NO300427B1 - Blandinger av 1,1,1-trifluoretan, perfluorpropan og propan, deres anvendelse som kjölefluider, som aerosoldrivmidler og som blåsemidler for plastskum - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår blandinger av kjølefluider med lavt kokepunkt og med liten eller ingen innvirkning på omgivelsene og som er ment for å erstatte klorfluorkarboner, CFC('er), i lavtemperaturkompresjonskjølesystemer.

Det er nu fastslått at CFCer på grunn av sin høye virknings-koeffisient på ozon over midlere eller lengre tid vil erstattes av kjølefluider som ikke lengre inneholder klor og som et resultat derav er mindre aggresive mot omgivelsene.

Når de sammenlignes med helt halogenerte forbindelser har 1,1,1-trifluoretan (HFA 143a), perfluorpropan (HFA 218) og propan (R 290) en meget svak virkning på omgivelsene. Imidlertid resulterer deres anvendelse ved kjøling i relativt lav kjølekraft, høyt kompresjonsforhold, og, som et resultat derav, høye driftsomkostninger.

Det er nu funnet at blandinger som på vekt-basis inneholder 25 til 65 56 HFA 143a, 1 til 70 % HFA 218 og 5 til 34 # R 290 viser en betydelig høyere kjølekraft med lavere kompre-ss) onsforhold sammenlignet med de individuelle bestanddeler.

Det er også funnet at de tre bestanddeler sammen danner en azeotrop med et minimum-kokepunkt på ca. -54,7°C ved 1,013 bar når innholdet av HFA 218 ved vanlig kokepunkt er ca. 30 vekt-5é (masseprosent), det til R 290 er ca. 22 % og innholdet av HFA 143a er ca. 48 #. Denne sammensetning varierer åpenbart som en funksjon av trykket i blandingen.

Videre viser blandingen for masseandeler for HFA 143a på mellom 35 og 59, for R 290 på mellom 12 og 31 <$ > og for HFA 218 på mellom 10 og 53 %, en pseudoazeotrop oppførsel.

På grunn av det lave kokepunkt kan blandingene ifølge oppfinnelsen benyttes som kjølefluider ved anvendelser med lave koketemperaturer (-40°C; -50°C) slik tilfellet er ved industriell eller kommersiell kjøling ved lave temperaturer. En kjøleblanding som er meget spesielt foretrukket er den ovenfor beskrevne azeotrop. Tatt i betraktning de fysikalske egenskaper som ligger nær de til CFCer, kan blandingene ifølge oppfinnelsen også benyttes som aerosol-drivmidler eller som blåsemidler for plastskinn.

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen uten å begrense den.

Eksempel 1

HFA 143a/R 290/HFA 218-azeotropen ble påvist eksperimentelt ved å måle kokepunktet ved 1,013 bar for forskjellige blandinger av HFA 143a, R 290 og HFA 218.

Trykkene ble målt med en nøyaktighet på bedre enn 0,005 bar ved hjelp av et Heise manometer. Temperaturene ble justert til 0,1°C for å oppnå et trykk på 1,013 bar.

De således bestemte normalkokepunkter for forskjellige HFA 143a-, R 290- og HFA 218-blandinger er vist i tabell 1:

En grafisk versjon, et ternærdiagram, av resultatene i denne tabell viser et minimum for det normale kokepunkt for en masseandel av HFA 143a på ca. 44 til 56, <5>^, for R 290 på ca. 18,5-23 % og for HFA 218 på ca. 20,5 til 37,5 %.

Videre har blandinger med masseandeler for HFA 143a på 35 til 59 S6f for R 290 på 12 til 31 % og for HFA 218 på 10 til 53 *, som følge at blandingen oppfører seg som en quasi-azeotrop.

Tabell 2 gir trykk/temperatursammenhengen for en blanding som på massebasis inneholder 47,4 % HFA 143a, 22,3 % R 290 og 30,3 % HFA 218, sammenlignet med den til de rene stoffer.

Damptrykket for azeotropen forblir høyere enn damptrykket for de rene stoffer over vide temperaturområder. Disse data viser at blandingen forblir azeotrop over hele temperaturinter-vallet.

Eksempel 2

Dette eksempel viser bruken av blandinger ifølge oppfinnelsen som kjølefluider.

Den termodynamiske oppførsel for forskjellige blandinger ifølge oppfinnelsen ble sammenlignet med ytelsen til de tre bestanddeler per se og med den til CFC 502 (azeotrop blanding som på massebasis inneholder 48,8 # klordifluormetan og 51,2 % klorpentafluoretan), under betingelser nær de som fore-ligger i kommersielle kjølesystemer, nemlig følgende:

Tabell oppsummerer den termodynamiske oppførsel som observeres under disse betingelser for ren HFA 143a, ren R 290, ren HFA 218, syv blandinger ifølge oppfinnelsen samt for CFC 502.

Man ser at blandinger ifølge oppfinnelsen gir et antall fordeler i forhold til ren HFA 143a, ren R 290, ren HFA 218 samt CFC 502, nemlig: - lavere kompresjonsforhold, noe som forbedrer den volu-metriske effektivitet for kompressoren og som et resultat

derav, lavere anleggsdriftsomkostninger;

- en temperatur ved kompressorutløpet som er ca. 10°C lavere i forhold til CFC 502 eller HFA 143a, noe som fremmer god

stabilitet for blandingen i kjølekretsen;

- en betydelig tilgjengelig volumet risk kjølekraft som i praksis, ved en gitt kjølekraft, tillater bruken av en

mindre kompressor enn det som er spesifisert for bruk av ren HFA 143a eller CFC 502.

Denne økning i tilgjengelig volumetrisk kjølekraft for azeotropen ifølge oppfinnelsen gjør det også mulig å øke den tilgjengelige kjølekraft for et allerede eksisterende anlegg, konstruert for CFC 502, med 26 %.

Claims (6)

1. Blanding, karakterisert ved at den, på massebasis, inneholder 25 til 65 % 1,1,1-trikloretan, 1 til 70 # perfluorpropan og 5 til 34 % propan.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den på massebasis inneholder 35 til 59 # 1,1,1-trifluoretan, 10 til 53 # perf luorpropan og 12 til 31 % propan.

3. Blanding ifølge krav 2, karakterisert ved at den på massebasis inneholder 48 # 1,1,1-trifluoretan, 30 % perfluoretan og 22 % propan og tilsvarer en azeotrop blanding med et minimum-kokepunkt (ca. - 54,7°C ved 1,013 bar).

4. Anvendelsen av en blanding ifølge et av kravene 1 til 3 som kjølefluid.

5. Anvendelsen av en blanding ifølge et av kravene 1 til 3 som aerosol drivmiddel.

6. Anvendelsen av en blanding ifølge et av kravene 1 til 3 som blåsemiddel for skumplast.