NO173387B - Blandinger av dimetyleter og 1,1,1,2-tetrafluoretan og deres anvendelser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår blandinger av kjølevæsker med lavt kokepunkt og som ikke har noen innvirkning på stratosfærens ozon og som kan benyttes for å erstatte klorfluorkarboner, CFC, i kompresjonskjølesystemer, spesielt av husholdningstypen.

Det er fastslått at på grunn av sin viktige virknings-koeffisient på ozon må CFC over tid erstattes av kjølevæsker som ikke inneholder klor og som på grunn av dette ikke virker inn på stratosfærens ozon.

1,1,1,2-tetrafluoretan, HFA 134a, har allerede vært foreslått som erstatning for diklordifluormetan CFC 12. Imidlertid, tatt i betraktning de termodynamiske adskillig dårligere ytelser enn de til CFC 12 (spesielt ytelseskoeffisienten), utgjør HFA 134a ingen løsning som helt ut er tilfreds-stillende hvis man skal minimalisere omkostningene for et slikt kjøleanlegg, dette er spesielt tilfelle for hus-holdningskjøleanlegg av kompresjonstypen som i dag som kjølemiddel benytter CFC 12 og der konstruktørene stadig må ta hensyn til de sterkere begrensninger på energiforbruksom-rådet.

Uttrykket "ytelseskoeffisient", COP, betyr her og nedenfor forholdet mellom kjølekapasiteten for kjølevæsken og det teoretisk nødvendige kompresjonsarbeid som er nødvendig for å komprimere dampene av kjølevæsken. Denne ytelseskoeffisient i forbindelse med fluidet avhenger direkte av ytelsesko-ef f isienten for installasjonen.

Det er nu funnet at blandinger av dimetyleter DME og 1,1,1,2-tetrafluoretan HFA 134a, oppviser ytelesskoeffisienter som er bedre enn ren HFA 134a.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en blanding som karakteriseres ved at den på vektbasis inneholder 5-85 % 1,1,1,2-tetrafluoretan og 15-95$ dimetyleter. Spesielt er det funnet at, for vektandeler av HFA 134a på mellom 5 og 65 % og DME på mellom 35 og 95 %, oppviser blandingen en pseudoazeotropisk oppførsel som fører til en vesentlig gevinst og en eksepsjonell stabil ytelseskoeffi-si ent .

Det er likeledes funnet at DME og HFA 134a danner en azeotrop ved det maksimale kokepunkt på ca. -22,4°C ved 1,013 bar og at mengden HFA 134a på det vanlige kokepunkt er ca 62,3 vekt-%. Det skal være klart at denne sammensetning varierer som funksjon av blandingens trykk og kan under et gitt trykk lett bestemmes i henhold til kjente teknikker.

På grunn av de høye verdier for ytelseskoeffisientene benytter man fortrinnsvis som kjølevæske blandinger som inneholder mellom 5 og 85 vekt-Sé HFA 134a, fortrinnsvis 5 til 65 #, og ca. 5 til 9 % DME, fortrinnsvis 35 til 95 <t>. En helt spesiell foretrukket kjølevæske er beskrevet ovenfor.

Tatt i betraktning de fysikalske egenskaper som ligger så nær de til CFC, kan blandingene ifølge oppfinnelsen likeledes benyttes som aerosoldrivmidler og som ekspansjonsmidler for plastskum.

De følgene eksempler skal illustrere oppfinnelsen uten å begrense den.

EKSEMPEL 1

Blandingene ifølge oppfinnelsene har vært studert eksperi-mentelt ved forskjellige temperaturer ved analyse ved hjelp av gassfasekromatografi av sammensetningen til den flytende fase og dampfasen for forskjellige blandinger av HFA 134a og DME. Trykkene har vært målt med en nøyaktighet på over 0,02 bar ved hjelp av et HEISE manometer. Temperaturene har vært målt til ± 0,02°C ved hjelp av en 1000 ohms platinasonde. Det vedlagte diagram 1 viser likevektskurven væske/damp for blandinger HFA 134a/DME, fastslått ved en temperatur på 20,2°C. I dette diagram viser abcissen vektandelen HFA 134a og ordinaten det absolutte trykk i bar, idet tegnene angir de eksperimentelle punkter.

For hver temperatur oppnår man en kurve analog den i eksempel 1. Ved suksessiv tilsetning av HFA 134a synker det trykk som utvikles av blandingen regelmessig, passerer gjennom et minimum og stiger så regelmessig, noe som påviser nærværet av en azeotrop på det maksimale kokepunkt.

Korrelasjonen til de eksperimentelle punkter som oppnås på denne måte for forskjellige isotermer er oppnådd i henhold til kjente teknikker ved hjelp av en informatisk simulering.

De vanlige kokepunkter som bestemt på denne måte for de forskjellige sammensetninger av HFA 134a, er oppsummert i tabell 1:

Resultatene av disse korrelasjoner viser et maksimalt vanlig kokepunkt for en vektandel av HFA 134a lik 62,3 %, noe som tillater å karakterisere azeotropen ved:

det vanlige kokepunkt som er -22,4°C

- vektandelen av HFA 134a lik ca. 62,3 %.

Tabell 2 viser forholdet trykk:temperatur for denne azeotrop, sammenlignet med de rene forbindelser:

Damptrykket for azeotropen forblir over et stort temperatur-spektrum under damptrykket til de rene forbindelser, dette indikerer at blandingen forblir azeotrop over hele dette temperaturintervall.

På den annen side er, for vektsammensetninger av HFA 134a mellom 5 og 65 5é, damptrykket for blandingen eksepsjonelt stabilt (variasjon under 4 #). Dette viser den pseudo-azeotrope oppførsel til blandingen innenfor dette sammen-setningsområdet.

EKSEMPEL 2

Dette eksempel viser anvendelsen av blandingene ifølge oppfinnelsen som kjølevæsker. Ytelseskoeffisientene for blandingene ifølge oppfinnelsen er sammenlignet med ytelses-koef f isientene for de to enkeltbestanddeler for en standard termodynamisk cyklus som definert som følger:

Det vedlagte diagram 2 viser disse resultater. Abcissen viser vektandelen HFA 134a og ordinatene viser COP-verdiene.

Man kan observere at for vektandeler av HFA 134a på under 65 % er COP-verdien for kjøleblandingen eksepsjonelt stabil, over 4 til 5 % i forhold til HFA 134a.

Tabell 3 sammenligner for samme cyklus, ytelseskoeffisientene for azeotropene ifølge oppfinnelsen med de til ren HFA 134a og ren CFC 12.

Man kan observere at den azeotrope blanding (i tillegg til den fordel den oppviser i forhold til ren HFA 134a) også oppviser en COP-verdi på over 3 % (for den her studerte cyklus) i forhold til COP-verdien til ren CFC 12.

Claims (6)

1. Blanding, karakterisert ved at den på vektbasis inneholder 5 til 85 % 1,1,1,2-tetrafluoretan og 15 til 95 % dimetyleter.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den på vektbasis inneholder 5 til 65 % 1,1,1,2-tetrafluoretan og 35 til 95 % dimetyleter.

3. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder 62,3 vekt-# 1,1,1,2-tetrafluoretan og 37,7 vekt-56 dimetyleter og tilsvarer en azeotrop blanding ved det maksimale kokepunkt (ca. -22,4°C under 1,013 bar).

4 . Anvendelse av en blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 som kjølevæske.

5. Anvendelse av en blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 som drivmiddel for aerosoler.

6. Anvendelse av en blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3 som ekspansjonsmiddel for plastskum.