RU2258729C1 - Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем - Google Patents
Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258729C1 RU2258729C1 RU2004109263/04A RU2004109263A RU2258729C1 RU 2258729 C1 RU2258729 C1 RU 2258729C1 RU 2004109263/04 A RU2004109263/04 A RU 2004109263/04A RU 2004109263 A RU2004109263 A RU 2004109263A RU 2258729 C1 RU2258729 C1 RU 2258729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mol
- refrigerant
- pentane
- alkane
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
- C09K5/042—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising compounds containing carbon and hydrogen only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
- C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
- C09K5/045—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/006—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
- C09K2205/10—Components
- C09K2205/12—Hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
- C09K2205/24—Only one single fluoro component present
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в качестве хладагента в низкотемпературных рефрижераторных системах преимущественно в одноконтурных системах с одноступенчатым компрессором. Многокомпонентный хладагент содержит в следующем соотношении компонентов, мол.: 0,30-0,60 низкокипящего компонента - метана, 0,10-0,70 среднекипящего компонента, такого как тетрафторметан, трифторметан, октафторпропан и окафторциклобутан, а также 0,05- 0,30 высококипящего компонента - алкана, в качестве которого используются такие вещества, как нормальный пентан, изопентан, нормальный гексан, либо их бинарные смеси. Данный хладагент позволяет повысить удельную холодопроизводительность и энергетическую эффективность одноконтурной холодильной системы в температурном диапазоне от -120 0С до -80 0С при одновременном увеличении срока службы такой системы. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в качестве хладагента в низкотемпературных рефрижераторных системах преимущественно в одноконтурных системах с одноступенчатым компрессором.
Такие одноконтурные системы, использующие многокомпонентные хладагенты, имеют значительные преимущества перед традиционными каскадными системами при температурах охлаждения ниже -80°С (см. Podtcherniaev О., Boiarski M., Lunin A. Comparative Performance of Two-Stage Cascade and Mixed Refrigerant Systems in Temperature Range from -100°C to -70°C; 9th Int. Refrigeration and AC Conf., Purdue, 2002, Paper R18-3) [1].
В холодильной технике известны многокомпонентные хладагенты в виде рабочих смесей, например смесь, содержащая трифторметан R23, октафторциклобутан RC318, октафторпропан R218, пропан и изобутан (см. патент РФ №2161637) [2]. Наиболее низкокипящий компонент этой смеси - трифторметан - имеет температуру нормального кипения -81°С, что не позволяет создать одноконтурную систему охлаждения с положительным давлением всасывания на уровень ниже -80°С. Это является главным недостатком известного хладагента [2 ].
Известен многокомпонентный хладагент, содержащий пентафторэтан R125 (15-70 мол.%), гептафторпропан R227 (20-70 мол.%) и одно из соединений, выбранных из группы, содержащей пропан, бутан, изобутан, октафторциклобутан RC318 (1-20 мол.%). Такая смесь описана в патенте РФ №2135541 [3]. В этой рабочей смеси низкокипящим компонентом является пентафторэтан с температурой нормального кипения -48°С, что препятствует использованию этого хладагента в низкотемпературных системах.
Наиболее близким к предлагаемому решению является многокомпонентный озонобезопасный хладагент, содержащий, по крайней мере, одно соединение из ряда: трифторметан, октафторциклобутан, в количестве 55-87 об.% и в качестве смеси углеводородов - бытовой газ в количестве 13-45 об.%, имеющий состав, об. %: пропан - 40; изобутан - 40; пропилен - 18 и в качестве примеси метан и этан - 2 (см. опубликованную заявку на изобретение РФ №2000110320) [4]. Недостатком этого хладагента является очень малая удельная холодопроизводительность и термодинамическая эффективность, большие габариты компрессора и соответственно высокая начальная стоимость холодильной системы, сочетающаяся с высокими эксплуатационными расходами, вызванными весьма значительным потреблением электроэнергии.
Принцип работы одноконтурной холодильной системы с серийным одноступенчатым компрессором и расчет эффективности работы такой системы иллюстрируются прилагаемыми фиг.1 и фиг.2.
Фиг.1. Принципиальная схема одноконтурного низкотемпературного цикла, работающего на многокомпонентном рабочем теле.
Фиг.2. График соотношения холодопроизводительности и тепловой нагрузки.
На фиг.1 показаны основные элементы одноконтурного низкотемпературного цикла со смесевым хладагентом. К таким элементам относятся:
1 - компрессор
2 - конденсатор
3 - регенеративный теплообменник
4 - дроссель
5 - испаритель.
На фиг.2 показано, как соотносятся между собой тепловая нагрузка и холодопроизводительность при распределении по температурам.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении удельной холодопроизводительности и энергетической эффективности одноконтурной холодильной системы с серийным одноступенчатым компрессором в температурном диапазоне -120°С...-80°С при одновременном увеличении срока службы такой системы.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что многокомпонентный хладагент (рабочая смесь) содержит низкокипящий компонент - метан, группу среднекипящих компонентов, таких как тетрафторметан, трифторметан, октафторпропан и окафторциклобутан, а также высококипящий компонент - алкан, в качестве которого используются, например, такие вещества, как нормальный пентан, изопентан, нормальный гексан, либо их бинарные смеси в следующем соотношении компонентов, мол.:
Низкокипящий компонент | 0,30...0,60 |
Среднекипящие компоненты | 0,10...0,70 |
Высококипящий компонент | 0,05...0,30 |
Компьютерное моделирование и проведенные эксперименты позволили эмпирически выявить наиболее оптимальные сочетания веществ в составе хладагента, обеспечивающие существенное повышение холодопроизводительности системы и ее высокую эффективность при рабочих температурах в диапазоне от -120°С до -80°С. При этом, по сравнению с прототипом метан использовался не как малозначащая примесь, а служил в качестве основного углеводородного компонента. В качестве фторуглеводородов в смесь было введено, по крайней мере, по одному веществу из группы «тетрафторметан, трифторметан»; а также по одному веществу из группы «октафторпропан, октафторциклобутан». В многокомпонентный хладагент был также введен, по крайней мере, один алкан с числом атома углерода 5-6. Таким образом, при содержании метана в составе рабочей смеси 30-60 мол.% и содержании алкана 5-30 мол.% предпочтение было отдано трем наиболее эффективным хладагентам, в которых в качестве алкана использовались следующие компоненты:
Вариант 1 - алкан в виде смеси «нормальный пентан - изо-пентан».
Вариант 2 - алкан в виде смеси «нормальный пентан - нормальный гексан».
Вариант 3 - алкан в виде смеси «изопентан - нормальный гексан».
Наилучшие показатели энергетической эффективности зафиксированы при следующих соотношениях основных компонентов рабочей смеси, мол.%:
метан | от 30 до 60 |
тетрафторэтан | от 5 до 40 |
октафторциклобутан | от 5 до 30 |
изо-пентан | от 10 до 30 |
и
метан | от 30 до 60 |
тетрафторэтан | от 5 до 40 |
октафторпропан | от 5 до 30 |
н-пентан | от 5 до 30 |
В таблице 1 для сравнения приведены значения удельной холодопроизводительности, эксергетического КПД блока охлаждения, давлений в конденсаторе и испарителе одноконтурной холодильной установки, работающей на хладагенте-прототипе, и новых, предлагаемых нами хладагентах (варианты 1, 2, 3) в условиях, характерных для низкотемпературных рефрижераторов: температура охлаждения -100°С, температура окружающей среды + 30°С, минимальная разность температур в противоточном теплообменнике Δ=3°С.
Удельная холодопроизводительность, отнесенная к плотности на входе в компрессор, предлагаемых хладагентов по вариантам 1, 2, 3, более чем в два раза превышает холодопроизводительность прототипа, а КПД цикла при работе на этих рабочих веществах более, чем в 1,5 раза выше, чем при работе на прототипе [4]. КПД цикла определяется как отношение холодопроизводительности системы к работе изоэнтропного компрессора.
Claims (6)
1. Многокомпонентный озонобезопасный хладагент для замораживания в диапазоне температур от -120 до -80°С, содержащий углеводороды и предельные фторуглеводороды, отличающийся тем, что в качестве углеводородов выбраны метан и, по крайней мере, один алкан с числом атома углерода 5-6, а в качестве фторуглеводородов, по крайней мере, по одному веществу из группы тетрафторметан, трифторметан и из группы октафторпропан, октафторциклобутан; при содержании метана в составе рабочей смеси от 30 до 60 мол.% и содержании алкана от 5 до 30 мол.%.
2. Хладагент по п.1, отличающийся тем, что в качестве алкана содержит смесь нормальный пентан - изо-пентан.
3. Хладагент по п.1, отличающийся тем, что в качестве алкана содержит смесь нормальный пентан - нормальный гексан.
4. Хладагент по п.1, отличающийся тем, что в качестве алкана содержит смесь изо-пентан - нормальный гексан.
5. Хладагент по п.1, отличающийся тем, что содержит компоненты в следующих соотношениях, мол.%:
6. Хладагент по п.1, отличающийся тем, что содержит компоненты в следующих соотношениях, мол.%:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004109263/04A RU2258729C1 (ru) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем |
KR1020050023866A KR100688937B1 (ko) | 2004-03-30 | 2005-03-22 | 저온 동결용 다성분 냉매 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004109263/04A RU2258729C1 (ru) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2258729C1 true RU2258729C1 (ru) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004109263/04A RU2258729C1 (ru) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100688937B1 (ru) |
RU (1) | RU2258729C1 (ru) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08165465A (ja) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 冷媒組成物及び冷凍装置 |
US6327866B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-12-11 | Praxair Technology, Inc. | Food freezing method using a multicomponent refrigerant |
JP2003013050A (ja) | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Nihon Freezer Kk | 3成分系超低温用冷媒 |
CN1324276C (zh) | 2002-09-18 | 2007-07-04 | 赫力思科技公司 | 具有可喷射液体的涡旋式压缩机的深度低温的制冷系统 |
-
2004
- 2004-03-30 RU RU2004109263/04A patent/RU2258729C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-03-22 KR KR1020050023866A patent/KR100688937B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060044579A (ko) | 2006-05-16 |
KR100688937B1 (ko) | 2007-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2073058C1 (ru) | Озонобезопасная рабочая смесь | |
Devotta et al. | Alternatives to HCFC-22 for air conditioners | |
CN1240976C (zh) | 采用三成分混合制冷剂的热泵装置 | |
US4983312A (en) | Refrigerants | |
US4957652A (en) | Refrigerants | |
Kabul et al. | Performance and exergetic analysis of vapor compression refrigeration system with an internal heat exchanger using a hydrocarbon, isobutane (R600a) | |
CN1292217C (zh) | 非共沸点混合冷媒,冷冻循环以及冷冻装置 | |
CN1789367A (zh) | 适用于单机蒸气压缩式制冷装置制取双温的多元混和工质 | |
CN110684509B (zh) | 一种环保混合制冷剂及换热系统 | |
JPH04323294A (ja) | 熱伝達用流体 | |
JPH01108291A (ja) | 冷媒 | |
CN110511726B (zh) | 一种最低温度可达-150℃的混合制冷剂配方 | |
CN1810914A (zh) | 适用于分凝式热泵循环系统的多元混合工质 | |
Mota-Babiloni et al. | Ternary refrigerant blends for ultra-low temperature refrigeration | |
Dalkilic | Theoretical analysis on the prediction of performance coefficient of two-stage cascade refrigeration system using various alternative refrigerants | |
JPH07503741A (ja) | 冷媒として有用な組成物 | |
CN112195015B (zh) | 混合制冷剂及制冷系统 | |
RU2258729C1 (ru) | Хладагент для низкотемпературных рефрижераторных систем | |
JPH075880B2 (ja) | 冷 媒 | |
CN1793276A (zh) | 一种用于中低温制冷系统的环保型制冷剂 | |
JP2867932B2 (ja) | 冷 媒 | |
Bolaji et al. | Thermodynamic analysis of performance of vapour compression refrigeration system working with R290 and R600a mixtures | |
JPH01103689A (ja) | 冷媒 | |
JPH09208941A (ja) | 作動流体 | |
JPS6312512B2 (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160331 |