomásbeli és hőmérsékleti tényezőket, mint egy R12-vel működő rendszer.

Az alkalmazott hűtőrendszer egy 0,37kW-os Danfoss Model DA05H1AAN típusú léghűtéses, hermetikusan zárt kompresszort tartalmazott, melynek a tervezett evaporáló hőmérséklete -6°C és + 10°C közötti érték, a kapacitása pedig 967- 1867 W/h. Az egységet egy csövei a cső-evaporátorhoz illesztettük, és egy olajszint ellenőrző üveget helyeztünk a kompresszorra. A rendszert feltöltöttük 3 g olajjal (viszkozitás 150), és kondenzáló rendszerként működtettük egy melegített henger tetejéről elvezetett R22 gőz kondenzálására. A kondenzátum a gravitációnak megfelelően áramlott az evaporátor/ kondenzátortól egy második, nem fűtött hengerhez. A renszer kapacitását az időegység alatt kondenzált R22 mennyiségével állapítottuk meg. Az R22 gőz áramlását az evaporáló/kondenzáló felé manuálisan korlátoztuk, hogy különböző terhelési körülményeket biztosíthassunk. Az összes nyomás, hőmérséklet kapacitás és áramerősség értéket óránként regisztráltuk, és 6 vagy 8 órás periódusonként átlagoltuk. A leeresztő vezeték és az evaporátor bemenet kapcsolódása elősegítette a gőzből a mintavételt, és lehetővé tette a pentán fokozatos mennyiségének adagolását a rendszerhez.

A vizsgálat első fázisában a rendszert először 1,2 kg R12 töltéssel működtettük. A következő paraméterelet mértük, és rögzítettük: feszültség, áramerősség, szívó nyomás, szívási hőmérséklet, leeresztő nyomás, leeresztési hőmérséklet, folyadék vezeték hőmérséklete, evaporátor hőmérséklete, környezeti hőmérséklet, olajszint, a kiindulási és a felvevő henger hőmérséklete, valamint a folyamat sebessége kg/m-ben megadva. Az adatokat óránként rögzítettük, és egy 18 órás periódusra átlagoltuk. Ez alatt az idő alatt az evaporátor hőmérsékletét oly módon kontrolláltuk, hogy szűkítettük a gáz bemenetet, és a méréseket -34°C-tól -6°C-ig terjedő hőmérséklet tartományban végeztük el.

A vizsgálat második fázisában eltávolítottuk a rendszerből az összes R12-t úgy, hogy az olajat bennhagytuk a rendszerben. Ezután feltöltöttük a rendszert körülbelül az R12 mennyiségének 90 %-át kitevő R134a-val. Az olajszintet regisztráltuk. Ezután a hűtőrendszert napokon át működtettük és óránként regisztráltuk a fenti adatokat.

Megállapítottuk, hogy több napos, változó terhelési körülmények között történő működtetés után az olajszint a kompresszorban nem változott.

Ezután 15 m hosszú szívó vezetéket kapcsoltunk a rendszerhez, de így sem tapasztaltunk változást az olajszintben. Ezután akadályoztuk az olaj visszatérését, és több nap működtetés múlva azt tapasztaltuk, hogy az olajszint körülbelül 10 mm-t esett.

Az R134a-hoz pentánt adagoltunk az eredeti töltési tömeg maximum 2 %-ának megfelelő mennyiségben. Körülbelül 18 óra múlva az olajszint körülbelül 6 mm-t emelkedett.

A későbbiekben további pentán mennyiséget adtunk a rendszerhez a hűtőanyag eredeti töltési tömegének maximum 6 %-áig terjedő mennyiségben, és észleltük, hogy ezek a pentán adagok minden egyes beadagoláskor kisebb mértékű olajszint emelkedést okoztak.

Hivatkozással a 3. táblázatra a következő megállapításokat tehetjük a második vizsgálati fázisra vonatkozóan (összehasonlítva az 1. vizsgálati fázissal):

a) a pentán hozzáadagolás javította az olaj visszaforgást;

b) a kapacitás értékek kissé növekedtek az összes terhelési körülmények között,

c) az energiafogyasztás enyhén csökkent az összes terhelési körülmények között;

d) a leeresztő nyomás értékek kissé megnőttek az átlaghoz képest;

e) a szívó nyomás értékek átlagosan hasonlóan alakultak;

f) a leeresztési hőmérséklet értékek átlagosan kicsivel magasabbak voltak;

g) a szívási hőmérséklet értékek átlagosan határozottan magasabbak voltak; és

h) nem jelentkezett kézzel fogható negatív hatás sem a rendszer működésében, sem a komponenseiben.

Nyílttéri lobbanás teszt segítségével megállapítottuk, hogy a keverék 10 % és ennél magasabb pentán koncentrációknál gyúlékonnyá változik, a százalékos értékeket a gázkromatográfiás terület százalék alapján határoztuk meg.

A keverék frakcionációja nyilvánvaló volt a pentánnak vagy egy 6 tömeg %-os keveréknek az 1-20 % tartományban történő változtatásával arányosan.

Úgy gondoltuk, hogy a pentán a kompresszor forgattyúházának olajában koncentrálódhatott a körfolyamat leállításakor.

Levonható az a következtetés, hogy az azonnali helyettesítőként alkalmazott R 134a keverék plusz a 2 % pentán biztosította az olaj visszaforgatást amellett, hogy azonos vagy éppen jobb kapacitással és nagyobb hatékonysággal működtette a berendezést, mint egy közepes vagy magas hőmérsékleten R12vel üzemelő, kereskedelmi forgalomban kapható berendezés anélkül, hogy közvetlen negatív hatások előfordultak volna berendezésben vagy a működésben. Azok a keverékek, amelyekben a pentán mennyisége meghaladja a 2 %-ot, bizonyos körülmények között lobbanáspontra frakcionálódhatnak. Olyan rendszerek, amelyekben nagy a hűtőolaj töltet, és viszonylag kicsi a kompresszor forgattyúház olaj töltete, hajlamosak a kompreszszor károsodására, ha az olaj pentán tartalma eléri azt a koncentrációt, ami már befolyásolja az olaj kenési tulajdonságait, vagy az olaj habosodását okozza hosszabban tartó állás utáni újraindításkor.

4. példa

R12 és számos R134a/pentán keveréket vizsgáltunk meg egy gépkocsi légkondicionáló rendszerben, hogy meghatározzuk, vajon azok a keverékek, amelyeket a kereskedelmi forgalomban kapható hűtőrendszerekhez az előző példában a legjobbnak találtunk, alkalmasak-e az R12 azonnali helyettesítésére gépkocsik légkondicionáló rendszerében.

A légkondicionáló, amit vizsgáltunk, egy 1990-es Chrysler mini volt, 3,3 l-es motorral. A légkondicionáló eredeti R12 töltetét eltávolítottuk, és a rendszert 300 pm nyomásra evakuáltuk. Ezután a gyártó utasításának megfelelően 0,82 kg R12-vel újra feltöltöttük a rendszert. Végül hőmérőket helyeztünk el a szívó vezetékben, a leeresztő vezetékben, az evaporator levegő kimenetében és a kondicionált térben.

A vizsgálat 1 fázisában először a motor üresjáratában, majd 2000 rpm fordulatszámnál mértük a szívó nyomást, leeresztő nyomást, szívási hőmérsékletet, leeresztési hőmérsékletet, az evaporátort elhagyó levegő hőmérsékletét, a kondicionált tér hőmérsékletét, a környezeti hőmérsékletet, valamint a motor fordulatszámát rpm-ben. Az összes adatot a jármű álló állapotában rögzítettük.

A vizsgálat 2. második fázisában eltávolítottuk a rendszerből az R12 töltetet, és a rendszert 300 pm nyomásra evakuáltuk. Ezután feltöltöttük a rendszert az eredetileg ajánlott töltettérfogat 90%-ára R134a és 2% pentán keverékével. Ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Végezetül a 3. fázisban eltávolítottuk a rendszerből az R134a/pentán keveréket, és a rendszert 300 pm nyomásra evakuáltuk. Ezután feltöltöttük a rendszert 88 % R134a, 10 % R125 és 2 % pentán keverékével. Ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Hivatkozva a 4. táblázatra a 2. vizsgálati fázisra vonatkozóan megállapíthatjuk a következőket (összehasonlítva az 1. vizsgálati fázissal):

a) a leeresztő nyomás a motor üresjáratakor átlagosan 8 %-kal, 2000 rpm fordulatszámnál átlagosan 4 %-kal magasabb volt;

b) a leeresztési hőmérséklet a motor üresjáratakor átlagosan 3 %-kal, 2000 rpm fordulatszámnál átlagosan 12 %-kal alacsonyabb volt;

c) az egyéb hőmérsékleti és nyomásértékek nem mutattak szignifinkáns eltérést;

d) nem tapasztaltunk nyilvánvaló kapacitás csökkenést ebben a rendszerben; és

e) nem jelentkezett kézzel fogható negatív hatás sem a rendszer működésében, sem a komponenseiben.

Hivatkozva az 5. táblázatra a következő megállapításokat tehetjük a 3. vizsgálati fázisról:

a) nem tapasztaltunk szignifikáns változást sem a nyomás-, sem a hőmérsékleti értékekben a 10 % R125 hozzáadásakor; és

b) nem jelentkezett kézzel fogható negatív hatás sem a rendszer működésében, sem a komponenseiben.

5. példa

R12 és számos R1 34a/pentán/R125 keveréket vizsgáltunk meg egy 1987-es 2 l-es Toyota Camry légkondicionáló rendszerében.

Ugyanúgy, mint a 4. példában, a légkondicionáló eredeti R12 töltetét eltávolítottuk, és a rendszer nyomását 300 pm-re csökkentettük. Ezután a gyártó utasításának megfelelően 0,68 kg R12-vel újra feltöltöttük a rendszert. Hőmérőket helyeztünk el a légkondicionáló rendszer szívó vezetékében, a leeresztő vezetékben, az evaporátor levegő kimenetben és a kondicionált térben.

A vizsgálat 1. fázisában a motor üresjáratában és 2000 rpm fordulatszámnál mértük a szívó nyomást, leeresztő nyomást, szívási hőmérsékletet, leeresztési hőmérsékletet, az evaporátort elhagyó levegő hőmérsékletét, a kondicionált tér hőmérsékletét, a környezeti hőmérsékletet, valamint a motor fordulatszámát rpm-ben. Az adatokat a jármű álló állapotában rögzítettük.

A vizsgálat 2. második fázisában eltávolítottuk a rendszerből az R12-t, és a rendszert 300 pm légnyomásra evakuáltuk. Ezután feltöltöttük a rendszert az eredetileg ajánlott töltet 90 %-ára 88 % R134a, 10 % R125 és 2 % pentán keverékével. Ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Hivatkozva a 6. táblázatra a következő megállapításokat tehetjük a 2. vizsgálati fázisra vonatkozóan (összehasonlítva az 1. vizsgálati fázissal):

a) a leeresztő nyomás a motor üresjáratakor átlagosan 18 %kai, 2000 rpm-nél átlagosan 6 %-kal volt magasabb;

A 4. és az 5. példák alapján levonható az a következtetés, hogy az R12 azonnali helyettesítőjeként alkalmazott R 134a keverék plusz 2 % pentán a gépkocsik légkondicionáló rendszerében ugyanolyan kapacitást nyújt, és nem tapasztalható közvetlen negatív hatás a berendezésben vagy a működésben. 10 % R125 hozzáadása az említett keverékhez nem okozott jelentős változást a rendszer előzőleg mért nyomás- és hőmérsékleti értékeiben.

6. példa

R12 és számos R1 34a/pentán/R1 25 keveréket vizsgáltunk meg háztartási hűtőgépekben és fagyasztókban.

Az első vizsgálathoz háztartási hűtőgépet használtunk. A berendezés specifikációi az alábbiak: Gyártó: General Electric Méret: 1981

Kw: 0,1 kw * ·«·

Típus: egyajtós, egy evaporátoros, mélyhűtő résszel, NFF

Kora: körülbelül 25-30 év

Hűtőanyag töltet: 0,128 kg

Feszültség: 115/1/60 (VAC/fázis/Hz)

Nyomásérzékelőket helyeztünk a szívó- és a leeresztő vezetékekre. Hőérzékélőkét helyeztünk a szívó- és a leeresztő vezetékekre körülbelül 15 cm-re a kompresszortól.

Az 1. fázisban a rendszert a benne lévő R12-vel működtettük. A következő paramétereket mértük: feszültség, áramerősség, szívó nyomás, szívási hőmérséklet, leeresztő nyomás, leeresztési hőmérséklet, belső tér hőmérséklete, környezeti hőmérséklet és a kompresszor menetideje.

A 2. fázisban leeresztettük az R 12-t, és a rendszert 300 pm nyomásra evakuáltuk. Ezután feltöltöttük a rendszert az eredetileg ajánlott térfogat 90%-ára R134a/pentán (98/2 %) keverékével. A rendszert üzembe helyeztük, és ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Végül a 3. fázisban az R134a/pentán keveréket leengedtük a rendszerből, és újratöltettük R134a/R125/pentán (88/10/2 %) keverékével, ugyanolyan mennyiségben, mint a 2. fázisban. A rendszert üzembe helyeztük, és ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Mindhárom fázis eredményeit a 6. táblázat mutatja be.

A második kísérletben egy háztartási fagyasztót vizsgáltunk.

A berendezés specifikációi az alábbiak:

Gyártó: Viking

Méret: 482 I

Kw: 0,2kw

Típus: szekrény típusú, NFF

Kora: körülbelül 25-30 év

Hűtőanyag töltet: 0,434 kg

Feszültség: 115/0/60 (VAC/fázis/Hz)

Nyomásérzékelőket helyeztünk a szívó- és a leeresztő vezetékekre. Hőérzékelőket helyeztünk a szívó- és a leeresztő vezetékekre körülbelül 15 cm-re a kompresszortól.

Az 1. fázisban a rendszert a benne lévő R12-vel működtettük. A következő paramétereket mértük: feszültség, áramerősség, szívó nyomás, szívás! hőmérséklet, leeresztő nyomás, leeresztési hőmérséklet, belső tér hőmérséklete, környezeti hőmérséklet és a kompresszor menetideje.

Végül a 3. fázisban az R134a/pentán keveréket leengedtük a rendszerből, és újratöltöttük R134a/R125/pentán (88/10/2 %) keverékével ugyanolyan mennyiségben, mint a 2. fázisban. A rendszert üzembe helyeztük, és ugyanazokat a paramétereket mértük, mint az 1. fázisban.

Mindhárom fázis eredményeit a 7. táblázat mutatja be.

A 7. táblázat alapján megállapíható, hogy a keverék cseréje nem okozott szignifikáns változást a működési nyomásokban, a hőmérsékletekben vagy a hatékonyságban. Nem jelentkezett kézzel fogható negatív hatás sem a rendszer működésében, sem az összetevőiben.

összességében megállapítható, hogy az R12 azonnali helyettesítőjeként alkalmazott R 134a keverék plusz a 2 % pentán a háztartási hűtő- és fagyasztóberendezésekben ugyanolyan kapacitást nyújt, és nem tapasztalható közvetlen negatív hatás a berendezésben vagy a működés során. A 10 % R125 hozzáadása az említett keverékhez nem okozott jelentős változást sem a rendszer előzőleg mért nyomás- és hőmérsékleti értékeiben, sem a működésében.

7. példa

Külső helyszínen végeztünk vizsgálatokat kereskedelmi forgalomban kapható hűtőrendszereken R134a/ R125/ izopentán/ bután 95/5/1/2 tömeg % arányú keverékének alkalmazásával. A rendszerbe betöltöttük a hűtőkeveréket, és a teljesítményt összehasonlítottuk a korábbi vizsgálati adatokkal. A vizsgálati eredményeket a 9. táblázat tartalmazza. A nyomásés hőmérséklet értékek, a kapacitás és az energiafelhasználás hasonlóan alakult az R1 34a/R1 25/pentán (88/10/2 %) keverékkel tapasztalthoz. Az olajszint állandó maradt a teljes vizsgálat folyamán. Az tapasztaltuk, hogy a pentán lecserélése izopentán/bután keverékre, ugyanolyan olaj visszaforgatást eredményezett, és az R125 mennyiségének 10 %-ról 5 %-ra történő lecsökkentése nem befolyásolta a teljesítményt.

1.Táblázat - az R12-t helyettesítő R125/R134a keverék

	1324	115,8	1,33	7 12,4		1,56
	13 15	115,9	1 ,33	708,3	Ζ.ΓΙ	1,48
m -	1307	I ‘9 l l	1,33	704,1	1,09	1,39
CM	1 299	116,2		700,0	10' I ।	1,30
,-¹	1291	116,4	ε ε ‘ i	695,9	o	1,20
o	1283	116,6	££' I	691,9 !	0,85	0 l ‘ I
ck	1275	116,8	1,3 3	687,8	0,77	1,00
00	1267	116,9	1 ,33	683,8	0,69	0,90
	1259	1 1 7,1	1,34	679,8	k© ©	0,80
Ό	1251	117,2	1 ,34	675,9	0,52	0,69
VJ	1244	117,4	1,34	671,9	0,44	0,58
^J·	1236	1 17,5 — J	1,34	0'899	0,35	0,47
	1228	1 17,7	tí‘ I	664,2	0,26	0,35
CM	1 220	117,9	1,34	660,3	0,1 8	0,24
	1213	118,0	1,34	656,5	0,08	0,12
©	1205	118,2	1,34	652,7	o	©
R12	1121	127,6	1 ,36	698,2	o
Hűtőgáz R125 tömeg %	Leeresztő nyomás (kPa)	Leeresztési hőmérséklet (’C)	COP (rendszer)	Kapacitás (kW/mj	Csúszás az evaporálóban (”C)	Csúszás a kondenzátorban CC)

2.Táblázat - a MAC R12-t helyettesítő R125/R134a keverék

3. Táblázat - R12-vel szemben vizsgált R134a/pentán keverék kereskedelmi forgalomban kapható hűtőrendszerekben

	R12	R134a+2 %	R134a+4 %	R134a+6 %
Magas terhelési körülmények
Szívó nyomás	172	159	179	159
Szívási hőmérséklet	6	14	13	16
Leeresztő nyomás	8,4	8,7	8,4	9
Leeresztési hőmérséklet	59	59	60	63
Kapacitás	0,3	0,32	0,3	0,29
Környezeti hőmérséklet	24	21	21	26
Áramerősség	9,96	9,58	10,5	10,8
Közepes terhelési körülmények
Szívó nyomás	69	83	69	83
Szívási hőmérséklet	0	14	13	17
Leeresztő nyomás	750	780	750	780
Leeresztési hőmérséklet	56	57	58	59
Kapacitás	0,14	0,15	0,14	0,17
Környezeti hőmérséklet	25	22	24	26
Áramerősség	9,14	8,78	9,8	10,04
Alacsony terhelési körülmények
Szívó nyomás	-10	0	10	0
Szívási hőmérséklet	17	16	19	20
Leeresztő nyomás	580	600	700	640
Leeresztési hőmérséklet	42	46	47	49
Kapacitás	0,05	0,05	0,05	0,04
Környezeti hőmérséklet	2 1	2 1	26	25
Áramerősség	8,7	8,14	9,43	9,25

A nyomás kPa-ban, a hőmérséklet °C-ben, a kapacitás Kg/min-ban értendő.

4. Táblázat - R12-vel szemben vizsgált R134a/pentán keverék Gépkocsi A/C alkalmazás

A gépjármű #1 1990-es Chrysler Mini-Van

	R12	RÍ 34a + 2% pentán
	1000 rpm	2000 rpm	1000 rpm	2000 rpm
Szívó nyomás	172	152	221	152
Szívási hőmérséklet	17	14	21	12
Leeresztő nyomás	1280	1410	1380	1470
Leeresztési hőmérséklet	74	89	72	78
A szállított levegő hőmérséklete	4	3	5	3
Belső tér hőmérséklete	18	16	1 8	16
Környezeti hőmérséklet	27	27	25	25

A nyomás kPa-ban, a hőmérséklet °C-ben értendő. A jármű álló helyzetben van.

5. Táblázat - R134a-val szemben vizsgált R1 34a + R1 25 + pentán

Gépkocsi A/C alkalmazás

Jármű #1 1990-es Chrysler Mini-Van

	R134a+2 % pentán	R134a+R125+pentán
	1000 rpm	2000 rpm	1000 rpm	2000 rpm
Szívó nyomás	138	138	153	150
Szívási hőmérséklet	8	10	10	12
Leeresztő nyomás	1362	1303	1362	1362
Leeresztési hőmérséklet	71	80	69	74
A szállított levegő hőmérséklete	12	13	12	13
Belső tér hőmérséklete	12	13	12	13
Környezeti hőmérséklet	9	9	10	10

6. Táblázat - R12- vei szemben vizsgált R134a+R125+pentán (88/10/2 %)

Gépkocsi A/C alkalmazás

Jármű #2 1987-es Toyota Camry

	R12	R134a+R125+pentán
	1000 rpm	2 000 rpm	1 000 rpm	2000 rpm
Szívó nyomás	133	124	138	1 19
Szívási hőmérséklet	-3	-5	0	-3
Leeresztő nyomás	839	1103	988	1172
Leeresztési hőmérséklet	47	69	49	78
A szállított levegő hőmérséklete	4	5	5	3
Belső tér hőmérséklete	9	7	7	7
Környezeti hőmérséklet	9	1 1	10	10

/.Táblázat - R12 helyettesítés teszt eredményei Háztartási hűtőgép

	R12 100%	R134a/pentán 98/2 %	R134a/R125/pentán 88/10/2 %
Szívó nyomás	34	2 1	21
Szívási hőmérséklet	22	20	17
Leeresztő nyomás	850	820	833
Leeresztési hőmérséklet	63	60	56
Belső tér hőmérséklet	3	3	1
Környezeti hőmérséklet	27	24	22
Áramerősség	1,49	1,47	1,37
Feszültség	1 1 8	117	118
Járatási idő/24 óra	12,34	10,64	12,98

A nyomás kPa-ban, a hőmérséklet °C-ben értendő.

.Táblázat - R12 helyettesítés teszt eredményei Háztartási fagyasztó

	R12 100%	RÍ 34a/pentán 9 8/2 %	R134a/R125/pentán 88/10/2 %
Szívó nyomás	17	12	17
Szívási hőmérséklet	17	16	12
Leeresztő nyomás	924	910	980
Leeresztési hőmérséklet	60	53	57
Belső tér hőmérséklet	-17	-19	-15
Környezeti hőmérséklet	25	22	22
Áramerősség	3,72	3,37	3,74
Feszültség	117	117	118
Járatást idő/24 óra	13,92	12,93	13,27

A nyomás kPa-ban, a hőmérséklet °C-ben értendő.

. Táblázat - R12-vel versus R134a/pentán versus

R1 34a/R1 25/pentán és R1 34a/R1 25/izopentán/bután keverék kereskedelmi forgalomban kapható hűtőrendszerekben

	R12	1. keverék R134a/pentán	2.keverék R134a/R125/pentán	3.keverék RÍ34a/R125/ izopentán/bután
Keverék összetétel tömeg %	100%	9 8/2 %	88/10/2 %	95/5/1/2 %
Magas terhelési körülmények
Szívó nyomás	172	159	155	172
Szívási hőmérséklet	6	14	14	12,8
Leeresztő nyomás	8,4	8,7	9,06	9,3 1
Leeresztési hőm.	59	59	60	61
Kapacitás	0,3	0,32	0,32	0.3 1
Környezeti hőm.	24	21	19	20
Áramerősség	9,96	9,58	1 0,4	10,13
Közepes terhelési körülmények
Szívó nyomás	69	83	67	63
Szívási hőmérséklet	0	14	1 1	12
Leeresztő nyomás	750	780	700	760
Leeresztési hőm.	56	57	58	57
Kapacitás	0,14	0,15	0,16	0,17
Környezeti hőm.	25	22	19	20
Áramerősség	9,14	8,78	9,48	9,21
Alacsony terhelési körülmények
Szívó nyomás	-10	0	0	0
Szívási hőmérséklet	17	16	16	16
Leeresztő nyomás	580	600	640	720
Leeresztési hőm.	42	46	47	49
Kapacitás	0,05	0,05	0,06	0,07
Környezeti hőm.	2 1	21	20	22

Áramerősség

8,7

8,14

9,05

9,03 1

A nyomás kP-ban,a hőmérséklet °C-ben,a kapacitás Kg/min-ban ér tendő.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Hűtőgáz készítmény, amely egy, az 1,1,1,2-tetrafluoretánt (R134a) és a pentafluoretánt (R125) magában foglaló hidrofluorokarbont, és egy, a telített szénhidrogének közül választott adalékanyagot vagy ezek olyan keverékét tartalmazza, amelynek forráspontja - 5-től + 70°C-ig terjed, és az R125 és az R134 mennyisége a:

R125 1-17 %,

R134a 99-83 % tartományban van.
2. Az 1. igénypont szerinti készítmény, amelyben a mennyiségi tartományok:

R 125 2-15 %,

R 134a 98-85 %.
3. A 2. igénypont szerinti készítmény amelyben a mennyiségi tartományok:

R 125 9-1 3 %,

R 134a 91-87 %.
4. A 3. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalékanyag a 2-metilpropán, 2,2-dimetilpropán, n-bután, n-pentán, 2-metilbután, ciklopentán, hexán, 2metilpentán, 3-metilpentán, 2,2-dimetilbután és a metilciklopentán, valamint ezek keveréke lehet.
5. A 4. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalékanyag az n-pentán, izopentán, ciklopentán és ezek keveréke lehet.
6. Az 5. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalékanyag az n-pentán.
7. A 6. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalék butánt is tartalmaz.
8. A 7. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a pentán: bután aránya 1:3 és 1:8 közötti érték, előnyösen 1:5.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalék mennyisége a nyomokban való előfordulástól 10 %-ig terjed.
10. A 9. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalék mennyisége 1-8 %.
11. A 10. igénypont szerinti hűtőgáz készítmény, amelyben a szénhidrogén adalék mennyisége 2-4 %.

ifj.

szabadalmi ügyvivő az S.B.G. & K. Szabadalmi Ügyvivői Iroda tagja H-1062 Budapest, Andrássy út 113. Telefon: 461-1000 Fax: 461-1099

2002 OKL 0 9