PT772659E - Composicoes de refrigeracao - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO “Composições de refrigeração"
Este invento refere-se a composições de refrigeração e ao uso de tais composições em dispositivos de transferência de calor tais como sistemas de refrigeração e de condicionamento de ar. O invento refere-se, em particular, a composições de refrigeração que podem ser usadas em aplicações de condicionamento do ar e de refrigeração de baixa temperatura correntemente satisfeitas com clorodifluorometano (refrigerante R-22) e a mistura azeotrópica de clorodifluorometano e cloropentafluoroetano (refrigerante R-115); sendo o azeótropo o refrigerante R-502.
Os dispositivos de transferência de calor do tipo de compressão mecânica, tais como os refrigeradores, os congeladores, as bombas de calor e os sistemas de ar condicionado, são bem conhecidos. Em tais dispositivos, um líquido de refrigeração com um ponto de ebulição adequado evapora a baixa pressão . retirando calor de um fluido de transferência de calor circundante. O vapor resultante é então comprimido e passa num condensador onde condensa e cede o calor a outro fluido de transferência de calor. O condensado retorna então através de uma válvula de expansão para o evaporador de modo a completar o ciclo. A energia mecânica requerida para compressão do vapor e a bombagem do líquido pode ser proporcionada por um motor eléctrico ou um motor de combustão interna.
Para além de possuir um ponto de ebulição adequado e um elevado calor latente de vaporização, as propriedades preferidas para um refrigerante incluem baixa toxicidade, não flamabilidade, não corrosividade, elevada estabilidade e isenção de odores que se possa objectar.
Até aqui, os dispositivos de transferência de calor tendiam a usar refrigerantes de clorofluorocarbonetos total ou parcialmente halogenados, tais como o triclorofluorometano (refrigerante R-11), diclorodifluorometano (refrigerante R-12), e a mistura azeotrópica de clorodifluorometano e cloropentafluoroetano (refrigerante R-115); sendo o azeótropo o refrigerante R-502. Em particular, o refrigerante R-22 encontrou um uso muito alargado em aplicações de ar condicionado e de refrigeração de baixa temperatura, enquanto que o refrigerante R-502 tem sido largamente utilizado em aplicações de refrigeração de baixa temperatura. 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 2
Contudo, os clorofluorocarbonetos total e parcialmente halogenados têm sido implicados na destruição da camada de ozono que protege a Terra e como resultado u uso e a produção destes tem sido limitada por acordos internacionais.
Embora os dispositivos de transferência de calor do tipo a que o presente invento se refere sejam essencialmente sistemas fechados, a perda de refrigerante para a atmosfera pode ocorrer devido a fugas durante a operação do equipamento ou durante os procedimentos de manutenção. Como tal, é importante substituir os refrigerantes de clorofuorocarbonetos total e parcialmente halogenados por materiais que possuam potenciais de degradação de ozono baixos ou nulos.
Substituições de alguns dos refrigerantes de clorofluorocarbonetos presentemente em uso foram já desenvolvidas. Estes refrigerantes de substituição tendem a compreender hidrofluorocarbonetos seleccionados, ou seja, compostos que contêm apenas átomos de carbono, hidrogénio e de flúor na sua estrutura. Deste modo, o refrigerante R-12 é geralmente substituído por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).
Num dispositivo de transferência de calor, o refrigerante forma parte de uma composição do fluido de trabalho que também compreende um lubrificante. O lubrificante circula à volta do dispositivo em conjunto com o refrigerante e proporciona uma lubrificação contínua do compressor. Adicionalmente ao facto de possuir boas capacidades de lubrificação na presença do lubrificante, as propriedades desejadas de um lubrificante incluem boa estabilidade hidrolítica e boa estabilidade térmica. Para além disso, de modo a proporcionar o retorno do lubrificante ao compressor, o lubrificante deve ser compatível com o refrigerante, o que na prática significa que o lubrificante e o refrigerante devem possuir um grau mútuo de solubilidade, isto é, o lubrificante e o refrigerante devem ser pelo menos parcialmente solúveis um no outro.
Até aqui, os dispositivos de transferência de calor tendiam a usar óleos minerais como lubrificantes. A boa solubilidade dos clorofluorocarbonetos com os óleos minerais permitia que os óleos minerais circulassem à volta do dispositivo de transferência de calor em conjunto com o clorofluorocarboneto, e este por seu turno assegurava a eficaz lubrificação do compressor. Infelizmente, contudo, os refrigerantes de substituição tendem a ter diferentes características de solubilidade em relação aos clorofluorocarbonetos presentemente usados e tendem a ser
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ insuficientemente solúveis em óleos minerais para permitir que estes últimos sejam usados como lubrificantes.
Consequentemente, a necessidade de substituição dos refrigerantes de clorofluorocarbonetos tem apresentado à indústria enormes dificuldades, uma vez que não existe apenas o problema de encontrar um refrigerante de substituição viável que tenha o requerido baixo nível ou zero de potencial de degradação do ozono, mas ainda, em muitos casos, existe também o problema de desenvolver um lubrificante que tenha um desempenho satisfatório com o líquido de refrigeração. O presente invento proporciona uma composição de refrigeração compreendendo uma mistura de compostos possuindo potenciais de degradação do ozono nulos, que pode ser usada em conjunto com um lubrificante de óleo mineral ou do tipo alquilbenzeno nas aplicações de ar condicionado ou refrigeração de baixa temperatura, correntemente satisfeitas pelos refrigerantes R-22 e R-502.
De acordo com o presente invento é proporcionada uma composição para ser usada num dispositivo de transferência de calor tal como um sistema de refrigeração ou de condicionamento de ar compreendendo: (A) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo constituído por difluorometano (R-32) e 1,1,1-trifluoroetano (R-143a); (B) pentafluoroetano (R-125); (C) pelo menos um hidrocarboneto; e opcionalmente (D) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo constituído por 1.1.1.2- tetrafluoroetano (R-134a)e 1,1,2,2-tetrafluoroetano (R-134). O presente invento proporciona também um dispositivo de transferência de calor, tal como um sistema de refrigeração ou de condicionamento de ar, compreendendo um evaporador, um condensador, um compressor e uma válvula de expansão em que é contida uma composição compreendendo: (A) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo constituído por difluorometano (R-32) e 1,1,1-trifluoroetano (R-143a); (B) pentafluoroetano (R-125); (C) pelo menos um hidrocarboneto; e opcionalmente (D) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo constituído por 1.1.1.2- tetrafluoroetano (R-134a) e 1,1,2,2-tetrafluoroetano (R-134).
86 ΉΟ ΕΡ Ο 772 659/ΡΤ 4 A composição do invento compreende pelo menos os componentes A a C. O componente (A) cumpreeride pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo consistindo em difluorometano (R-32) e 1,1,1-trifluoroetano (R-143a). Embora o componente (A) possa ser uma mistura de R-32 e R-143a , conterá preferencialmente apenas um destes compostos. O componente (B) é pentafluoroetano (R-125) que pode formar uma mistura azeotrópica ou do tipo azeótropo com o R-32 e/ou o R 143a que fazem o componente (A). O pelo menos um hidrocarboneto que faz o componente (C) tende a dissolver-se num lubrificante de óleo mineral ou de alquilbenzeno, e esta propriedade pode permitir que a composição do invento transporte um tal lubrificante á volta do dispositivo de transferência de calor e o fazer retornar para o compressor. Como resultado, os dispositivos de transferência de calor que empregam a composição do invento como refrigerante podem ser capazes de empregar lubrificantes baratos, baseados em óleos minerais ou alquilbenzenos para lubrificar o compressor.
Hidrocarbonetos adequados para inclusão na composição do invento são aqueles que contêm de 2 a 6 átomos de carbono, com os hidrocarbonetos que contêm de 3 a 5 átomos de carbono, tais como o propano, butano, isobutano, pentano e isopentano a serem preferidos. O propano e o pentano são hidrocarbonetos particularmente preferidos, com o pentano a ser especialmente preferido. A composição do invento pode também conter um quarto componente (componente (D)) compreendendo pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado do grupo consistindo de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) e 1,1,2,2-tetrafluoroetano (R-134). Embora o componente (D) (se incluído) possa ser uma mistura de R-134a e R-134, este conterá preferencialmente apenas um destes componentes, e mais preferencialmente conterá apenas o R-134a.
As quantidades dos vários componentes na composição do invento pode ser variada dentro de limites alargados, mas tipicamente a composição compreenderá de 10 a 70% em peso do componente (A), de 10 a 80% em peso do componente « «
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 5 (Β), de 1 a 10% em peso do componente (C), e de 0 a 60% em peso (por exemplo, de 1 a 60% em peso) do componente (D).
Quando a composição não inclui o componente opcional (D), esta conterá preferencialmente de 20 a 60% em peso, mais preferencialmente de 35 a 60% em peso, do componente (A), de 20 a 60% em peso, mais preferencialmente de 35 a 60% em peso, do componente (B) e de 1 a 7% em peso, mais preferencialmente de 2 a 6% em peso, do componente (C). As composições do invento que não contêm o componente opcional (D) podem ser usadas como substitutas para o refrigerante R-22 quando o componente (A) é R-32 e como substitutas do refrigerante R-502 quando o componente (A) é R-143a.
Quando o componente opcional (D) está incluído, as composições do invento que compreendem o R-143a como componente (A) e o R-134a como componente (D); podem ser usadas como substitutas do refrigerante R-502 e compreenderão preferencialmente de 20 a 60% em peso, mais preferencialmente de 35 a 60% em peso, de R-143a, de 20 a 60% em peso, mais preferencialmente de 35 a 60% em peso, de R-125, de 1 a 7% em peso, mais preferencialmente de 2 a 6% em peso, de um hidrocarboneto e de 1 a 20% em peso, mais preferencialmente de 1 a 10% em peso, de R-134a.
Quando o componente opcional (D) está incluído, as composições do invento que compreendem o R-32 como componente (A) e o R-134a como componente (D), podem também ser usadas como substitutas do refrigerante R-502 e compreenderão preferencialmente de 10 a 30% em peso, mais preferencialmente de 10 a 25% em peso, de R-32, de 30 a 80% em peso, mais preferencialmente de 35 a 75% em peso, de R-125, de 1 a 7% em peso, mais preferencialmente de 2 a 6% em peso, de um hidrocarboneto e de 9 a 50% em peso, mais preferencialmente de 13 a 45% em peso, de R-134a.
Quando o componente opcional (D) está incluído, as composições do invento que compreendem o R-32 como componente (A) e o R-134a como componente (D), podem também ser usadas como substitutas do refrigerante R-22 e compreenderão preferencialmente de 10 a 30% em peso, mais preferencialmente de 15 a 30% em peso, de R-32, de 20 a 45% em peso, mais preferencialmente de 20 a 30% em peso, de R-125, de 1 a 7% em peso, mais preferencialmente de 2 a 6% em peso, de um hidrocarboneto e de 30 a 55% em peso, mais preferencialmente de 45 a 55% em peso, de R-134a. 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 6
A composição do presente invento pode ser usada para proporcionar o desejado arrefecimento em dispositivos de transferência de calor tais como os sistemas de ar condicionado e de refrigeração de baixa temperatura, através de um método que envolve a condensação da composição e depois disso a evaporação numa relação de permuta de calor com um fluido de transferência de calor para ser arrefecida. A composição do invento pode ser empregue como substituta para o refrigerante R-22 em aplicações de ar condicionado e de refrigeração de baixa temperatura ou como substituta do R-502 em aplicações de refrigeração de baixa temperatura. O presente invento é agora ilustrado, mas não limitado, com referência aos exemplos seguintes.
Exemplos 1 a 3 e Exemplo Comparativo 1
Nos Exemplos 1 a 3, três composições do invento compreendendo difluorometano (R-32), pentafluoroetano (R-125), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) e n-pentano foram avaliadas de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar, e para determinar a capacidade do componente de n-pentano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 1 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo difluorometano, pentafluoroetano e 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
Todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas azeotrópicas, e como resultado tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar de modo a que a composição que circula à volta do sistema não possui exactamente as mesmas quantidades dos componentes constituintes que a composição que é na verdade carregada no sistema. Acredita-se que existem dois mecanismos que são os principais responsáveis para ocasionar este desvio composicional. O primeiro destes é o efeito da fracção em volume vapor/líquido, isto é, os volumes relativos de vapor e líquido em ambos os lados de alta pressão e de baixa pressão do sistema, expressos como fracção. Para um sistema de expansão directa, 0,08 (8%) do volume total do evaporador e 0,25 (25%) do volume total do condensador conterão tipicamente refrigerante líquido. O segundo mecanismo é a solubilidade diferencial dos vários componentes que constituem a composição do lubrificante do 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 7
compressor que é sujeita a factores tais como a temperatura do reservatório, a pressão do gás de sucção que passa no reservatório e a quantidade de óleo no sistema em relação à quantidade de refrigerante. Estes dois mecanismos de desvio composicional e um método detalhado para calcular a composição precisa de uma mistura circulante que resulta de uma particular mistura carregada são documentados no artigo “Composition Shifts of Zeotropic Hydrofluorocarbon Refrigerants in Service” por S. Corr et al em ASHRAE Transactions 1994, Volume 100, Parte 2, páginas 538 a 546 (referência (1)).
Em cada um dos Exemplos 1 a 3 e no Exemplo Comparativo 1, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo, de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C (O refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 1 a 3 e Exemplo Comparativo 1 são dados na Tabela 1. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 1 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW /.£= *_· 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 8
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 2. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 2 são relativos ao conhecido refrigerante de clorodifluorometano (R-22) sob as mesmas condições.
Os parâmetros de desempenho das quatro composições que estão presentes na Tabela 2, isto é, a pressão no condensador, a pressão no evaporador, a temperatura de descarga, a capacidade de refrigeração (com o que se significa a capacidade de arrefecimento conseguida por unidade de volume circulada no compressor) e o coeficiente de desempenho (COP) (o que significa a razão de capacidade de arrefecimento conseguida através da energia mecânica fornecida ao compressor) são todos parâmetros reconhecidos na arte.
As composições dos Exemplos 1 a 3 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente n-pentano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade (com o que queremos significar o peso de n-pentano dissolvido no óleo mineral dividido pelo peso total de n-pentano e óleo mineral expresso como percentagem) foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 2 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/n-pentano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/n-pentano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 1 a 3 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 1, que continha 2,0% em peso de n-pentano quando carregada e 1,5% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 6,5% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 72 cP.
Na composição do Exemplo 2, que continha 4,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,7% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 8,4% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 53 cP.
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Na composição do Exemplo 3, que continha 6,0% em peso de n-pentano quando carregada e 3,6% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 9,6% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 43 cP. TABELA 1 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 1 R-32 - 22,5% em peso R-125 - 24,5% em peso R-134a - 51,0% em peso n-pentano - 2,0% em peso R-32 - 24,0% em peso R-125 - 26,2% em peso R-134a - 48,3% em peso n-pentano -1,5% em peso Exemplo 2 R-32 - 22,1 % em peso R-125 - 24,0% em peso R-134a - 49,9% em peso n-pentano - 4,0% em peso R-32 - 23,5% em peso R-125 - 25,7% em peso R-134a - 48,0% em peso n-pentano - 2,7% em peso Exemplo 3 R-32 - 21,6% em peso R-125 - 23,5% em peso R-134a - 48,9% em peso n-pentano - 6,0% em peso R-32 - 23,0% em peso R-125 - 25,2% em peso R-134a - 48,2% em peso n-pentano - 3,6% em peso Exemplo Comparativo 1 R-32 - 23% em peso R-125 - 25% em peso R-134a - 52% em peso R-32 - 24,5% em peso R-125 - 26,8% em peso R-134a - 48,7% em peso
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jj-ssaa *>--- 10 TABELA 2 Número de Exemplo Exemplo Comparativo 1 Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Pressão do evaporador (bar) 5,2 5,1 4,99 4,87 Pressão do condensador (bar) 16,92 16,52 16,1 15,83 Temperatura de descarga (°C) 69,5 68,6 68,1 68,1 Coeficiente de desempenho relativo a R-22 0,98 0,99 1 1 Capacidade de refrigeração relativa a R-22 1,05 1,03 1,02 1
Exemplos 4 a 6 e Exemplo Comparativo 2
Nos Exemplos 4 a 6 foram avaliadas três composições do invento compreendendo difluorometano (R-32), pentafluoroetano (R-125), e n-pentano de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de n-pentano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 2 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo difluorometano e pentafluoroetano.
Tal como antes, todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas zeotrópicas, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 4 a 6 e no Exemplo Comparativo 2, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 11
(Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 4 a 6 e Exemplo Comparativo 2 são dados na Tabela 3. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 3 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 4. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 4 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 4 a 6 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente n-pentano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 4 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/n-pentano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/n-pentano resultantes, que resultavam quando as composições dos Exemplos 4 a 6 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 4, que continha 2,0% em peso de n-pentano quando carregada e 1,0% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 6,3% peso/peso e isto
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 12 gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 74 cP.
Na composição do Exemplo 5, que continha 4,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,0% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 8,1% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 55 cP.
Na composição do Exemplo 6, que continha 6,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,7% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 9,4% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 44 cP. TABELA 3 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 4 R-32 - 49% em peso R-125 - 49% em peso n-pentano - 2,0% em peso R-32 - 49,6% em peso R-125 -49,4% em peso n-pentano - 1,0% em peso Exemplo 5 R-32 - 48% em peso R-125 - 48% em peso n-pentano - 4% em peso R-32 - 49,0% em peso R-125 - 49,0% em peso n-pentano - 2,0% em peso Exemplo 6 R-32 - 47% em peso R-125 - 47% em peso n-pentano - 6% em peso R-32 - 48,6% em peso R-125 - 48,7% em peso n-pentano - 2,7% em peso Exemplo Comparativo 2 R-32 - 50% em peso R-125 - 50% em peso R-32 - 50,2% em peso R-125-49,8% em peso
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 13 ^ 0 TABELA 4 Número do Exemplu Exemplo Comparativo 2 Exemplo 4 Exemplo 5 Exemplo 6 Pressão no evaporador (bar) 8 7,81 7,6 7,4 Pressão no condensador(bar) 24,22 23,72 23,25 22,87 Temperatura de descarga (°C) 74,6 74,5 74,7 75,3 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,94 0,94 0,94 0,94 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,46 1,44 1,41 1,38
Exemplos 7 a 9 e Exemplo Comparativo 3
Nos Exemplos 7 a 9 foram avaliadas três composições do invento compreendendo pentafluoroetano (R-125), 1,1,1-trifluoroetano (R-143a), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) e n-pentano de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de n-pentano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 3 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo pentafluoroetano, 1,1,1-trifluoroetano e 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
Tal como antes, todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas zeotrópicas, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 7 a 9 e no Exemplo Comparativo 3, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 14
(Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 7 a 9 e Exemplo Comparativo 3 são dados na Tabela 5. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 5 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 6. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 6 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 7 a 9 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente n-pentano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 6 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/n-pentano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/n-pentano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 7 a 9 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 7, que continha 2,0% em peso de n-pentano quando carregada e 1,1% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 6,7% peso/peso e isto
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 15 gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 69 cP.
Na composição do Exemplo 8, que continha 4,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,1% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 8,6% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 53 cP.
Na composição do Exemplo 9, que continha 6,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,8% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 9,8% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 43 cP. TABELA 5 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 7 R-125 - 43,1% em peso R- 143a - 51,0% em peso R-134a - 3,9% em peso n-pentano - 2,0% em peso R-125 - 43,6% em peso R-143a - 51,7% em peso R-134a - 3,5% em peso n-pentano -1,1% em peso Exemplo 8 R-125 - 42,25% em peso R- 143a -49,9% em peso R-134a - 3,85% em peso n-pentano - 4,0% em peso R-125 - 43,3% em peso R-143a - 51,1% em peso R-134a - 3,6% em peso n-pentano - 2,1% em peso Exemplo 9 R-125 - 41,35% em peso R-143a - 48,9% em peso R-134a - 3,75% em peso n-pentano - 6,0% em peso R-125 - 42,9% em peso R-143a - 50,8% em peso R-134a - 3,6% em peso n-pentano - 2,8% em peso Exemplo Comparativo 3 R-125 - 44,0% em peso R-143a - 52,0% em peso R-134a - 4,0% em peso R-125 - 44,2% em peso R-143a - 52,2% em peso R-134a - 3,5% em peso 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ g) A? m
16 TABELA 6 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 3 Exemplo 7 Exemplo 8 Exemplo 9 Pressão no evaporador (bar) 6,15 5,97 5,79 5,62 Pressão no condensador (bar) 18,48 18,02 17,61 17,31 Temperatura de descarga (°C) 58 58,1 58,6 59,3 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,92 0,93 0,94 0,93 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,05 1,03 1,01 0,99
Exemplos 10 a 12 e Exemplo Comparativo 4
Nos Exemplos 10 a 12 foram avaliadas três composições do invento compreendendo pentafluoroetano (R-125), 1,1,1-trifluoroetano (R-143a), e n-pentano de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de n-pentano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 4 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo pentafluoroetano e 1,1,1-trifluoroetano.
Tal como antes, nenhuma das composições ensaiadas são verdadeiros azeótropos, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 10 a 12 e no Exemplo Comparativo 4, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 17 (Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 10 a 12 e Exemplo Comparativo 4 são dados na Tabela 7. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 7 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 8. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 8 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 10 a 12 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente n-pentano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 8 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/n-pentano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/n-pentano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 10 a 12 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 10, que continha 2,0% em peso de n-pentano quando carregada e 1,1% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 6,7% peso/peso e isto
86 440 EP 0 772 659/PT é' <* gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 69 cP.
Na composição do Exemplo 11, que continha 4,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,0% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 8,5% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 52 cP.
Na composição do Exemplo 12, que continha 6,0% em peso de n-pentano quando carregada e 2,7% em peso de n-pentano quando circulava no sistema, a solubilidade do n-pentano no óleo mineral ISO 32 foi de 9,7% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/n-pentano possuindo uma viscosidade a 0°C de 43 cP. TABELA 7 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 10 R-125 - 49% em peso R-143a - 49% em peso n-pentano - 2% em peso R-125 - 49,5% em peso R-143a - 49,4% em peso n-pentano - 1,0% em peso Exemplo 11 R-125 - 48% em peso R-143a - 48% em peso n-pentano - 4% em peso R-125 - 49,0% em peso R-143a -49,0% em peso n-pentano - 2,0% em peso Exemplo 12 R-125 - 47% em peso R-143a - 47% em peso n-pentano - 6% em peso R-125 - 48,6% em peso R-143a - 48,7% em peso n-pentano - 2,7% em peso Exemplo Comparativo 4 R-125 - 50% em peso R-143a - 50% em peso R-125 - 50% em peso R-143a - 50% em peso
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 19 TABELA 8 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 3 Exemplo 10 Exemplo 11 Exemplo 12 Pressão no evaporador (bar) 6,29 6,11 5,92 5,75 Pressão no condensador (bar) 18,78 18,32 17,92 17,6 Temperatura de descarga (°C) 58,1 58,2 58,8 59,4 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,92 0,93 0,93 0,93 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,06 1,05 1,03 1,01
Exemplos 13 a 15 e Exemplo Comparativo 5
Nos Exemplos 13 a 15 foram avaliadas três composições do invento compreendendo difluorometano (R-22), pentafluoroetano (R-125), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) e propano (R-290) de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de propano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 5 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo difluorometano, pentafluoroetano, e 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
Tal como antes, todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas zeotrópicas, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 13 a 15 e no Exemplo Comparativo 5, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 20
(O refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 13 a 15 e Exemplo Comparativo 5 são dados na Tabela 9. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 9 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 10. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 10 são relativos aos refrigerantes de clorodifluorometano (R-22) conhecidos sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 13 a 15 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente propano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade (com o que se significa o peso de propano dissolvido no óleo mineral dividido pelo peso total de propano e óleo mineral expressa como uma percentagem) foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 10 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/propano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/propano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 13 a 15 são combinadas com o lubrificante de óleo minerai ISO 32.
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 21
Na composição do Exemplo 13, que continha 2,0% em peso de propano quando carregada e 1,8% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 1,2% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 188 cP.
Na composição do Exemplo 14, que continha 4,0% em peso de propano quando carregada e 3,8% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 2,0% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 168 cP.
Na composição do Exemplo 15, que continha 6,0% em peso de propano quando carregada e 5,9% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 2,8% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 140 cP. TABELA 9 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 13 R-32 - 22,5% em peso R-125 - 24,5% em peso R-134a - 51,0% em peso R-290 - 2,0% em peso R-32 - 24,1% em peso R-125 - 26,3% em peso R-134a - 47,8% em peso R-290 - 1,8% em peso Exemplo 14 R-32 - 22,1% em peso R-125 - 24,0% em peso R-134a - 49,9% em peso R-290 - 4,0% em peso R-32 - 23,7% em peso R-125 - 25,8% em peso R-134a - 46,6% em peso R-290 - 3,8% em peso Exemplo 15 R-32 - 21,6% em peso R-125 - 23,5% em peso R-134a - 48,9% em peso R-290 - 6,0% em peso R-32 - 23,2% em peso R-125 - 25,3% em peso R-134a - 45,6% em peso R-290 - 5,9% em peso Exemplo Comparativo 5 R-32 - 23% em peso R-125 - 25% em peso R-134a - 52% em peso R-32 - 24,5% em peso R-125 - 26,8% em peso R-134a - 48,7% em peso
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ TABELA 10 22 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 5 Exemplo 13 Exemplo 14 Exemplo 15 Pressão no evaporador (bar) 5,2 5,43 5,68 5,91 Pressão no condensador (bar) 16,92 17,34 17,77 18,13 Temperatura de descarga (°C) 69,5 69,3 69,1 68,7 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,98 0,99 1 1,1 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,05 1,08 1,12 1,15
Exemplos 16 a 18 e Exemplo Comparativo 6
Nos Exemplos 16 a 18 foram avaliadas três composições do invento compreendendo difluorometano (R-22), pentafluoroetano (R-125) e propano (R-290), de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de propano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 6 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo difluorometano e pentafluoroetano.
Tal como antes, todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas zeotrópicas, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 16 a 18 e no Exemplo Comparativo 6, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 23 (Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 16 a 18 e Exemplo Comparativo 5 são dados na Tabela 11. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 11 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 12. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 12 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 16 a 18 foram então sujeitas a mais avaliação, de modo a determinar a solubilidade do componente propano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 12 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/propano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/propano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 16 a 18 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 16, que continha 2,0% em peso de propano quando carregada e 1,8% em peso de propano quando circulava no sistema, a
8fi 44Π
EP Ο 772 659/PT 24 solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 1,3% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 187 cP.
Na composição do Exemplo 17, que continha 4,0% em peso de propano quando carregada e 3,6% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 2,3% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 157 cP.
Na composição do Exemplo 18, que continha 6,0% em peso de propano quando carregada e 5,6% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 3,2% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 130 cP. TABELA 11 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 16 R-32 - 49% em peso R-125 - 49% em peso R-290 - 2% em peso R-32 - 49,2% em peso R-125 - 48,9% em peso R-290 - 1,8% em peso Exemplo 17 R-32 - 48% em peso R-125 - 48% em peso R-290 - 4% em peso R-32 - 48,3% em peso R-125 - 48,0% em peso R-290 - 3,6% em peso Exemplo 18 R-32 - 47% em peso R-125 - 47% em peso R-290 - 6% em peso R-32 - 47,4% em peso R-125 - 47,1% em peso R-290 - 5,6% em peso Exemplo Comparativo 6 R-32 - 50% em peso R-125 - 50% em peso R-32 - 50,2% em peso R-125 - 49,8% em peso 25 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ TABELA 12 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 5 Exemplo 13 Exemplo 14 Exemplo 15 Pressão no evaporador (bar) 8 8,2 8,38 8,54 Pressão no condensador (bar) 24,22 24,4 24,56 24,67 Temperatura de descarga (°C) 74,6 73,7 73 72,1 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,94 0,95 0,96 0,97 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,46 1,49 1,51 1,53
Exemplos 19 a 21 e Exemplo Comparativo 7
Nos Exemplos 19 a 21 foram avaliadas três composições do invento compreendendo pentafluoroetano (R-125), 1,1,1-trifluoroetano (R-143a), 1,1,1,2-tetrafuoroetano (R-134a) e propano (R-290) de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de propano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 7 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo pentafluoroetano, 1,1,1-trifluoroetano e 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
Tal como antes, todas as composições ensaiadas são não azeotrópicas ou misturas zeotrópicas, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 19 a 21 e no Exemplo Comparativo 7, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C ΕΡ Ο 772 659/ΡΤ 26 (Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 19 a 21 e Exemplo Comparativo 7 são dados na Tabela 13. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 13 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 14. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 14 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 19 a 21 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente propano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 14 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/propano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/propano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 19 a 21 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 19, que continha 2,0% em peso de propano quando carregada e 1,7% em peso de propano quando circulava no sistema, a
86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 27 solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 1,4% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 186 cP.
Na composição do Exemplo 20, que continha 4,0% em peso de propano quando carregada e 3,6% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 2,3% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 157 cP.
Na composição do Exemplo 21, que continha 6,0% em peso de propano quando carregada e 5,5% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 3,3% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 131 cP. TABELA 13 NÚMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 19 R-125-43,1% em peso R-143a - 51,0% em peso R-134a - 3,9% em peso R-290 - 2,0% em peso R-125 - 43,4% em peso R-143a - 51,4% em peso R-134a - 3,5% em peso R-290 - 1,7% em peso Exemplo 20 R-125 - 42,25% em peso R-143a - 49,9% em peso R-134a - 3,85% em peso R- 290 - 4,0% em peso R-125 - 42,7% em peso R-143a - 50,3% em peso R-134a - 3,4% em peso R-290 - 3,6% em peso Exemplo 21 R-125 - 41,35% em peso R-143a - 48,9% em peso R-134a - 3,75% em peso R-290 - 6,0% em peso R-125 - 41,8% em peso R-143a - 49,4% em peso R-134a - 3,3% em peso R-290 - 5,5% em peso Exemplo Comparativo 7 R-125 - 44% em peso R-143a - 52% em peso R-134a - 4% em peso R-125 - 44,2% em peso R-143a - 52,2% em peso R-134a - 3,5% em peso 28 ΕΡ Ο 772 659/ΡΤ TABELA 14 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 7 Exemplo 19 Exemplo 20 Exemplo 21 Pressão no evaporador (bar) 6,15 6,32 6,58 6,63 Pressão no condensador (bar) 18,48 18,58 18,66 18,72 Temperatura de descarga (°C) 58 57,8 57,5 57 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,92 0,94 0,96 0,97 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,05 1,07 1.1 1,12
Exemplos 22 a 24 e Exemplo Comparativo 8
Nos Exemplos 22 a 24 foram avaliadas três composições do invento compreendendo pentafluoroetano (R-125), 1,1,1-trifluoroetano (R-143a), e propano (R-290) de modo a determinar o seu desempenho num ciclo de refrigeração do tipo existente num sistema de condicionamento de ar e para determinar a capacidade do componente de propano de permitir que os lubrificantes à base de óleos minerais fossem usados em combinação com tais composições. No Exemplo Comparativo 8 foi avaliado o desempenho de uma composição compreendendo pentafluoroetano e 1,1,1-trifluoroetano.
Tal como antes, nenhuma das composições ensaiadas é um verdadeiro azeótropo, de modo a que tende a surgir um ligeiro desvio composicional na operação dos sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar. Em consequência, em cada um dos Exemplos 22 a 24 e no Exemplo Comparativo 8, a avaliação foi efectuada na composição circulante que foi calculada a partir da composição carregada usando as condições dadas abaixo de acordo com o método descrito na referência (1).
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Fracção de volume de líquido no evaporador: 0,08
Fracção de volume de líquido no condensador: 0,25
Peso da carga de óleo/peso da carga de refrigerante: 0,20
Temperatura do óleo no reservatório: 70°C 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ
29 (Ο refrigerante circulante passa sobre o reservatório de óleo com uma pressão de sucção que é tomada como sendo a pressão do evaporador sob as condições anteriores.) A composição carregada e a composição circulante para cada um dos Exemplos 22 a 24 e Exemplo Comparativo 8 são dados na Tabela 15. O desempenho das quatro composições circulantes listadas na Tabela 15 num ciclo de refrigeração do tipo que existe num sistema de condicionamento de ar foi então investigado usando técnicas de análise de ciclo de refrigeração correntes. As condições operacionais seguintes foram usadas na análise de ciclo.
Temperatura média do evaporador: 0°C
Temperatura média do condensador: 45°C
Quantidade de sobreaquecimento: 15°C
Quantidade de subarrefecimento: 10°C
Eficiência isentrópica do compressor: 100%
Capacidade de arrefecimento: 1 kW
Os resultados da análise do desempenho das quatro composições no ciclo de condicionamento de ar usando estas condições de operação são dadas na Tabela 16. Os resultados do coeficiente de desempenho (COP) e a capacidade de refrigeração na Tabela 16 são relativos ao refrigerante de clorodifluorometano (R-22) conhecido sob as mesmas condições.
As composições dos Exemplos 22 a 24 foram então sujeitas a mais avaliação de modo a determinar a solubilidade do componente propano que contêm num óleo lubrificante mineral ISO 32. Para cada Exemplo, a solubilidade foi calculada da maneira corrente à temperatura média do evaporador de 0°C a partir das pressões no evaporador dadas na Tabela 16 e das propriedades de equilíbrio vapor/líquido (VLE) da mistura óleo mineral/propano. As solubilidades calculadas foram então usadas para determinar as viscosidades (a 0°C) das misturas óleo mineral/propano resultantes que resultavam quando as composições dos Exemplos 22 a 24 são combinadas com o lubrificante de óleo mineral ISO 32.
Na composição do Exemplo 22, que continha 2,0% em peso de propano quando carregada e 1,7% em peso de propano quando circulava no sistema, a 86 440 t; ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 30 solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 1,4% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 186 cP.
Na composição do Exemplo 23, que continha 4,0% em peso de propano quando carregada e 3,6% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 2,3% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 157 cP.
Na composição do Exemplo 24, que continha 6,0% em peso de propano quando carregada e 5,5% em peso de propano quando circulava no sistema, a solubilidade do propano no óleo mineral ISO 32 foi de 3,2% peso/peso e isto gerava uma mistura de óleo mineral/propano possuindo uma viscosidade a 0°C de 130 cP. TABELA 15 NUMERO DO EXEMPLO COMPOSIÇÃO CARREGADA COMPOSIÇÃO CIRCULANTE Exemplo 22 R-125 - 49% em peso R-143a - 49% em peso R-290 - 2% em peso R-125 -49,2% em peso R-143a - 49,1 % em peso R-290 - 1,7% em peso Exemplo 23 R-125 - 48% em peso R-143a - 48% em peso R-290 - 4% em peso R-125 - 48,2% em peso R-143a - 48,2% em peso R-290 - 3,6% em peso Exemplo 24 R-125 - 47% em peso R-143a - 47% em peso R-290 - 6% em peso R-125 - 47,3% em peso R-143a - 47,2% em peso R-290 - 5,5% em peso Exemplo Comparativo 8 R-125-50%em peso R-143a - 50% em peso R-125 - 50% em peso R-143a - 50% em peso 31 86 ΊΊΟ ΕΡ 0 772 659/ΡΤ TABELA 16 Número do Exemplo Exemplo Comparativo 8 Exemplo 22 Exemplo 23 Exemplo 24 Pressão no evaporador (bar) 6,29 6,45 6,6 6,74 Pressão no condensador (bar) 18,78 18,84 18,88 18,9 Temperatura de descarga (°C) 58,1 57,9 57,4 57,1 Coeficiente de desempenho em relação a R-22 0,92 0,93 0,95 0,97 Capacidade de refrigeração em relação a R-22 1,06 1,09 1,11 1,13 A viscosidade do óleo mineral ISO 32 a 0°C é de 300 cP, e deste modo toma-se aparente dos Exemplos anteriores que ambos o n-pentano e o propano reduzem substancialmente a viscosidade do óleo mineral. Em ambos os sistemas de refrigeração e de ar condicionado é importante que a viscosidade do lubrificante no evaporador e na linha de sucção seja suficientemente baixa para permitir o retorno do lubrificante ao compressor. Uma vez que o n-pentano contido nas composições dos Exemplos 1 a 12 e o propano contido nas composições dos Exemplos 13 a 24 reduzem a viscosidade do lubrificante de óleo mineral com o tipo de temperaturas que tipicamente existem num evaporador e numa linha de sucção, isto deve facilitar o retorno desse lubrificante ao compressor e pode permitir que tais lubrificantes sejam usados em combinação com as composições do invento.
Lisboa, &3Í: _·/$
Por INEOS FLUOR HOLDINGS LIMITED - O AGENTE OFICIAL -
Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Rua d&t Flores, 74-4.° 1500495 LISBOA
Claims (20)
- ΕΡ Ο 772 659/ΡΤ 1/3REIVINDICAÇÕES 1. Composição que consiste essencialmente em: (A) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado a partir de difluorometano e 1.1.1- trifluoroetano; (B) pentafluoroetano; e (C) pentano.
- 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (A) é difluorometano.
- 3. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (A) é 1.1.1- trifluoroetano.
- 4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, que compreende de 10 a 70% em peso do componente (A), de 10 a 80% em peso do componente (B) e de 1 a 10% em peso do componente (C).
- 5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, que compreende de 20 a 60% em peso do componente (A), de 20 a 60% em peso do componente (B) e de 1 a 7% em peso do componente (C).
- 6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, que compreende de 35 a 60% em peso do componente (A), de 35 a 60% em peso do componente (B) e de 2 a 6% em peso do componente (C).
- 7. Composição que compreende: (A) pelo menos um hidrofluorocarboneto seleccionado a partir de difluorometano e 1.1.1- trifluoroetano; (B) pentafluoroetano; (C) pelo menos um hidrocarboneto possuindo de 2 a 6 átomos de carbono; e (D) 1,1,1,2-tetrafluoroetano, com a condição do componente (C) ser pentano quando o componente A for difluorometano. ΕΡ Ο 772 659/ΡΤ 2/3
- 8. Composição de acordo com a reivindicação 7, em que o componente (A) é difluorometano
- 9. Composição de acordo com reivindicação 7, em que o componente (A) é 1,1,1-trifluoroetano.
- 10. Composição de acordo com reivindicação 9, em que o componente (A) é pelo menos um hidrocarboneto seleccionado de propano e pentano.
- 11. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, que compreende de 10 a 70% em peso do componente (A), de 10 a 80% em peso do componente (B), de 1 a 10% em peso do componente (C) e de 1 a 60% em peso do componente (D).
- 12. Composição que compreende de 10 a 30% em peso de difluorometano, de 30 a 80% em peso de pentafluoroetano, de 1 a 7% em peso de propano, e de 9 a 50% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 13. Composição de acordo com a reivindicação 12, que compreende de 10 a 25% em peso de difluorometano, de 35 a 75% em peso de pentafluoroetano, de 2 a 6% em peso de propano e de 13 a 45% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 14. Composição que compreende de 10 a 30% em peso de difluorometano, de 20 a 45% em peso de pentafluoroetano, de 1 a 7% em peso de propano e de 30 a 55% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 15. Composição de acordo com a reivindicação 14, que compreende de 15 a 30% em peso de difluorometano, de 20 a 30% em peso de pentafluoroetano, de 2 a 6% em peso de propano e de 45 a 55% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 16. Composição de acordo com a reivindicação 9, que compreende de 20 a 60% em peso de 1,1,1-trifluoroetano, de 20 a 60% em peso de pentafluoroetano, de 1 a 7% em peso de hidrocarboneto(s) e de 1 a 20% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 17. Composição de acordo com a reivindicação 16, que compreende de 35 a 60% em peso de 1,1,1-trifluoroetano, de 35 a 60% em peso de pentafluoroetano, de 86 440 ΕΡ 0 772 659/ΡΤ 3/3 2 a 6% em peso de hidrocarboneto(s) e de 1 a 10% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.
- 18. Sistema de refrigeração ou de ar condicionado que contém uma composição refrigerante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17.
- 19. Utilização num sistema de refrigeração ou de ar condicionado de uma composição refrigerante de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17.
- 20. Método para proporcionar arrefecimento que compreende a condensação de uma composição refrigerante de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, e posterior evaporação da mesma numa relação de permuta de calor com o fluido a ser arrefecido. Lisboa, Por INEOS FLUOR HOLDINGS LIMITED - O AGENTE OFICIAL -Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERRE1RA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4,® 1200-195 LISBOA Ír^ua cas 1200
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