ITTO950330A1 - Miscela pseudo-azeotropica di clorodifluorometano, 1,1,1,- trifluoroetano e pentafluoroetano, e sua applicazione come fluido - Google Patents
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Abstract
Per sostituire la miscela azeotropica di clorodifluorometano e di cloropentafluoroetano (R-502) ne la refrigerazione a bassa temperatura l'invenzione propone di utilizzare una miscela pseudo - azeotropica contenente in massa dal 45 al 50% di clorodifluorometano, dal 44 al 48% di 1,1,1-trifluoroetano e dal 6 all'8% di pentafluoroetano. Le proprietà termodinamiche di questa miscela sono assai vicine a quelle delle miscela R-502.
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"Miscela pseudo-azeotropica di clorodifluorometano, 1,1,1-trif luoroetano e pentafluoroetano, e sua applicazione come fluido frigorigeno nella refrigerazione a bassa temperatura”
La presente invenzione riguarda il campo della refrigerazione e ha più particolarmente per oggetto una miscela pseudo-azeotropica di composti a basso punto di ebollizione, che non hanno o poca azione sull'ambiente ed utilizzabile come fluido frigorigeno nei sistemi di refrigerazione a bassa temperatura.
In questi sistemi sfruttati nella refrigerazione commerciale od industriale, si opera secondo un ciclo termodinamico definito generalmente mediante una temperatura di evaporazione compresa tra -35 e -45 “C (il più sovente -40%), una temperatura di condensazione compresa tra 30 e 55°c, ed un surriscaldamento dei vapori di almeno 10°C.
Il fluido frigorigeno correntemente utilizzato nella refrigerazione a bassa temperatura è la miscela azeotropica (detta R-502) di clorodifluorometano e di cloropentafluoroetano. Ora, a causa del suo coefficiente rilevante di azione sull'ozono, l'R-502 deve essere sostituita da fluidi frigorigeni che non contengono più clorofluorocarburi (CFC) quali il cloropentafluoroetano (CFC 115).
Per sostituire l'R-502 negli impianti di refrigerazione a bassa temperatura esistenti, il sostituto deve presentare proprietà termodinamiche, in particolare pressioni di funzionamento, un coefficiente di prestazione (COP) ed una capacità frigorifica, le più vicine possibili a quelle dell'R-502. Inoltre, il sostituto deve essere non infiammabile e rimanerlo in caso di fuga in fase vapore, anche nel caso più sfavorevole (fuga a bassa temperatura).
Si è già proposto di sostituire l'R-502 con miscele pseudo-azeotropiche di pentafluoroetano (HFC 125), di 1,1,1-trif luoroetano (HFC 143a) e di clorodifluorometano (HCFC 22). Cosi, nel brevetto US 4.943.388, si è suggerito l'impiego di miscele formate dal 13 all'86% in massa di HFC 125, dal 7 al 57% di HFC 143a e dal 7 all'8% di HCFC 22, e si è descritta più particolarmente (Esempio 3) una miscela contenente il 14% di HFC 125, il 52% di HFC 143a ed il 34% di HCFC 22. Nella domanda di brevetto WO 99/01762 si è proposto l'impiego di miscele formate dal 5 al 30% in peso di HFC 125, dal 30 al 60% di HFC 143a e dal 30 al 55% di HCFC 22, e si è descritta più particolarmente (Esempio 2) una miscela contenente il 20% di HFC 125, il 35% di HFC 143a ed il 45% di HCFC 22. Quest'ultima miscela e quella descritta nel brevetto US citato prima presentano proprietà termodinamiche (COP e capacità) molto vicine a quelle dell'R-502.
E' stato ora trovato che ci si può avvicinare ancora meglio alle proprietà dell'R-502 utilizzando una miscela contenente in massa dal 45 al 50% di HCFC 22, dal 44 al 48% di HFC 143a e dal 6 all'8% di HFC 125. La miscela secondo l'invenzione possiede un coefficiente di azione sull'ozono circa nullo ed un effetto serra inferiore a quello dell'R-502. Presenta d'altra parte un comportamento pseudoazeotropico, il che rende minimi i problemi di distillazione nel circuito e di manutenzione. Infine, la miscela secondo l'invenzione è non infiammabile a temperature ambiente o elevata (100°C) e lo rimane anche in caso di fuga a bassa temperatura (-40°C).
Gli esempi seguenti illustrano l'invenzione senza limitarla .
ESEMPIO 1
Questo esempio dimostra che la miscela HCFC 22/HFC 125/HFC 143a secondo l'invenzione subisce solo una debole distillazione in caso di una fuga della fase vapore.
La temperatura è stata mantenuta costante a 25°C. Il recipiente è inizialmente caricato con una miscela contenente il 47% di HCFC 22, 7% di HFC 125 ed il 46% di HFC 143a (qui a seguito composizione C1).
La fuga in fase vapore è proseguita fino a che più dell'80% della carica iniziale sia dissipata. Durante l'esperimento, campioni della fase gassosa sono raccolti ed analizzati mediante i metodi standard di cromatografia in fase gassosa.
I risultati ottenuti sono riuniti nella Tabella I seguente .
Operando allo stesso modo, ma a -40°C, si sono ottenuti i risultati riassunti nella Tabella II seguente.
Questi dati dimostrano che una perdita vicino all'80% della carica iniziale in peso modifica solo debolmente la composizione della miscela.
D'altra parte, i limiti di infiammabilità nell'aria di differenti miscele binarie e ternarie di HCFC 22, HFC 125 ed HFC 143a sono stati determinati secondo il metodo ASTM E-681. Che si tratti di miscele binarie HCFC 22/HFC 143a e HFC 143a/HFC 125 o di miscele ternarie HCFC 22/HFC 125/HFC 143a e qualunque sia la quantità rispettiva di HCFC 22 e HFC 143a, il limite di infiammabilità nell'aria a temperatura ambiente delle differenti miscele corrisponde ad un contenuto massimo in massa del 63% di HFC 143a.
Allo stesso modo, i limiti di infiammabilità sono stati determinati a 100°C e corrispondono rispettivamente a contenuti massimi di 143a del 58% per la miscela 125/143a e del 52,5% per la miscela 22/l43a.
La miscela ternaria secondo l'invenzione è quindi non infiammabile a temperatura ambiente o elevata (100°C) e rimane anche al momento di una fuga di vapore poiché, come illustrano le Tabelle I e XI, il contenuto massimo osservato di HFC 143a è solo del 50,91%.
ESEMPIO 2
Questo Esempio dimostra che la tensione di vapore della miscela pseudo-azeotropica secondo l'invenzione è vicina a quella dell'R-502 e ciò per una larga fascia di temperatura.
La Tabella III riunisce i dati di bolla e di rugiada per una miscela corrispondente alla composizione C^.
Gli scarti molto piccoli (< 0,2 bar) tra la pressione di bolla e di rugiada dimostrano che la miscela può essere considerata come pseudo-azeotropica.
ESEMPIO 3
Le prestazioni termodinamiche della composizione secondo l'invenzione sono state paragonate a quelle dell'R-502 e delle miscele descritte all'Esempio 2 del documento WO 92/01762 (composizione C2) ed all'Esempio 3 del documento US 4.943.388 (composizione C3), per un ciclo termodinamico standard definito come segue:
- temperatura di condensazione : 55°c - temperatura di evaporazione : -40°c - temperatura all'entrata del compressore : 18°C
I risultati sono riassunti nella Tabella IV
stesse
La composizione permette di ottenere le^prestazioni
termodinamiche {COP e capacità) eguali a quelle dell'R-502
in un impianto esistente senza creare modificazioni a livello delle pressioni di funzionamento. Inoltre, la composizio¬
ne permette di ridurre il carico utile di fluido frigorigeno di circa il 27% in massa.
Claims (3)
- RIVENDICAZIONI 1. Miscela pseudo-azeotropica che contiene in massa dal 45 al 50% di clorodifluorometano, dal 44 al 48% dell'1,1,1-trifluoroetano e dal 6 all'8% di pentafluoroetano.
- 2. Miscela secondo la rivendicazione 1 contenente in massa il 47% di clorodifluorometano, il 46% di 1,1,1-trifluoroetano ed il 7% di pentafluoroetano.
- 3. Utilizzazione di una miscela secondo la rivendicazione 1 o 2 come fluido frigorigeno nella refrigerazione a bassa temperatura.
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