CN1123618C - 一种制冷剂 - Google Patents
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Abstract
一种制冷剂，涉及一种空调、热泵和制冷系统中替代R22或R502的制冷剂。该制冷剂除含有二氟甲烷和1，1，1，2-四氟乙烷两种组份外，还含有1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。该制冷剂不破坏臭氧层，具有良好的热工性能和热工参数。与现有的替代物相比，其环境性能更好，其温室效应(GWP值)较小，因而可长期替代R22或R502，不需改动现有设备中的主要部件和生产线，可直接充灌。
Description
本发明涉及一种制冷剂，尤其涉及一种用于空调、热泵及制冷系统中替代R22或R502的绿色长期性制冷剂。
现有技术中，作为空调、热泵、制冷系统和低温制冷系统中的制冷剂，长期以来大都使用R22或R502。1974年经研究发现它对大气臭氧层有破坏作用，并有温室效应。为此，国际上已决定发展中国家(含我国)对R502从2005年、R22从2020年起将基本禁用。
目前，国际上作为替代R22的制冷剂主要有R407C，R410A。R407C是由HFC-32、HFC-125和HFC-134a三种组份组成的；R410A是由HFC-32和HFC-125组成的。此外还有一种是由HFC-32和HFC-134a组成的。但R407C的COP比R22低10％左右；而R410A的COP低13％左右，并且单位容积制冷量增大约40％，压缩机必须作重新设计，特别是压力增大很多。如冷凝压力比R22提高了60％左右，系统与管路也必须重新设计。HFC-32/134a的COP比R22低7％左右，特别是在恶劣工况下具有可燃性。这三种替代物虽均不破坏臭氧层，但前两种温室效应还较大(R410A的GWP为1900，R407C为1600)。
国际上作为长期替代R502的制冷剂主要有R404A和R507。前者的COP比R502低15％左右，而后者的COP更低，约低了17％左右，所以均不甚理想。
本发明的目的和任务在于研究开发一种环境性能更好，即可长期替代R22或R502、而且温室效应(GWP值)更低的制冷剂，使其基本不需改动现有设备中的主要部件，并具有更为优良的热工性能和热工参数。
本发明的目的和任务是通过以下技术方案实现的：该制冷剂含有HFC-32和HFC-134a两种组份，其特征是还含有FC-1311和HFC-152a两种组份，其各组份的含量(重量百分比)分别为：
HFC-32 10-40％
HFC-134a 40-70％
FC-1311 5-40％
HFC-152a 0-10％上述制冷剂各组份的含量(重量百分比)可分别变为：
HFC-32 20-40％
HFC-134a 45-55％
FC-1311 15-35％
HFC-152a 0-10％或为： HFC-32 20-40％
HFC-134a 40-50％
FC-1311 5-20％
HFC-152a 5-10％
本发明的另一种制冷剂，含有HFC-32和HFC-134a两种组份，其特征是还含有HFC-227ea组份，其各组份的含量(重量百分比)分别为：
HFC-32 10-40％
HFC-134a 40-70％
HFC-227ea 5-30％
上述制冷剂中四种组份的含量(重量百分比)可分别变为：
HFC-32 20-35％
HFC-134a 50-70％
HFC-227ea 5-20％
本发明所述的制冷剂，其制备方法是将上述各组分按其相应的配比(重量百分比)在常温下进行物理混合即可。
上述组份中的HFC-32，即称为二氟甲烷，其分子式为CH2F2，分子量为52.02，正常沸点为-51.7℃，临界温度为78.2℃，临界压力为5.8Mpa。
HFC-134a亦称1，1，1，2-四氟乙烷，其分子式为CH2FCF3，，分子量为102.03，正常沸点是-26.1℃，临界温度为101.1℃，临界压力为4.06MPa。
FC-1311亦称三氟碘甲烷，其分子式为CF3I，分子量为195.91，正常沸点为-22.5℃，临界温度为121.9℃，临界压力为4.04MPa。
HFC-152a，亦称1，1-二氟乙烷，其分子式为CH3CHF2，分子量为66.05，正常沸点为-24℃，临界温度为96.8℃，临界压力为4.25Mpa。
HFC-227ea，亦称1，1，1，2，3，3，3，-七氟丙烷，其分子式为CH3CHFCF3，分子量为170.03，正常沸点为-18.3℃，临界温度为103.5℃，临界压力为2.95MPa。
用以下非限定性实施例对本发明的制冷剂作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点的理解，而不作为对本发明的限定，本发明的保护范围由权利要求书来限定。
实施例1：
取30％的HFC-32，35％的HFC-134a和35％的FC-1311，将这三种组份在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：
取40％的HFC-32，45％的HFC-134a，5％的FC-1311和10％的HFC-152a这四种组份进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：
取26％的HFC-32，69％的HFC-134a和5％的HFC-227ea三种组份在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若空调、热泵系统的设计工况取为：蒸发温度为7.2℃，冷凝温度为54.4℃，过冷度为8.3℃，吸气温度11.1℃，压机效率为80％，根据循环计算，将上述实施例1、2和3的有关参数以及与R22及现有三种替代物的比较列于表1.
表1实施例制冷剂的性能与R22及现有三种主要替代物的比较
* 均为与R22的相对值。
| R22 | R407C | R410A | HFC-32/134a | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| ODP | 0.05 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1700 | 1600 | 1900 | 1100 | 629 | 831 | 1212 |
| 蒸发压力MPa | 0.62 | 0.68 | 1.04 | 0.63 | 0.66 | 0.70 | 0.60 |
| 冷凝压力MPa | 2.17 | 2.50 | 3.48 | 2.36 | 2.43 | 2.55 | 2.26 |
| 压比 | 3.48 | 3.70 | 3.35 | 3.75 | 3.65 | 3.70 | 3.76 |
| 排气温度℃ | 97.2 | 86.7 | 95.1 | 91.2 | 95.1 | 96.5 | 88.4 |
| COP* | 1.0 | 0.91 | 0.87 | 0.94 | 0.95 | 0.94 | 0.94 |
| 冷量* | 1.0 | 0.91 | 0.94 | 1.06 | 0.92 | 1.15 | 1.01 |
| 容积制冷量* | 1.0 | 0.99 | 1.38 | 0.98 | 1.04 | 1.08 | 1.00 |
由上表可见，这三个实施例的环境性能ODP和GWP均比R22好，而且GWP也比现有两种替代物R407C和R410A好，比HFC-32/134a好或相当。从排气温度看，这三种实施例也均与R22相当或略低。冷凝压力、蒸发压力等参数均与R22相近，而且均处于允许范围，可直接充灌。从热工性能看，COP虽比R22略低，但比现有两种替代物R407C和R410A好，而与HFC-32/134a相当。冷量均比R22和现有替代物大或相等，也即意味着充灌量可比它们少或相当。容积制冷量大致与R22基本相当，有的还高百分之几。这三个实施例与现有三种替代物R407C、R410A和HFC-32/134a一样，都需要更换润滑油。
实施例4：
取35％的HFC-32，50％的HFC-134a和15％的FC-1311这三种组份在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：
取40％的HFC-32，45％的HFC-134a，5％的FC-1311和10％的HFC-152a这四种组份在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：
取32％的HFC-32，58％的HFC-134a和10％的HFC-227ea三种组份在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若低温制冷工况为：蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃，过冷度0℃，吸气温度18℃，压机效率70％，根据循环计算，将上述实施例4、5和6的有关参数以及与R502及现有两种替代物的比较列于表2。
表2实施例制冷剂的性能与R502及现有两种主要替代物的比较
*均是与R502的相对比值。由上表可见，这三个实施例的GWP值比R502和现有两种主要替代物均低，说明环境性能更好；压力参数与R502相当，而且比现有两种主要替代物均低。从热工性能看，无论COP、冷量和容积制冷量也均比R502和现有两种主要替代物好。这三个实施例与现有两种主要替代物一样，需要更换润滑油。
| R502 | R404A | R507 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| ODP | 0.214 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 4510 | 3850 | 3900 | 853 | 831 | 1270 |
| 蒸发压力MPa | 0.18 | 0.23 | 0.24 | 0.17 | 0.17 | 0.16 |
| 冷凝压力MPa | 1.61 | 1.98 | 2.03 | 1.78 | 1.80 | 1.70 |
| COP* | 1.0 | 0.84 | 0.82 | 1.04 | 1.05 | 1.02 |
| 冷量 | 1.0 | 0.92 | 0.88 | 1.64 | 1.86 | 1.63 |
| 容积制冷量* | 1.0 | 1.02 | 1.03 | 1.09 | 1.12 | 1.00 |
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：其环境性更好，不破坏臭氧层，可长期替代R22或R502，且温室效应(GWP值)较小。在不需改动现有设备中的主要部件和生产线的前提下，无论COP、冷量和容积制冷量也均比现有的替代物要好，因而本发明具有更为优良的热工性能和热工参数，并可直接进行充灌。
Claims (1)
1.一种制冷剂，含有二氟甲烷和1，1，1，2-四氟乙烷两种组分，其特征是还含有1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷，其质量百分比含量分别为：
二氟甲烷： 20～40％
1，1，1，2-四氟乙烷： 50～70％
1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷：5～10％。
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